大跨度桥梁工程施工控制方法分析

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摘要 大跨度空间结构是目前建筑工程中发展最快的结构类型之一。大跨度建筑以及作为以大跨度为核心的空间结构技术的发展情况被视为衡量一个国家建筑科技发展水平的重要标志之一。施工是形成建筑工程实体的一个具体过程,也是决定该工程的最后质量的关键一个最为的阶段,要提高工程项目的质量,就必须狠抓施工阶段的质量控制。

关键词 大跨度桥梁;施工方法;工程项目;质量控制

中图分类号U445 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)31-0171-02

1 大跨度桥梁的施工控制的发展

1.1 大跨度桥梁的施工控制的发展历史

大约是在19世纪中期以前的时候,绝大部分的桥梁都是采用的支架施工的方法。在整个工程施工的过程中主桥梁一直都是处于在一个无应力的状态下。随着交通事业的不断发展,随着现在桥梁的跨度的不断增大,特别是需要跨越大江大河,支架式施工变的相对比较困难,不太可能,也不太实现了。在这中情况下,出现了悬臂桁梁的的施工方法,在悬臂桁梁的施工中的应力与实际施工中的应力一致。悬索桥成为了19世纪20年代中期采用的最多的大跨度桥型。20世纪70年代的时候,随着预应力混凝土的发展逐渐趋于成熟,挂篮悬臂浇筑混凝土的无支架施工方法随即诞生,随着这种施工控制方法的广泛使用,促进了大跨度桥梁的建设的发展。

1.2 大跨度桥梁的施工控制的发展趋势

目前,国外很多的发达国家已经将桥梁的施工控制工作纳入了施工管理工作了。控制方法从以前的人工测量,分析和预报发展到现在的自动监测,分析和预报的计算机控制系统,趋向自动化的发展。现在许多的发达国家除了重视施工中的控制以外还比较重视桥梁服役状态的控制工作。智能控制即将是大跨度桥梁的施工控制的发必然展趋势。

2 大度桥梁的施工控制的重要性

自架设体系施工方法是将桥梁分结构的进行施工。这种施工的方法的使用使桥梁的结构在整个施工中都处于较为复杂的内力与移动的变化状态,为了保证施工的质量和桥梁的安全,为了安全可靠的建好每一座桥梁,施工控制是必不可少的。施工控制的目标就是使桥梁的线性和受力状态符合设计要求,同样,这也是衡量一座桥梁的质量的一个标准。施工系统不仅是建设桥梁的安全系统,更是桥梁在运营中安全性和耐久性的一个综合监测系统。

桥梁施工控制是桥梁建设的过程中能够确保的一种安全保证,由于桥梁的设计的落著点是桥梁的整体,所以就难以详细到施工过程中各构件的受力状态,这样就得对施工过程的每个阶段进行预先分析和跟踪,及时发现问题,及时调整解决。

3 施工前的准备工作

测量定位:对桥梁中心线开工之前,应首先进行施工放样,并报监理工程师检查批准,在施工工程中对所有检测数据进行记录,尽量把误差的值降低到最小,测量完成后,测量记录及成果资料提交给监理工程师,待审查合格后,作为原始记录保存。在开工前对所需要的材料送到中心试验室中进行复试,并把结果上交给监理工程师,等待监理工程师的审判结果,再进行施工。

4 大跨度桥梁施工控制的3种方法

目前,施工控制中世界上主要使用的大跨度桥梁的施工方法:1)采用纠偏终点控制的方法,就是指在建筑施工中对主桥梁的线形偏差的因素进行跟踪控制,随时进行纠偏,最终达到设计试图的理想效果。这种方法是采用kalman滤波法和灰色理论等等。这种施工的方法工作量大,控制效果还不一定理想;2)应用现代控制理论中的自我适应控制法,就是对施工过程中的标高和内力实测值和预测值进行对比,对桥梁结构的基本主要参数进行识别,找出产生偏差的原因,从而对参数进行修正,进而达到控制参数的目的。使实测值和预测值达到设计的理想状态;3)方法就是在设计是给主梁标高和内力的宽容度一个最大值,从而减少了控制的难度。

