彭 娟 娟

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司,山西 太原 030006)

在橋梁工程中，高墩柱滑?；騍MC是一種非線性控制方法，它通過(guò)施加不連續(xù)的控制信號(hào)(或更嚴(yán)格地說(shuō)是一組值控制信號(hào))來(lái)改變非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，該控制信號(hào)迫使系統(tǒng)沿著系統(tǒng)的一個(gè)橫截面滑動(dòng)。狀態(tài)反饋控制律不是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。相反，它可以根據(jù)狀態(tài)空間中的當(dāng)前位置從一個(gè)連續(xù)結(jié)構(gòu)切換到另一個(gè)連續(xù)結(jié)構(gòu)。因此，高墩柱滑模是一種變結(jié)構(gòu)控制方法。多重控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得軌跡總是朝著具有不同控制結(jié)構(gòu)的相鄰區(qū)域移動(dòng)，因此最終軌跡不會(huì)完全存在于一個(gè)控制結(jié)構(gòu)內(nèi)。相反，它會(huì)沿著控制結(jié)構(gòu)的邊界滑動(dòng)。系統(tǒng)沿著這些邊界滑動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)稱為滑動(dòng)模式，由邊界組成的幾何軌跡稱為滑動(dòng)(超)表面。在現(xiàn)代控制理論的背景下，任何可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，如SMC下的系統(tǒng)，都可以看作是混合動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)特例，因?yàn)橄到y(tǒng)既流過(guò)連續(xù)狀態(tài)空間，也流過(guò)不同的離散控制模式。

1 滑模控制

當(dāng)系統(tǒng)軌跡到達(dá)地表時(shí)，沿著地表的滑動(dòng)模式在有限時(shí)間內(nèi)開(kāi)始。在滑動(dòng)模式的理論描述中，系統(tǒng)保持限制在滑動(dòng)表面上，并且只需要被視為沿著表面滑動(dòng)。然而，滑動(dòng)模式控制的實(shí)際實(shí)現(xiàn)是將這種理論行為與高頻并且通常非確定性的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)近似地導(dǎo)致系統(tǒng)在滑動(dòng)表面的緊密區(qū)域中“顫振”。

直觀上，滑?？刂剖褂脽o(wú)限增益來(lái)迫使動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的軌跡沿著受限滑動(dòng)模式子空間滑動(dòng)。來(lái)自這種降階滑動(dòng)模式的軌跡具有期望的性質(zhì)(例如，系統(tǒng)自然地沿著它滑動(dòng)，直到它達(dá)到期望的平衡)?；？刂频闹饕獌?yōu)點(diǎn)是魯棒性。因?yàn)榭刂瓶梢韵裨趦蓚€(gè)狀態(tài)之間切換一樣簡(jiǎn)單(例如，“開(kāi)”/“關(guān)”或“前進(jìn)”/“反向”)，所以它不需要精確的、對(duì)參數(shù)變化敏感控制通道。此外，因?yàn)榭刂坡刹皇沁B續(xù)函數(shù)，所以可以在有限時(shí)間內(nèi)達(dá)到滑動(dòng)模式(即，比漸近行為更好)。在某些常見(jiàn)條件下，最優(yōu)性要求使用爆炸控制；因此，滑?？刂茷閺V泛的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)描述了最優(yōu)控制器。

滑?？刂破鞯囊粋€(gè)應(yīng)用是對(duì)由開(kāi)關(guān)功率變換器操作的電驅(qū)動(dòng)器的控制。由于這些變換器的不連續(xù)操作模式，不連續(xù)滑動(dòng)模式控制器是連續(xù)控制器的自然實(shí)現(xiàn)選擇，需要通過(guò)脈沖寬度調(diào)制或類似的技術(shù)將連續(xù)信號(hào)施加到只能采取離散狀態(tài)的輸出來(lái)應(yīng)用?；瑒?dòng)模式控制在機(jī)器人技術(shù)中有許多應(yīng)用。這種控制算法已經(jīng)被用于模擬海域無(wú)人水面船舶的跟蹤控制，取得了很好的成果。

