摘 要：在連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋梁施工中，大跨度連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋梁是一種使用比較廣泛的模式，由于橋梁的自身結(jié)構(gòu)，這種橋梁結(jié)構(gòu)在施工后期或者運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中仍然會(huì)有一系列的問(wèn)題存在。基于此，文章對(duì)大跨度線序剛構(gòu)橋梁施工控制關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁；施工控制；關(guān)鍵問(wèn)題；分析研究

隨著建筑施工技術(shù)的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋得到了廣泛的運(yùn)用，由于連續(xù)鋼構(gòu)造橋梁的跨徑比較大，為了保證橋梁使用過(guò)程中，連續(xù)剛構(gòu)橋的受力性可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，需要控制好橋梁的施工過(guò)程。一般情況下，大跨度連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋主要使用多跨鋼構(gòu)造和多跨連續(xù)鋼構(gòu)造結(jié)構(gòu)，整個(gè)結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，由于施工過(guò)程中，大跨度連續(xù)鋼構(gòu)造橋梁主要是使用懸臂施工的方法進(jìn)行施工，在施工的過(guò)程中，會(huì)有比較多的不確定因素，致使橋梁產(chǎn)生比較復(fù)雜的位移變化和應(yīng)力變化，所以，控制大跨度剛結(jié)構(gòu)橋梁的施工具有重要意義。

1 工程概況

徐州市三環(huán)高架快速通道上跨和平路大橋跨徑為預(yù)應(yīng)力混凝土剛結(jié)構(gòu)橋梁，橋梁的底板厚度和橋梁的高度都是按照1.8次拋物線進(jìn)行設(shè)計(jì)的，箱梁分別設(shè)置了豎向、橫向、縱向三個(gè)方向的預(yù)應(yīng)力，橋梁的主墩為單薄壁箱形墩，墩身的厚度都是60cm，承臺(tái)配置了六根鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，連續(xù)墩墩身的橫向?qū)挾葹?.1m，縱向?qū)挾葹?.6m，封底混凝土的厚度為0.9m，承臺(tái)一共配備了六根直徑為兩米的鉆孔灌注樁做基礎(chǔ)。

2 施工監(jiān)控方法及調(diào)控策略

預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)-連續(xù)箱梁橋施工過(guò)程復(fù)雜，影響參數(shù)較多，如：結(jié)構(gòu)剛度、梁段重量、預(yù)應(yīng)力、混凝土的收縮徐變、施工臨時(shí)荷載和溫度等。在理論計(jì)算時(shí)，都假定這些施工監(jiān)控參數(shù)值為橋梁規(guī)范規(guī)定的理想值。為了消除設(shè)計(jì)參數(shù)取值的誤差所引起的施工中結(jié)構(gòu)內(nèi)力與線形和理論值的偏差，應(yīng)在施工過(guò)程中對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行識(shí)別和預(yù)測(cè)。本橋采用現(xiàn)代控制理論中的自適應(yīng)控制方法，即對(duì)施工過(guò)程中的高程和內(nèi)力的實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)行比較，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的主要基本參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，找出實(shí)測(cè)值與理論值產(chǎn)生差別的原因，從而對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正，達(dá)到主梁線形控制的目的。對(duì)于重大的設(shè)計(jì)參數(shù)誤差，提請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方進(jìn)行理論設(shè)計(jì)值的修改，對(duì)于常規(guī)的參數(shù)誤差，通過(guò)優(yōu)化進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于主梁線形的調(diào)整，最直接的手段是調(diào)整當(dāng)前澆筑節(jié)段的立模標(biāo)高，將參數(shù)誤差引起的主梁標(biāo)高的變化通過(guò)箱梁節(jié)段立模標(biāo)高的調(diào)整予以修正。

3 施工監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)對(duì)大跨度橋梁施工控制系統(tǒng)的長(zhǎng)期研究和對(duì)104國(guó)道徐州北擴(kuò)趙莊京杭大運(yùn)河大橋施工控制實(shí)踐，本橋施工控制系統(tǒng)包括以下五個(gè)子系統(tǒng)。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)

根據(jù)控制要求測(cè)量能夠反映橋梁狀況的物理量：主梁標(biāo)高、墩頂偏位、控制截面的應(yīng)變、結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)等等。對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算采用的基本參數(shù)必須現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)：混凝土的彈性模量、箱梁節(jié)段的重量、混凝土的收縮徐變參數(shù)、施工臨時(shí)荷載等。測(cè)試工作盡量采用全自動(dòng)的測(cè)試儀器完成，減少工作量和提高測(cè)試精度。

