浅析大跨度桥梁的施工控制理论

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　　摘要：目前，随着我国桥梁事业的快速发展，桥梁的跨度越来越大，极大增加了桥梁的施工难度。桥梁施工控制是施工质量和安全的重要保障。本文浅谈了大跨度桥梁的施工和施工控制的常见方法
　　关键词：桥梁 施工控制
　　
　　大跨度桥梁的设计施工要经过一个复杂而漫长的过程，尤其是在施工过程中会受到各种因素的影响，使桥梁结构的实际状态偏离设计状态和要求。桥梁施工控制的主要任务就是分析施工过程中出现的误差，对误差进行及时纠偏，确保质量和后续工序的顺利进行。因此，研究大跨度桥梁的施工控制理论具有重要意义。
　　
　　1. 大跨度桥梁施工方法
　　1.1有支架施工方法
　　1）落地和拱形支架施工法
　　落地和拱形支架施工法是结合就地灌筑法，在常备式钢构件组成的支架上完成混凝土灌注、钢筋绑扎、模板架立、预应力张拉等作业。施工时需要在支架上设置预拱度以保证桥梁建成后的线形符合设计要求。这种施工方法对机具和起重能力要求比较低，施工工艺比较简单，干扰施工精度的因素比较少，而且因为施工控制不力而产生的不良后果一般不太严重，主要运用于中小跨度的混凝土梁桥的施工。但是该法的缺点是支架的使用较多，成本偏高，且不适于深水或通航情况。
　　2）移动支架施工法
　　移动支架是指配备了模板系统，并采用逐跨现浇混凝土施工的支架。移动模架施工方法是先让支架就位，再立模板，进行混凝土浇筑，一定时间后再拆模，张拉力筋，最后前移模架，进行下一跨的修建。因此，这种支架能在桥位处逐段或逐孔拼装现浇预应力混凝土梁桥。但移动模架造桥机在施工时需承担梁跨结构的自重，故所建桥的跨度最好在六十米内。
　　1.2无支架施工方法
　　1)悬臂施工法
　　该法是从桥墩顶开始，分别在桥墩两侧对称(或不对称)地同时分段形成梁体节段，直至桥全部建成。根据混凝土的现浇或预制分为悬臂灌注法和悬臂拼装法。悬臂灌注法的梁段悬臂接长是在桥位处灌注现制的混凝土，等到混凝土凝结固化并达到一定强度后，调节力筋，将挂篮前移，然后进行下一梁段的施工，该法运通广泛，但所适用的桥梁的跨度不能大于一百米；悬臂拼装法的梁段接长是通过吊机直接将预制梁段吊至就位，再调节力筋，再进行下一段梁段的施工。悬臂施工法简化了施工工序，提高施工质量和桥梁结构的整体性。主要应用于大跨预应力连续桥、连续刚构桥、斜拉桥。
　　2)转体施工法
　　转体施工法就是在河流两岸选取适当位置，使用简便支架将半桥预制完成，再旋转桥梁构件到桥位轴线位置合龙成桥。该法对支架的要求比较低，能简化安装程序，提高施工的安全性和质量的可靠性，对河道的正常通航影响小。
　　3)顶推施工法
　　顶推施工法是通过在沿桥纵轴方向的后台的预制场地完成分节段预制，由纵向预应力筋将预制节段与施工完成的梁体进行连接，在千斤顶的作用下，梁体被推出预制场，然后进行下一节段的预制顶推。顶推法施工，主要用于等高度梁桥的施工。
　　
　　2. 桥梁施工控制的必要性
　　2.1补充设计的需要
　　设计文件中的控制数据如预拱度等是在理论的设计参数和假定的施工方法条件下计算而来，而在实际施工中，这些数据会受到各种因素的影响，产生波动，其值也要作出相应的修正。施工控制对影响施工目标实现的各种因素的研究、监测和施工能起到补充设计和辅助的作用。
　　2.2 施工过程的需要
　　大跨度桥梁在施工过程中遇到的问题具有多样性与复杂性。对于在施工过程中如何对引起结构状态偏差较大的物理参数进行识别修正，将各阶段桥梁线形偏差控制在在容许范围内等问题，都需要及时有效地处理，否则会影响结构受力，降低主梁线形的顺畅。对施工全过程实施实时控制是解决这些问题最好的办法，是施工过程中质量和进度的重要保证。
　　2.3加强设计与施工联系的需要
