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刍议我国大跨度桥梁施工相关控制技术

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摘 要;随着我国交通事业的快速发展,桥梁在公路工程中所占比重相应增加,桥梁跨度也越来越大,施工难度也增大。对大跨桥梁实施施工过程控制,是确保施工质量和安全的重要环节,有着重要的现实意义。因此,结合工作实践分析其施工控制方法,研究其施工控制体系。

关键词;大跨桥梁;过程控制;控制方法;计算方法;体系

一、引言

桥梁施工过程本身是一个完善的系统工程,桥梁施工的过程也就是系统的运行过程.在桥梁施工过程中,结构的安全性和理想的成桥状态就是该系统所要达到的目标―桥梁施工控制的目标。

二、大踌度桥梁施工方法

随着科学技术的进步,施工机具、设备和建筑材料的发展,桥梁上部结构施工技术方法到今天己得到了迅速发展,总的来讲,根据施工中有无支架可以划分为:有支架施工和无支架施工两大类方法。

(一)有支架施工方法

有支架施工方法分为落地支架、拱形支架和移动支架。落地和拱形支架可以由常备式钢构件组成,配合就地灌筑法,在支架上完成模板架立、钢筋绑扎、混凝土灌注,预应力张拉等作业。由于有支架施工方法适用的桥梁跨度较小,施工工艺相对简单,影响施工精度的因素也小,由施工控制不力而产生的不良后果也不明显,从而使人们忽视了它的重要性。因其需在施工时需承担梁跨结构的自重,移动模架造桥机一般仅适用于跨度不超过60m的长桥。

(二)无支架施工

无支架施工指在施工过程中不需要借助支架或者仅需要少量辅支架的施工方法。这种施工方法在大跨度斜拉桥、悬索桥、连续梁桥、拱桥等桥型的施工中得到灵活应用。无支架施工法主要有悬臂施工法、转体施工法、顶推法和整体吊装法(架桥机法)等。

三、桥梁施工控制的必要性

(一)补充设计的需要

一般设计文件中所提讲的控制数据是基于理论的设计参数和假定的施工方法给出的;因此,当施工条件发生变化时,这些数据也需要随之修正,否则就难以满足施工实际的需要.施工控制不但能起到补充设计和辅助指导施工的作用,更重要的是对影响施工目标实现的各种因素的研究、监测及有关问题的解决。

(二)施工过程的需要

大跨度桥梁的形成需要经过一个复杂的过程,当跨度进一步增大时,分段数目也就越多,悬臂长度也就越大,在施工过程中遇到的问题也越多。为了解决好这些问题,最好的办法就是对施工全过程实施实时控制,控制主梁应力和变形误差处于容许范围内,使全桥施工完成后达到规定的成桥状态。

(三)结构本身特性的需要

对高次超静定桥跨结构(多跨连续梁或连续刚构,或斜拉桥),其成桥的梁部线形和结构恒载内力与施工方法有着密切的关系,也就是说,不同的施工方法和工序会导致不同的结构线形和内力。

(四)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。一方面,设计工程师并不直接参加施工,他们熟悉先进的结构设计理论,能进行理论分析计算,但却并不十分关注桥梁的建造技术,因此,他们可能更加注重结构在主要施工阶段和运营阶段的性能,而忽略了某些特殊施工阶段的受力情况。另一方面,现场施工人员比较熟悉施工方法,但对施工阶段存在的问题,一般只做一些简化的理论分析和计算,不能很深入地理解设计师的意图,这样就可能造成了设计与施工相脱离的现象。施工控制人员就正是这样的一个群体,他们需要具备较丰富的施工经验和较强的理论分析能力,起到为设计分忧,为施工解难的目的。

四、施工控制方法

施工控制方法是施工控制的核心问题,桥梁施工控制的方法很多,总的来讲可分为:事后控制法、预测控制法、自适应控制法、最大宽容度法等。

(一)开环控制

在这种施工控制方法中,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和内力。在各构件的制造和安装精度较高,或者结构安装误差的影响不大时,这种方法是简单可行的,大部分中小桥采用的都是这种方法。

(二)反馈控制

对于较复杂桥型,由于实际施工状态和计算状态之间存在差异,随着桥梁跨度的增大、结构复杂程度的增加,而纠正的措施和控制量的大小是必须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。

(三)自适应控制

对某一工况,以前的累计误差己经被调整掉,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。这时就需要根据实际情况,采取自适应控制方法。

(四)综合方法

除了上述的三种控制方法之外,还有其他的一些控制方法,如最优控制、模糊控制、专家系统控制等。随桥梁结构形式、施工特点及具体控制内容的不同,其施工控制的方法也不尽相同。一般而言,大跨度桥梁均需采用多种方法并行的综合方法进行施工控制。在分析误差、建立安全预警机制时,当根据设计要求、工艺水平和相关的施工和制造规范,按照最大宽容度法,确定一套合理可行的容许误差度指标体系。

五.施工控制中的结构计算分析方法

为达到施工控制的目的,必须对桥梁施工过程中每个阶段的受力状态及变形进行预测和监控,以确定各阶段桥梁的理论状态。施工控制中桥梁结构的计算方法主要有:正装分析法、倒拆分析法、无应力状态分析法、解析法、正装一倒拆迭代法。

六 结 语

本文根据实际调研并结合桥梁施工控制实例,对大跨度桥梁施工控制必要性、目的性及控制重点进行了概述,桥梁施工控制是一个系统工程,在业主、施工、设计、监理各方共同配合、努力下才能确保达到预期目标。