滑動(dòng)模式控制必須比其他形式的非線性控制更加謹(jǐn)慎，這些非線性控制具有更溫和的控制作用。由于執(zhí)行器有延遲和其他缺陷，硬滑?？刂苿?dòng)作會(huì)導(dǎo)致顫振、能量損失、設(shè)備損壞和未建模動(dòng)態(tài)激。連續(xù)控制設(shè)計(jì)方法不僅易受這些問(wèn)題的影響，并且可以模仿滑動(dòng)模式控制器。

2 高墩滑模施工工藝

2.1 鋼筋加工及安裝

鋼筋籠通常在液壓折彎?rùn)C(jī)和剪切機(jī)的幫助下在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)制造。但是，對(duì)于小型或定制工作而言，手動(dòng)鋼筋彎曲機(jī)的工具就足夠了。鋼筋由鋼筋固定器或鋼筋混凝土工作人員配置，鋼筋支撐和混凝土或塑料鋼筋間隔器將鋼筋與混凝土模板分開(kāi)，以建立混凝土保護(hù)層并確保實(shí)現(xiàn)合適的嵌入。網(wǎng)箱中的鋼筋通過(guò)點(diǎn)焊連接，捆扎鋼絲，有時(shí)使用電子鋼筋層或機(jī)械連接。對(duì)于環(huán)氧涂層或鍍鋅鋼筋的綁扎，通常分別使用環(huán)氧涂層或鍍鋅鋼絲。

箍筋形成鋼筋籠的外部。箍筋通常是矩形的，并沿柱子或橫梁每隔一定的間隔放置，以防止剪切破壞。

機(jī)械連接也稱為“機(jī)械聯(lián)軸器”或“機(jī)械接頭”，使用機(jī)械連接將鋼筋連接在一起。機(jī)械耦合器是降低現(xiàn)澆混凝土施工中高度加固區(qū)域螺紋鋼塞的有效手段。這些耦合器也用于預(yù)制混凝土構(gòu)件之間的連接處。

機(jī)械連接的結(jié)構(gòu)性能標(biāo)準(zhǔn)因國(guó)家、代碼和行業(yè)而異。作為最低要求，規(guī)范通常規(guī)定鋼筋與拼接連接達(dá)到或超過(guò)鋼筋規(guī)定屈服強(qiáng)度的125%。更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)還要求開(kāi)發(fā)鋼筋的指定極限強(qiáng)度。例如，ACI 318規(guī)定了類型1(125%Fy)或類型2(125%Fy和100%Fu)性能標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 混凝土施工

混凝土施工過(guò)程中最重要的一步就是確定組成混凝土及其比例的成分。需要考慮很多變量，包括水泥類型、骨料粒度和類型、水量以及礦物和化學(xué)外加劑。如果混合料設(shè)計(jì)不正確，會(huì)導(dǎo)致混凝土質(zhì)量問(wèn)題，給施工結(jié)果帶來(lái)不良影響。

混凝土可以制造形成多種強(qiáng)度，但由于混凝土的成本與其強(qiáng)度密切相關(guān)，因此需要合理控制混凝土的強(qiáng)度。對(duì)于低載荷應(yīng)用，混凝土的質(zhì)量由其他因素決定，如抗凍性或耐磨性?；炷潦┕さ目刹僮餍灾饕Q于混凝土的設(shè)置方式。混凝土可以傾倒、泵送、甚至噴射到位，這會(huì)影響所需的可施工性。還必須考慮其他因素，例如模具形狀、鋼筋間距以及現(xiàn)場(chǎng)可用于將新鮮混凝土放置后的固結(jié)設(shè)備?？杉庸ば酝ǔＳ商涠葋?lái)定義，這是當(dāng)放置到平坦表面時(shí)混凝土在其自身重量下趨于分散的傾向。

