刍议大跨度桥梁施工及控制技术
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摘要：随着桥梁事业的发展，预应力混凝土桥梁得到广泛应用。大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁桥具有结构刚度大、变形小、行车平顺舒适、伸缩缝少、抗震能力强等优点，因此无论是公路或城市桥梁、高架道路，还是跨越宽阔河流的大桥，均是首选的桥型方案之一。
关键词：大跨度桥梁；混凝土；施工技术；控制
1 加强桥梁施工检测
混凝土为非匀质材料，除受力变形外还有多种因素同样会引起变形。目前对混凝土应力直接测试尚无完善的方法，仍是通过应变量测再进行换算，由于多种变形的参与，使得测试工作变得十分复杂。温度对桥梁结构影响可分两个方面，一是结构随温度变化发生变形，即热胀冷缩；另外由日照等原因引起结构温差，温差对结构影响大，也很复杂。
1．1 体积变形补偿方法的试验
监测采用双壁筒式无应力计，它由双层铁皮筒和填在中间的软材料构成，它可以消除荷载引起的变形。测值为混凝土体积变形。为了进一步验证还制作了混凝土试块，同时埋设工作应变计和无应力计。试块灌注后养生期间就发现二者逐渐产生了差别，随着龄期增长，差别越来越大。此时的试块没有受力，应变计测值也应和无应力计一样都是体积变形，二者不一致，证明筒式无应力计起不到补偿作用。后来还试用过尺寸不同的混凝土块，内设同一型号的应变计，作为补偿块。补偿块与结构上对应的混凝土同时灌注，同样养生，测试时将补偿块放在观测的部位，尽量保持同样的条件。
1．2 减少温差的影响
桥梁结构的温差多来自日照，气温骤降也能形成温差。它能使某些部位产生相当大的温度应力。也可能使施工中悬臂端产生较大的变位。具体与结构本身力学特性及周围约束有关。减少温差影响有效方法是早晨日出之前进行量测。日照形成的温差经过一夜基本上趋于平稳。只有封闭箱内外有温差，但影响不大。早晨不但是梁的各部位温差最小，而且全桥的各部分温差也最小。因此早晨日出之前进行量测是消除温差影响有效的方法。混凝土徐变变形受多种因素影响，比较复杂。其中徐变变形大小与加载龄期长短有关。减少徐变的影响，可采用加密量测次数，取每次加载前后相对值累计办法，有一定效果。
2 主梁线形测量
目前桥梁施工控制的结构计算方法主要包括：正装分析法、倒装分析法和无应力状态计算法。正装计算法能较好地模拟桥梁结构的实际施工过程，得到桥梁结构在各个施工阶段的位移和受力状态，同时，能较好地考虑结构的非线性问题和混凝土收缩、徐变等问题。对于大跨度预应力混凝土桥梁，首先必须进行正装计算。施工预拱度应按照桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程来进行计算和予以确定。
2．1主梁挠度、轴线和主梁顶面高程的测量
测点用短钢筋或钢板预埋，并用红色油漆标明编号。标高用水准仪进行测量，根据各节段施工次序，每一节段按三种工况对主梁挠度进行平行独立测量。相互校核。轴线使用全站仪和钢尺等进行测量，采用测小角法或视准法直接测量其前端偏位。视准时，将轴线后视点引至过渡墩，用远点控制近距离点。在主梁顶面混凝土高程测量过程中，同一截面测2―4点，根据其横坡取其平均值，这样可得到主粱顶面的高程值。
2．2 主梁立模标高的测量
用精密水准仪测量立模标高，立模标高的测量应避开温差较大的时段。施工单位立模到位，测量完毕后，监理单位对施工各节段的立模标高进行复测，监控单位不定期进行抽测。
2．3 跨两边对称截面相对高差的直接测量和多跨线形的通测
当两边施工节段相同时，对称截面的相对高差可直接进行测量和分析比较。当施工节段不同时，对称节段的相对高差不满足可比性，此时，可选择较慢的一边最末端截面和较快的一边已施工的对应截面作为相对高差的测量对象。在测量过程中，同一对称截面可测多点，根据其横坡取其平均值，可得到对称截面的对应点的相对高差。
3 大跨度桥梁施工控制
3．1桥梁的仿真计算应严格结合施工过程进行，以确保结构变形逼近施工实际。在大跨度桥梁的施工监控仿真分析中，由于结构自重和刚度较大。不可忽视悬臂施工挂篮自身变形对结构预拱度的重要影响，经分析表明，挂篮的仿真分析宜分节段建立空间分析模型进行计算。模型中必须计及挂篮各构件自身变形并正确模拟实际的支承条件，避免建模误差导致计算成果失真。
3．2立模标高的确定是施工监控仿真分析的核心内容。其计算方法有多种，文中提出的立模标高公式将挂篮自身变形中由浇筑阶段混凝土的湿重引起的变形和形成强度后结构的变形分割开来，避免在结构变形累计计算中引起混淆，简化了分析过程。该公式概念清楚，使用简单，在目前施工过程中的应用证明了其正确性。
3.3大跨度桥梁由于自身刚度大，预应力度高，所得预拱度值较一般桥梁小，在施工过程中必须注意负预拱度出现的可能，而大跨度桥梁变形计算中后期徐变对结构上挠的影响极大，必须慎重估计。同时，活载引起的挠度效应也应正确考虑，笔者建议按l\2活载效应计入。
4 施工控制方法分类
4．1开环控制
对于较简单桥型施工，一般按设计中估计的预拱度施工，施工完成后的结构就基本上能达到设计所要求的线型和内力。这就是一个开环的施工控制过程，因为施工过程中控制是单向的，并不需要根据结构的反应来改变施工中的预拱度。在各部件的制造和安装精度很高，或者结构安装误差影响不大时。这种方法是可行的、方便的，大部分中小桥采用的都是这种方法。
4．2反馈控制
实际上施工状态和计算状态之间存在误差，随着桥梁跨度的增大，积累误差将不可忽略，以致到施工结束时结构的线型和内力远远地偏离了理想的成桥状态。在出现误差之后就必须即时地纠正，而纠正的措施和控制量的大小是由误差经反馈计算所决定的，这就形成了一个闭环反馈控制过程。
4．3自适应控制
反馈控制方法将注意力集中在实际结构上。但是，每个工况达不到设计时所确定的施工阶段目标的重要原因是有限元计算模型中计算参数的取值，与实际情况有一定的差距。即使在某一工况，以前的累计误差已经被调整掉，由于计算模型中参数差距的存在，以后的施工中仍然会出现新的误差，因此又需要新一轮的状态调整，这样将大大增加施工的工序。要控制误差的产生，必须分析误差产生的原因-- 结构计算参数取值与实际结构的差距，正确估计参数的实际值。经过几个阶段的施工，估算值与实际结构不断磨合，并经过不断调整，计算模型就适应了实际结构的物理力学规律。在闭环反馈控制的基础上，再加上一个系统辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。
5 结论
大跨度桥梁施工是一系列复杂的体系转换过程，不同桥型有不同的特点，针对它们的特点采用不同的对策是控制成功的关键。因此在科学的方法没有建立之前，经验的积累十分重要。所以必须坚持不断地实践，不断地分析总结，不断地试验探索，这样才能保证施工的顺利进行。
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