论文部分内容阅读
摘要 文章阐述了桥梁施工控制的主要内容，总结了现有的施工控制方法，分析了影响施工控制的主要因素。
关键词 桥梁工程；施工控制；影响因素
桥梁施工控制是桥梁建设安全和质量保证的关键。无数的工程实践、现场试验与观测表明，大型桥梁结构在它的施工过程中，由于受到施工临时荷载、预加力、混凝土收缩、徐变和温度作用等诸多因素的影响，结构的内力状态和变形以及分布很难通过设计计算事先作出准确估计，总会有可能发生一些人们事先预计不到的情况。有些只能通过实际测试才能了解清楚，而结构安全在施工过程中则要求有绝对保证。一般地，每种体系的桥梁所采用的施工方法若均按预定的程序进行，施工中每一阶段的内力与变形则是完全可以预计的。通过监测手段得到各施工阶段的实际内力与变形，则可以跟踪掌握施工进程和发展情况，及时发现施工中可能存在的较大偏差，消除事故隐患，确保桥梁安全。同时，施工控制还是桥梁营运中和耐久性的综合监测系统的一种方法。由此可见，桥梁施工控制是现代桥梁建设尤其是大跨度桥梁建设的必然趋势。
一，桥梁施工控制的内容
1，线形控制
结构在施工过程中总会发生变形。对于大跨度桥梁而言，由于施工阶段诸多因素影响，桥梁结构在施工时往往偏离预想状态，故成桥后的标高和平面位置要能符合设计图纸和规范的要求，必须进行过程控制。
线型控制分为二个方面，平面线型控制及竖向线形控制。平面线型控制，即控制桥梁轴线在平面上符合设计及规范要求。这对于直线梁桥相对容易，而对于弯梁桥，则必须进行结构分析，采用适当的方法才能做到。竖向线形控制，一般是在梁上选取若干个点，通过控制这些点的标高来实现对线形的控制。竖向线形必须符合设计及规范要求。竖向线型控制不好，往往会出现合拢困难，梁桥面纵向产生起伏等情况，这会导致桥面恒载超重，预应力筋偏角增大、结构几何尺寸的控制不符线形控制内容等，从而使得梁内力与设计不符，影响桥梁外观。线形控制的标准，即容许误差问题，与桥梁的规模、跨径、技术难度等有关。它需要根据具体桥梁的施工控制精度要求确定。我国规范规定，对于悬臂浇筑的混凝土梁轴线偏位小于10 mm，顶面高程不超过±20 mm。
2，应力控制
桥梁结构在成桥后，其受力状态与设计必须一致，这是对施工的基本要求，否则桥梁的承载能力和使用寿命就不会达到预定的目标。在施工过程中，混凝土的压应力和拉应力不得超过规定的限值，否则会产生裂缝而降低构件的抗裂性、耐久性，更有甚者可能引起构件的破坏而引起桥梁坍塌事故。预加应力是结构强度组成部分，准确地建立预加应力是预应力桥梁施工成功与否的关键。所以，必须控制混凝土和预应力筋的应力。对应力控制的精度和方法还没有明确的规定，需根据实际情况确定，一般考虑以下因素：①结构自重；②预加应力；③施工荷载；④温度；⑤基础变位、风雪荷载；⑥偶然因素：外力撞击、挂蓝掉落等。
3，稳定控制
桥梁的稳定性是桥梁结构验算必不可少的一个方面。随着桥梁跨径的不断增大，桥墩(塔)高耸化、箱梁薄壁化以及高强度材料的应用，结构整体和局部刚度下降，使得稳定问题比以往更为重要。结构失稳是指在外力增加到某一量值时，稳定性平衡状态开始丧失，稍有扰动，结构变形迅速增大，使结构失去正常工作能力的现象。施工过程是结构不断“长大”的过程，要经过复杂的体系转化，体系必须承受住可能出现的各种荷载，而保持稳定，否则就会发生事故。在施工中，通过预测各种不利工况，采用监测手段，采取必要的措施，防止或制止结构失稳的过程称为稳定性控制。
二、桥梁施工控制方法
1，开环控制
对于结构和施工较简单的桥梁，一般按照设计施工图进行施工，施工完成后的结构就基本上能达到设计所要求的线形和内力状态，这种控制方法就是一个开环的施工控制过程。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。
2，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，在每个施工阶段的积累误差将不可忽略，否则到施工结束时结构的线形和内力将较显著地偏离理想的成桥状态。在出现误差之后就必须及时地纠正，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。
3，自适应控制
反馈控制方法将注意力集中在实际结构上，但是，每个工况达不到设计时所确定的施工阶段目标的一个重要原因是：有限元计算模型中计算参数的取值与实际情况有一定的差距。即使对某一工况，以前的累计误差已经被调整掉，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。