3.2 誤差分析系統(tǒng)Ⅰ

對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步加工，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ驕y(cè)試方法和測(cè)試手段而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差。根據(jù)測(cè)量的溫度場(chǎng)計(jì)算溫度變化對(duì)關(guān)鍵控制工況下所采集數(shù)據(jù)的影響，這是進(jìn)行后續(xù)誤差分析成敗的關(guān)鍵之一。

3.3 數(shù)據(jù)判斷處理系統(tǒng)

對(duì)經(jīng)過(guò)第一次誤差分析處理后的數(shù)據(jù)分析判斷，分析當(dāng)前控制工況下?tīng)顟B(tài)數(shù)據(jù)是否滿足施工控制允許的精度要求，并進(jìn)一步分析判斷誤差過(guò)大產(chǎn)生的原因。

如果誤差經(jīng)判斷為施工中某些不確定的、偶然的非結(jié)構(gòu)性的原因產(chǎn)生的（如掛籃的非彈性變形、立模誤差等等）則這種誤差應(yīng)采用人工分析判斷的方法確定誤差量，并根據(jù)主梁平順性等要求人工調(diào)整下一階段的施工控制數(shù)據(jù)。如果誤差過(guò)大經(jīng)判斷為結(jié)構(gòu)性的原因所產(chǎn)生的，如計(jì)算時(shí)的基本參數(shù)誤差引起的等等原因，則需進(jìn)行第二次誤差分析。

3.4 誤差分析系統(tǒng)Ⅱ

具體來(lái)講，該子系統(tǒng)包括參數(shù)識(shí)別、參數(shù)預(yù)測(cè)、反饋計(jì)算、再前進(jìn)分析四部分。根據(jù)當(dāng)前控制工況下采集的數(shù)據(jù)估計(jì)，可采用卡爾曼濾波法和最小二乘法識(shí)別當(dāng)前結(jié)構(gòu)真實(shí)狀態(tài)，并得到與之相適應(yīng)的各基本計(jì)算參數(shù)真值的最小誤差估計(jì)值。由于誤差識(shí)別相對(duì)施工的滯后性，為對(duì)于一些具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性的基本參數(shù)在后續(xù)施工階段的誤差可采用灰色理論GM（1，1）模型提前進(jìn)行預(yù)測(cè)，以減少誤差識(shí)別的工作量和控制參數(shù)的調(diào)整量。由于當(dāng)前結(jié)構(gòu)存在過(guò)大的誤差，為了使橋梁在成橋仍滿足設(shè)計(jì)的最優(yōu)狀態(tài)，因此必須對(duì)后續(xù)梁段的立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)當(dāng)前控制工況下的測(cè)量數(shù)據(jù)（已進(jìn)行第一次誤差消除），計(jì)算與相應(yīng)工況下采用已識(shí)別和預(yù)測(cè)過(guò)的參數(shù)進(jìn)行前進(jìn)分析得到的理論數(shù)據(jù)的誤差，采用有效方法計(jì)算后續(xù)節(jié)段立模標(biāo)高的調(diào)整值，做為后續(xù)施工梁段的理論值。

3.5 正裝計(jì)算系統(tǒng)

正裝計(jì)算系統(tǒng)是整個(gè)施工控制系統(tǒng)的最基本的核心，因?yàn)樽畛醯睦碚摂?shù)據(jù)和誤差分析系統(tǒng)Ⅱ都是以它為基礎(chǔ)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用空間桿系有限元計(jì)算原理進(jìn)行正裝計(jì)算具有足夠的計(jì)算精度。

4 大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制

4.1 大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制的線性控制

由于預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu) - 連續(xù)箱梁橋施工過(guò)程復(fù)雜，影響參數(shù)有結(jié)構(gòu)剛度、預(yù)應(yīng)力、施工臨時(shí)荷載和溫度等因素。因此，對(duì)于由于預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu) - 連續(xù)箱梁橋施工在理論計(jì)算時(shí)，對(duì)于施工監(jiān)控參數(shù)取值都以理想的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。但是在設(shè)計(jì)參數(shù)取值過(guò)程中，易產(chǎn)生誤差，而這些誤差會(huì)對(duì)施工過(guò)程中的線形和理論值產(chǎn)生影響，應(yīng)在施工過(guò)程中參數(shù)進(jìn)行必要的判斷和預(yù)測(cè)。