如果混凝土將暴露在惡劣條件下，則必須確?；炷辆哂休^好的質(zhì)量。在寒冷天氣下，混凝土必須能夠抵抗凍結(jié)。道路必須能夠承受鹽的腐蝕作用。應(yīng)用于地下的混凝土必須能夠抵御水分和侵蝕性物質(zhì)從土壤中進(jìn)入。

大多數(shù)混凝土在稱為預(yù)拌混凝土廠的中心位置進(jìn)行配料和混合，然后運(yùn)輸?shù)剿栉恢?。預(yù)拌混凝土攪拌機(jī)有各種骨料和水泥，在控制條件下儲(chǔ)存，以及稱量和混合的良好設(shè)備。因此，混凝土的質(zhì)量應(yīng)該保持一致。混凝土攪拌車可以用來(lái)運(yùn)輸已經(jīng)混合的混凝土，或者可以在卡車運(yùn)行到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)進(jìn)行混合。預(yù)拌混凝土的一個(gè)潛在缺點(diǎn)是，將混凝土輸送到現(xiàn)場(chǎng)所需的時(shí)間可能會(huì)耗盡早期的良好施工性能。這通?？梢酝ㄟ^(guò)使用緩凝劑來(lái)處理。

2.3 固化

如果混凝土攪拌車可以靠近現(xiàn)場(chǎng)，那么混凝土可以直接倒入模板中。在攪拌車無(wú)法靠近的情況下，混凝土可以使用起重機(jī)或手推車轉(zhuǎn)運(yùn)到水桶中?；炷烈部梢允褂脤Ｓ没炷帘猛ㄟ^(guò)管道或軟管系統(tǒng)泵送到現(xiàn)場(chǎng)。要泵送的混凝土對(duì)可加工性有更嚴(yán)格的要求。如果混凝土太干燥，則不能很好地泵送；而如果太濕，則會(huì)趨于分離。如果混凝土過(guò)快落入模板，也會(huì)發(fā)生偏析，因?yàn)檩^大的聚集顆粒往往會(huì)向下驅(qū)動(dòng)。

一旦混凝土就位后，應(yīng)將其固定以消除放置過(guò)程中產(chǎn)生的大空隙，并確保混凝土已充分流入模板中。這個(gè)過(guò)程也被稱為壓縮。過(guò)度固結(jié)可導(dǎo)致混凝土與模板分離，但欠固結(jié)更為常見(jiàn)，導(dǎo)致性能低于最佳值。兩種最常見(jiàn)的固結(jié)方法是振動(dòng)和碾壓。振動(dòng)是一種機(jī)械過(guò)程，通常通過(guò)插入混凝土的探針將剪切能量的脈沖傳遞給模板。每一次剪切能量脈沖都會(huì)瞬間液化混凝土，使其能夠非常自由地流動(dòng)。剪切能量只能通過(guò)有限厚度的混凝土，因此，當(dāng)放置厚的混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，混凝土?xí)謱訚仓繉釉谙乱粚訚仓交炷两Y(jié)構(gòu)上之前固化。

2.4 精加工

對(duì)于橋梁工程，表面的外觀、光滑度和耐久性尤為重要。精加工是指對(duì)墩柱表面進(jìn)行固結(jié)處理以達(dá)到所需性能的最終處理。浮動(dòng)和抹平是在混凝土開(kāi)始硬化時(shí)進(jìn)行的表面壓實(shí)和光滑處理過(guò)程。這將是車道和人行道的標(biāo)準(zhǔn)程序。在混凝土硬化后，可以使用機(jī)械拋光來(lái)使表面變粗糙，使其不易滑動(dòng)或拋光表面，作為裝飾性步驟，以突出特殊骨料如大理石碎片的美感。最近橋梁工程精加工過(guò)程涉及使用混凝土染料和表面模具來(lái)模擬磚，裝飾鋪路石，甚至瓷磚的外觀。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)橋梁工程中高墩柱滑模的施工要求、施工特點(diǎn)和施工工藝進(jìn)行了總結(jié)和分析。有效應(yīng)用和完善這些施工技術(shù)，將為橋梁工程提供更好的質(zhì)量保障，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，為社會(huì)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。