4，预测控制法
预测控制法，这种方法是桥梁施工控制的主要方法，是在考虑施工方案和影响桥梁状态的诸因素而确定桥梁的应变和应力的理想状态后(称控制理想状态)，针对施工过程中，由于实际情况和假定诸因素之间不一致而产生误差(这些误差值由监测测试系统反馈)，在调试系统中进行修正，再给定下一步施工的数据，这样，对结构的每一个施工阶段形成的前后的状进行预测，使施工实际沿着预定的理想状态进行的控制方法。
三，影响桥梁施工控制的因素
1，结构参数
结构参数是指施工控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果。结构参数主要包括下列内容：
(1)材料容重
材料容重是引起结构内力与变形的重要因素，例如混凝土材料及钢筋含量对钢筋混凝土容重的取值有很大影响。
(2)结构部件截面尺寸
任何施工都存在误差，这种误差值将直接导致截面特性误差，从而影响了结构内力和变形的分析结果。截面尺寸误差通常控制在规范允许的范围内。
(3)材料弹性模量
材料弹性模量和结构变形有直接的关系，施工成品的弹性模量与设计采用值是不一致的，所以在施工过程中，要根据施工进度经常性地进行现场实际抽样试验，作必要的修正。
(4)材料的热膨胀系数
热膨胀系数的准确与否也将对施工控制带来影响，例如合拢段施工等，尤其对钢结构更要特别注意。
(5)施工荷载
施工荷载取值误差，对内力和变形均有影响，故不能忽视。
(6)预加应力或索力
梁的预应力是预应力混凝土结构内力和变形控制的重要参数，施工控制要对其误差作合理控制。面对斜拉桥、斜拉索力的控制直接影响梁的标高和塔的倾斜值，因而预应力或索力是梁和斜拉桥控制的主要因素。
2，施工因素
无论怎样优秀的施工单位，即使是掌握了先进的施工技术、先进的机械设备以及良好的施工管理，也不可避免地存在施工误差，例如构件制作、安装误差等。
3，监测因素
监测包括结构温度监测、应力监测、变形监测等内容。监测是施工的眼睛，可以直接反映施工的成果。然而监测设备、监测方法、监测数据采集方法等均存在误差，这些误差，在调试过程中要考慮在内。
关键词 桥梁工程；施工控制；影响因素
桥梁施工控制是桥梁建设安全和质量保证的关键。无数的工程实践、现场试验与观测表明，大型桥梁结构在它的施工过程中，由于受到施工临时荷载、预加力、混凝土收缩、徐变和温度作用等诸多因素的影响，结构的内力状态和变形以及分布很难通过设计计算事先作出准确估计，总会有可能发生一些人们事先预计不到的情况。有些只能通过实际测试才能了解清楚，而结构安全在施工过程中则要求有绝对保证。一般地，每种体系的桥梁所采用的施工方法若均按预定的程序进行，施工中每一阶段的内力与变形则是完全可以预计的。通过监测手段得到各施工阶段的实际内力与变形，则可以跟踪掌握施工进程和发展情况，及时发现施工中可能存在的较大偏差，消除事故隐患，确保桥梁安全。同时，施工控制还是桥梁营运中和耐久性的综合监测系统的一种方法。由此可见，桥梁施工控制是现代桥梁建设尤其是大跨度桥梁建设的必然趋势。
一，桥梁施工控制的内容
1，线形控制
结构在施工过程中总会发生变形。对于大跨度桥梁而言，由于施工阶段诸多因素影响，桥梁结构在施工时往往偏离预想状态，故成桥后的标高和平面位置要能符合设计图纸和规范的要求，必须进行过程控制。
线型控制分为二个方面，平面线型控制及竖向线形控制。平面线型控制，即控制桥梁轴线在平面上符合设计及规范要求。这对于直线梁桥相对容易，而对于弯梁桥，则必须进行结构分析，采用适当的方法才能做到。竖向线形控制，一般是在梁上选取若干个点，通过控制这些点的标高来实现对线形的控制。竖向线形必须符合设计及规范要求。竖向线型控制不好，往往会出现合拢困难，梁桥面纵向产生起伏等情况，这会导致桥面恒载超重，预应力筋偏角增大、结构几何尺寸的控制不符线形控制内容等，从而使得梁内力与设计不符，影响桥梁外观。线形控制的标准，即容许误差问题，与桥梁的规模、跨径、技术难度等有关。它需要根据具体桥梁的施工控制精度要求确定。我国规范规定，对于悬臂浇筑的混凝土梁轴线偏位小于10 mm，顶面高程不超过±20 mm。
2，应力控制