在大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制的線性控制中我們選取自適應(yīng)控制方法，這種方法主要是對(duì)施工過(guò)程中的高程和內(nèi)力進(jìn)行比較，即對(duì)理想值與實(shí)際值進(jìn)行分析對(duì)比，通過(guò)這樣的方法對(duì)大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁主要參數(shù)進(jìn)行分析識(shí)別，從而在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中判斷差別的原因，進(jìn)而對(duì)參數(shù)進(jìn)行改正。對(duì)于設(shè)計(jì)橋梁中的參數(shù)誤差，需要有設(shè)計(jì)單位對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，?duì)于出現(xiàn)的常規(guī)參數(shù)的誤差，通過(guò)必要的微調(diào)整，進(jìn)行修改。對(duì)于在施工過(guò)程中主梁的線形調(diào)整，最有效、客觀的方法是通過(guò)整改澆筑節(jié)段的立模標(biāo)高，對(duì)參數(shù)誤差進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)整體的改變。 （下轉(zhuǎn)第243頁(yè)）

4.2 大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制的應(yīng)力控制

4.2.1 應(yīng)力控制的原理

應(yīng)力控制的原理：對(duì)于實(shí)際的應(yīng)力值應(yīng)該是基于應(yīng)變計(jì)所測(cè)應(yīng)變后，根據(jù)實(shí)際彈性模量值分析得到的，其基本表達(dá)式如下：

δ=Eε

式中，E 代表材料的彈性模量的實(shí)際值，ε 代表對(duì)于應(yīng)變計(jì)所測(cè)量的參數(shù)變化值。對(duì)于剛性材料而言，其彈性模量產(chǎn)生的誤差非常小，可以根據(jù)規(guī)范值求得：E=1.95×105Pa，混凝土材料隨著年齡的增加，對(duì)于彈性模量而言會(huì)產(chǎn)生或多或少的變化，因此，混凝土材料具有時(shí)變效應(yīng)的特性。

4.2.2 應(yīng)力控制的目的和要求

通過(guò)對(duì)箱梁自重、預(yù)應(yīng)力鋼束張拉對(duì)箱梁應(yīng)力等產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，并與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而正確對(duì)以后的施工進(jìn)行指導(dǎo)；對(duì)應(yīng)力的分析可以保證整個(gè)轉(zhuǎn)換的安全；根據(jù)預(yù)應(yīng)力的張拉情況對(duì)整個(gè)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行次內(nèi)力分析。通過(guò)對(duì)應(yīng)力的分析與檢測(cè)，可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)整體的受力狀況有一個(gè)宏觀的了解，進(jìn)而性能和質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為應(yīng)力控制提供依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

4.2.3 應(yīng)力控制的流程

首先通過(guò)對(duì)傳感器的標(biāo)定預(yù)先接著對(duì)傳感器的值進(jìn)行測(cè)量和分析，在此基礎(chǔ)之上對(duì)對(duì)施工階段進(jìn)行分析和測(cè)量，包括混凝土澆筑前后、預(yù)應(yīng)力筋張拉前后、移動(dòng)掛籃前后，在此基礎(chǔ)上對(duì)對(duì)理論和實(shí)際值進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行分析鑒定，判斷其是否適合開(kāi)工，最后完成相應(yīng)的評(píng)審匯報(bào)工作。

5 結(jié)語(yǔ)

在橋梁施工中，大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋是一種比較常用的橋梁類型，文章通過(guò)實(shí)際案例對(duì)剛構(gòu)橋梁的控制問(wèn)題進(jìn)行了分析和研究，根據(jù)大跨度連續(xù)剛結(jié)構(gòu)橋的基本原理，分析了剛構(gòu)橋梁控制中的誤差，并分析的具體的影響因素。工程施工完成后，整個(gè)橋梁的結(jié)構(gòu)受力達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，值得同類工程借鑒引用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王德山，吳銘漢，劉喜輝.灰色系統(tǒng)理論在大跨度連續(xù)梁橋施工控制中的應(yīng)用[J].公路交通科技，2006（11）：193-194.

[2] 王炎，郝超，管樂(lè).大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土曲線連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制[J].四川建筑，2007（04）：89-90.

[3] 徐章生，李大鳴.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工線形控制[J].公路， 2007（05）：70-71.

[4] 曾范軍，姜彥釗.大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制理論研究[J].黑龍江科技信息，2010（12）：145-146.

作者簡(jiǎn)介：王強(qiáng)（1976- ），男，江蘇徐州人，工程師，本科，從事交通工程監(jiān)理工作。