5 大跨度桥梁的施工控制结构计算方法

5.1 桥梁结构的理论计算

大跨度桥梁一般都是采用分阶段逐步进行施工的方法进行施工的。在施工过程中的每一个阶段的变形计算和进行受力分析是桥梁结构施工中最基本的内容。为了达到施工控制的目的,必须对桥梁施工中的每个阶段的变形和受力情况进行预测和监控。必须通过合理的运算和理论分析来确定施工中的每个阶段的变形和受力情况的理想状态。以便控制施工过程中每个阶段的结构行为,使其最终的成桥线形和受力状态满足最原始的设计要求。

5.2 施工控制的结构计算的主要方法

1)正装分析法

目前世界桥梁施工控制结构的基本计算方法主要包括以下三种:正装分析法、倒装分析法还有无应力状态计算法。在进行正装分析前必须制定详细的施工方案,正装分析计算法是按照施工方案中确定的施工加载顺序来进行结构变形和受力分析的,优点是能较好地模拟桥梁结构的实际施工历程,得到桥梁结构在各个施工阶段的位移和受力状态。这不仅可以用来指导桥梁的设计和施工还对给施工控制提供了可靠的依据。能较好的考虑一些与桥梁结构形成历程有关的影响因素。为完成桥梁结构施工控制奠定了基础,对各种样式的大跨度桥梁都得先使用正装分析法。

2)倒装分析法

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结构行为计算和予以确定。其目的就是获得桥梁结构在各个施工阶段的理想安装位置,只有按照倒装计算出的桥梁结构各阶段中间状态去指导施工,才能使桥梁的成桥状态符合设计要求。一般现在大跨度桥梁施工控制结构都采用倒装分析法,倒装分析法的基本思想是先假定结构的成桥线型满足设计的最初要求,在次状态下,按照施工的逆过程对结构进行倒拆。由此得出来的位移和内力状态是施工结构中理想状态。

3)无应力状态法

无应力状态法是以桥梁结构中各个构件的无应力,长度和曲率不变 为基础,将桥梁结构的成桥状态和施工中各个阶段的中间状态联系起来。这种计算方法适用于大跨度拱桥和悬索桥的是施工中。在大跨度桥梁的施工控制中,由于桥梁结构的非线性问题和混泥土的收缩问题,徐变问题等各种问题,使无论是倒装分析法还是无应力状态法分析出来的结果都不会和正装分析法分析出来的数据完全吻合。所有在真正的施工控制中会用倒装分析法或无应力状态法与正装分析法交替使用,直至计算的结果都相互吻合为止。

6 施工监测

对几何形态的监测,主要内容包括:标高,跨长,线形,结构变形还有位移等内容。结构截面的应力或应变的监测。结构截面的应力或应变的监测是施工监测中的一个最为主要的监测任务,它是施工过程中的安全预警系统。合理的选择结构截面,对其应力进行相应的跟踪观测是施工过程中的安全保证。索力监测,对于悬索桥和斜拉桥来说,其主缆索以及其索力是施工监测的主要参数之一。

7 参数误差分析和识别

在实际施工中,桥梁结果的实际状态与理想的状态总是存在误差的。这主要是有设计参数误差,施工误差,测量误差,结构分析模型误差等综合干扰因素所致。误差分析是施工监控的一个难点,也是施工监测中比较不成熟的一个部分,主要原因是测量的数据比较少而影响的因素比较多的矛盾引起的。所以,为了更准确的分析,必须增加测量点,增加测试工况,曾加测试内容。通过不断的试验首先应先找出引起桥梁结构偏差的主要设计参数,然后就是运用各种理论和方法来识别这些设计参数,最后得到设计参数的正确估算值。通过修正设计参数的误差,使桥梁结构的实际状态和理想状态相一致。

8 结论

大跨度桥梁在施工控制之前,必须建立一个完善的控制管理系统和阻止机构。施工控制是一个难度较高担不是一个孤立的施工技术问题,它涉及设计,施工监理等单位的工作。从多方面着手对桥梁的施工进行控制,以确保桥梁施工的质量问题。桥梁施工控制是桥梁建设的一种安全保证,为了保证施工的质量和桥梁的安全,施工控制是必不可少的。

参考文献

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[2]于长官.现代控制理论[M].黑龙江:哈尔滨工业大学出版社,1998.

[3]顾安邦,张永水.桥梁施工监测与控制[M].北京:机械工业出版社,2005.