桥梁结构在成桥后，其受力状态与设计必须一致，这是对施工的基本要求，否则桥梁的承载能力和使用寿命就不会达到预定的目标。在施工过程中，混凝土的压应力和拉应力不得超过规定的限值，否则会产生裂缝而降低构件的抗裂性、耐久性，更有甚者可能引起构件的破坏而引起桥梁坍塌事故。预加应力是结构强度组成部分，准确地建立预加应力是预应力桥梁施工成功与否的关键。所以，必须控制混凝土和预应力筋的应力。对应力控制的精度和方法还没有明确的规定，需根据实际情况确定，一般考虑以下因素：①结构自重；②预加应力；③施工荷载；④温度；⑤基础变位、风雪荷载；⑥偶然因素：外力撞击、挂蓝掉落等。
3，稳定控制
桥梁的稳定性是桥梁结构验算必不可少的一个方面。随着桥梁跨径的不断增大，桥墩(塔)高耸化、箱梁薄壁化以及高强度材料的应用，结构整体和局部刚度下降，使得稳定问题比以往更为重要。结构失稳是指在外力增加到某一量值时，稳定性平衡状态开始丧失，稍有扰动，结构变形迅速增大，使结构失去正常工作能力的现象。施工过程是结构不断“长大”的过程，要经过复杂的体系转化，体系必须承受住可能出现的各种荷载，而保持稳定，否则就会发生事故。在施工中，通过预测各种不利工况，采用监测手段，采取必要的措施，防止或制止结构失稳的过程称为稳定性控制。
二、桥梁施工控制方法
1，开环控制
对于结构和施工较简单的桥梁，一般按照设计施工图进行施工，施工完成后的结构就基本上能达到设计所要求的线形和内力状态，这种控制方法就是一个开环的施工控制过程。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。
2，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，在每个施工阶段的积累误差将不可忽略，否则到施工结束时结构的线形和内力将较显著地偏离理想的成桥状态。在出现误差之后就必须及时地纠正，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。
3，自适应控制
反馈控制方法将注意力集中在实际结构上，但是，每个工况达不到设计时所确定的施工阶段目标的一个重要原因是：有限元计算模型中计算参数的取值与实际情况有一定的差距。即使对某一工况，以前的累计误差已经被调整掉，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。
4，预测控制法
预测控制法，这种方法是桥梁施工控制的主要方法，是在考虑施工方案和影响桥梁状态的诸因素而确定桥梁的应变和应力的理想状态后(称控制理想状态)，针对施工过程中，由于实际情况和假定诸因素之间不一致而产生误差(这些误差值由监测测试系统反馈)，在调试系统中进行修正，再给定下一步施工的数据，这样，对结构的每一个施工阶段形成的前后的状进行预测，使施工实际沿着预定的理想状态进行的控制方法。
三，影响桥梁施工控制的因素
1，结构参数
结构参数是指施工控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果。结构参数主要包括下列内容：
(1)材料容重
材料容重是引起结构内力与变形的重要因素，例如混凝土材料及钢筋含量对钢筋混凝土容重的取值有很大影响。
(2)结构部件截面尺寸
任何施工都存在误差，这种误差值将直接导致截面特性误差，从而影响了结构内力和变形的分析结果。截面尺寸误差通常控制在规范允许的范围内。
(3)材料弹性模量
材料弹性模量和结构变形有直接的关系，施工成品的弹性模量与设计采用值是不一致的，所以在施工过程中，要根据施工进度经常性地进行现场实际抽样试验，作必要的修正。
(4)材料的热膨胀系数
热膨胀系数的准确与否也将对施工控制带来影响，例如合拢段施工等，尤其对钢结构更要特别注意。
(5)施工荷载
施工荷载取值误差，对内力和变形均有影响，故不能忽视。
(6)预加应力或索力
梁的预应力是预应力混凝土结构内力和变形控制的重要参数，施工控制要对其误差作合理控制。面对斜拉桥、斜拉索力的控制直接影响梁的标高和塔的倾斜值，因而预应力或索力是梁和斜拉桥控制的主要因素。
2，施工因素
无论怎样优秀的施工单位，即使是掌握了先进的施工技术、先进的机械设备以及良好的施工管理，也不可避免地存在施工误差，例如构件制作、安装误差等。
3，监测因素
监测包括结构温度监测、应力监测、变形监测等内容。监测是施工的眼睛，可以直接反映施工的成果。然而监测设备、监测方法、监测数据采集方法等均存在误差，这些误差，在调试过程中要考慮在内。