　　现行的设计体系与施工体系的结合并不十分紧密。由于设计工程师不直接参加施工，对于实际桥梁的建造技术了解比较少，而现场施工人员比较熟悉施工方法，但对设计师的意图了解的不是很透彻，这样就造成了设计与施工脱节的现象。施工控制人员就正是这样的一个解决这种矛盾的群体，利用丰富的施工经验和较强的理论分析能力实现了为设计分忧，为施工解难的目的。
　　
　　3. 桥梁施工控制方法
　　3.1开环控制
　　对于结构和施工较简单的桥梁施工就是采用开环控制法，就是严格按照设计施工图进行施工，实际结构基本上能达到设计要求。这种控制是单向的，不需要根据结构的误差来改变施工中的预拱度和内力，适用于大部分中小桥的施工控制。
　　3.2.反馈控制
　　对于较复杂桥型，大的跨度，复杂程度的结构，长的施工的周期使得实际施工状态和计算状态之间往往存在较大的差异，当每个施工阶段的积累的误差达到一定程度后会使桥梁的实际结构的线形和内力明显偏离理想的成桥状态。所以要通过反馈计算出误差，实现桥梁施工效果与设计的吻合。
　　3.3自适应控制
　　有时候每个工况达不到设计时所确定的施工阶段目标，设计参数与实际有较大的差距。尽管对某一工况而言，以前的误差已经被调整掉，但计算模型中得参数差距会带入以后的施工中，所以必须进行新一轮的调整，大大增加了施工工序。这里就要通过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，来控制误差的产生。
　　3.4几何线形预测与控制
　　桥梁结构的变形受到诸多因素的影响，容易使桥梁结构的实际位置偏离预期状态，使桥梁难以顺利合龙，几何线形预测与控制能使桥梁结构在施工中的实际位置与预期状态之间的误差在容许范围，从而使成桥线形状态满足设计要求。桥梁施工的可控阶段就是在施工前或施工后对结构的误差能采取控制措施进行调整的施工阶段;不可控阶段，主要是指施工后对结构的偏差无法调整或调整困难的阶段。施工预告就是根据当前的测试数据，计算并预测今后施工可能出现的状态，以确定是否需要在当前施工阶段对可调变量进行调整及调整的范围。
　　
　　4. 应力测试误差分析
　　4.1混凝土徐变
　　由于钢筋和混凝土存在着不同的物理力学性能，在长期应力作用下，会使混凝土会发生徐变，而钢筋不会发生徐变。这样材料特性的差异导致混凝土与钢筋产生变形差，在构件截面表现为应力的重分布。混凝土徐变的结果是其压应力减小，而普通钢筋的压应力则增加，一般对这种误差采用有限元的方法进行精确计算后进行修正。
　　4.2温度影响
　　温差影响包括季节温差(或年温差)和日照温差。但由于季节温差使箱梁发生整体的均匀温度变化，影响比较小; 由于混凝土结构的热传导性能比较差，混凝土箱梁的向阳面的温度变化较大，背阳面温度变化较小，从而在结构中产生较大的温度梯度，使各纤维层的温度差异较大，产生温度变形和相应的应力，此外，同一部位的日照温差变化幅度大会导致截面各部位温度变化剧烈，各纤维层相互约束共同变形，而在截面上产生温差应力。
　　4.3 箱梁剪力滞效应
　　由于翼缘板的剪切变形，会使得实际的弯曲应力在截面横向分布不均匀，具体表现为在同一截面内距中性轴相同距离的同一水平线上的各点应力值不同。在处理实测应力时，要根据箱梁剪滞效应系数在截面同一水平线上的各测点取不同的权，再求得加权平均值，与理论计算值作比较该法是是多传感器的信息融合的一种最简便的方法。
　　
　　5. 结语
　　总之，大跨度桥梁的施工控制是桥梁建设中的重要环节，必须严格执行施工控制过程，参照施工现场的实际施工工序，参数和数据，对桥梁结构进行实时理论分析和结构验算，确保桥梁的质量安全。
　　
　　参考文献：
　　[1]谢肖礼. 钢管混凝土拱桥徐变收缩对任意形状拱肋截面应力重分布的影响[D]. 广西大学, 2002 .
　　[2]赵剑锋.大跨度混凝土箱梁桥温度场及其效应研究[D]. 西南交通大学,2010
　　[3]赵会涛.大跨度拱桥的结构选型[D]. 西南交通大学,2009

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