桥梁施工监控研究
2015-04-08
1引言
随着国民经济的发展，我国公路交通“五纵七横”大通道建设及五大跨海工程已陆续启动，大跨径桥梁的修建规模和数量与日俱增。与交通建设条件相适应的大跨径预应力混凝土连续梁桥的建设呈现出勃勃生机。桥梁施工控制在国外起步较早，目前，国外发达国家已将桥梁施工控制纳入施工管理工作中。控制方法已从人工测量、分析与预报发展到计算机自动监测、分析与预报，形成了较完善的桥梁施工控制系统。国内起步较晚,20世纪90年代以后，人们逐渐从理论与实践中认识到桥梁施工控制的重要性，特别对于采用自架设体系施工的大跨度桥梁是必不可少的，但对施工控制的理论研究得还不够，控制手段落后，影响因素研究不透，预测和判断精度不高，还未建立完善的施工控制系统。因此，深入研究施工控制理论，研发更加合理和实用的控制软件，提高监测的精度和自动化程度以及建立起一套完善的控制系统，是今后桥梁施工控制必须进行的工作。
2施工控制的内容
（1）结构变形控制
不论采用什么施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生变形（挠曲），并且结构的变形将受到诸多因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置（立面标高，平面位置）状态偏离预期状态，使桥梁难以顺利合龙，或成桥永久线形与设计要求不符。所以必须对桥梁实施控制，使各节段在施工中的实际位置状态与预期状态之间的误差在容许范围内，从而使成桥线形符合设计要求。
（2）结构应力控制
桥梁结构在施工过程中以及在成桥状态下的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重要问题。通常通过结构应力的监测来了解实际应力状态，若发现实际应力状态与理论计算应力状态的差别超限就要进行原因查找和调控，使之在允许范围内变化。结构应力控制的好坏不像变形控制那样易于发现，若应力控制不力将会给结构造成危害，严重者将发生混凝土开裂等现象。所以，应力控制与变形控制同等重要，必须对结构应力实施严格监控。
（3）结构稳定控制
桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着同等的甚至更重要的意义。世界上曾经有过不少桥梁在施工过程中由于失稳而导致全桥破坏的例子，因此桥梁施工过程中不仅要严格控制变形和应力，而且要严格地控制施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。目前主要通过稳定分析计算（稳定安全系数），并结合结构应力、变形情况来进行综合评定、控制其稳定性。
（4）结构安全控制
桥梁施工过程安全控制是桥梁施工控制的重要内容，只有保证了施工过程中的安全，才谈得上其他控制与桥梁的建成。其实，桥梁施工安全控制是上述变形控制、应力控制、稳定控制的综合体现，上述各项得到了控制，安全也就得到了控制（由于桥梁施工质量问题引起的安全问题除外）。由于结构形式不同，直接影响施工安全的因素也不一样，在施工控制中需根据实际情况，确定其安全控制重点。
3施工控制方法
大跨径连续梁桥的施工控制是一个施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程。施工控制的最基本要求是确保施工中结构的安全，其次必须保证结构的线形和内力状态符合设计要求。由于在施工控制中，同样会受到或多或少的噪声干扰，需要用滤波的方法，从被噪声污染的状态中估计出真实的状态。同时，为了达到施工控制的最基本要求，也即它的最优性能指标，就必须遵循最优控制规律，组成随机最优控制系统，进行分析、调整、预测。
4施工控制流程
采用控制参数误差分析及修正预测控制法对实测状态与原定理想状态（原计算得到的挠度状态）进行对比分析，滤除随机误差并对系统误差做出判定。若存在明显的系统误差，首先要求对结构计算相关数据进行修正，并对参数误差识别调整后，进行前进分析和倒退分析。前进分析用于完成施工各阶段的内力和位移分析计算，并将内力累计起来得到成桥状态的受力状态。由于混凝土的收缩徐变需要三年左右才能完成，因此前进分析从施工初态开始分阶段计算至成桥后三年左右。为了确定施工各阶段的预留拱度和桥面标高状态过程曲线，需要根据桥面的设计曲线从成桥后某一时刻（三年左右）按照与前进分析相反的过程进行倒退分析。完成这些流程后，对原定理想状态进行修正得到新的理想状态（随后理想状态），预告下阶段挠度控制值和立模标高。
5结论
挠度控制是全桥施工控制的关键，由理论计算挠度与实测数据对比分析可知，浇筑—浇筑后和张拉—张拉后的理论计算值与实测值偏差很小，采用控制参数误差分析与修正方法对预应力砼连续箱梁施工全过程控制是可靠的，模拟施工过程的正装分析是成功的，计算准确可靠。
应力（应变）控制反映的是各施工阶段预应力施加效果。实测应力（应变）值说明本桥预应力张拉可靠。通过理论计算应力与实测数据的对比分析可知，应力监控比较理想。主梁应力均在允许范围内，满足设计文件及规范要求。在监控过程中未发现应力异常情况。
绝对标高不但对成桥线形起着至关重要的作用，同时也决定着桥梁在整个跨线承前启后的过渡是否自然合理。
参考文献
徐君兰. 大跨度桥梁施工控制[M]. 北京：人民交通出版社，2000.
周峰. 大跨连续箱梁桥悬臂施工监控研究与实践[J]. 石家庄铁道学院学报，2009.
JTG/T F50-2011. 公路桥涵施工技术规范[s].
