大跨度预应力连续梁桥标准化施工工艺分析

2013-04-17雷刚

交通运输研究 2013年3期

雷刚

（新疆路桥桥梁工程建设有限责任公司，新疆乌鲁木齐 830021）

0 引言

预应力桥梁作为近些年来在公路、桥梁、铁路工程中广泛应用的一种桥梁，其工艺的成熟度随着技艺的广泛实践和应用不断提升。作为我国国民建设中一种重要的施工技艺，在施工过程中加强标准化施工工艺控制和监督，对于提升建筑质量，更好的服务国民经济建设具有积极意义。预应力桥梁相较于传统桥梁具有多重优势，比如整体性能更好、结构刚度大、抗震性能好、变形小等特点，尤其是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少更是让桥梁行车变得舒适，这些优势性能结合不断成熟的施工工艺，在后期也减轻了其维修养护的负担，对于经济建设来说，是一种非常经济实惠且功能强大的桥型。针对这种桥梁多方面的应用优势，笔者来谈一下其标准化施工工艺中如何更好的做到施工控制，保证其优势性能的发挥。

1 施工控制内容

对于桥梁工程建设来说，施工控制涵盖建设的所有过程与环节，是对整体施工质量进行监测和考核的重要手段，对于大跨度预应力连续桥梁来说，通过施工控制手段确保梁桥结构的应力和变形处于安全数据范围，对于未来梁桥的优质运行具有重要意义。一般来说，控制内容主要包括四个方面：应力控制、几何控制、稳定控制与安全控制。

1.1 几何控制

随着施工技艺不断发展和深入研究，其在具体实践中应用的成熟度一直在提高，但是从桥梁施工建设来说，无论是任何施工方法，在施工过程中想要做到完全符合设计标准，都是不现实的，桥梁的结构变形问题始终是无法避免的。受多种因素影响产生的结构变形问题，就需要从几何控制这个角度去协调控制，将施工过程中设计的几何状态调整到最优，以便将最终结果的误差缩减到最小。梁桥几何控制的难度与其规模、跨径大小、技术难度有着密切关系，关于制定统一的几何控制措施方面亟待加强研究。对于施工单位和控制部门来说，几何控制从左需要结合工程具体实际要求进行协调，同时，为了更好的实现控制目标，在不同工序环节之间的施工误差也要做好控制。

1.2 应力控制

应力控制项目和精度控制主要是为了保证桥梁施工过程中以及成桥后桥梁的受力情况是否符合相关标准，是否符合桥梁设计目标。一般来说，桥梁的实际应力状态主要是通过结构应力监测来反应，如果应力控制不佳将会给桥梁结构造成危害，严重者还会发生结构破坏等情况，因此，应力控制地位十分重要。应力控制一般由多个项目组成：温度应力、结构自重下应力、结构施工荷载下应力、结构预加力和管道摩阻影响等，还有基础变位等以前你的结构应力等，这些都是控制的项目和内容。

1.3 稳定控制

稳定控制与桥梁结构的安全息息相关，施工过程中，它与桥梁强度并列为两大关键性问题之一。目前，稳定控制主要集中于桥梁完工后的稳定计算，施工过程中的稳定过程控制因有效监测手段还较少，所以控制上存在难度。因此，对施工中可能会出现的一些失稳现象，应建立一套完善合理的稳定监控系统，通过稳定分析计算，结合结构应力及变形情况来综合评定桥梁工程的稳定性，尽量实现对稳定度的全面控制。

1.4 安全控制

安全控制所有建筑施工中都必须重视的要点，桥梁施工中的安全控制既要从施工人员、施工环节方面做起，也要考虑到施工中方方面面影响安全的因素，根据实际工程情况和需求，确定安全控制要点，做好安全控制工作，确保桥梁工程的顺利、安全实施。

2 控制体系筹备

大跨度预应力连续桥梁的质量控制体系是一个包含着多元化因素的系统工程，其涵盖内容种类多样，比如施工单位专业的工作人员、完善而先进的施工技术、合理的施工设计图、质量监督部门与施工部门的配合等，这些环节和因素在质量控制中作用高低不一。比如设计单位与施工单位需要共同对施工现状进行考察统计，对施工控制数据进行计算，并且在施工过程中需要对施工指令进行复核监控；监理负责施工单位对施工控制的具体实施，并且对施工环节的控制结果进行考核、验收，是施工方与施工控制单位之间沟通的桥梁；而业主作为施工控制的协调者，对整个工程建设都富有责任，既是施工控制的协调者，也要对施工控制的内容、方案提出建议并审核确认；作为桥梁直接施工者的施工单位，及时施工控制的重要对象与受益人，必须严格按照控制标准与指令严格把关工程环节，同时在这个过程中也要及时汇总施工信息，反馈给控制部门，以便及时调整施工节奏，更好的做好施工全局的统筹规划。这些角色不同、定位与功能都不同的部门，遍布于控制体系的各个环节，内容涉及上也非常多，因此施工前做好控制体系筹备，是确保工程能够得以顺利实施的重要保证。

3 施工控制方法

从大跨度预应力连续梁桥的施工控制内容来看，一般主要通过三种方法进行施工控制：预测控制法、线形回归分析法、自适应控制法。

3.1 预测控制法

预测控制法较为常用的方法有灰色系统理论控制法、卡尔曼滤波法等，主要是通过综合考虑所有影响桥梁结构状态的因素以及施工目标，对施工前后的每个环节每个阶段进行预测，以便施工过程能够按照预定状态进行。这种控制方法适用于所有桥梁的建设，尤其是连续桥梁，这种方法的使用更为常见。预测控制法通过对施工环节中某一误差对于最终施工目标完成的影响度进行评估预测，并在后续预测中纳为考虑影响因素，以此不断循环，一直调整到施工完成时能够获得与设计目标相符的结构状态，是建造连续桥梁时提升目标完成度的好方法。

3.2 自适应控制法

自适应控制法主要是从连续桥梁已完成阶段本身的不可控性和施工误差出发，对施工中的误差进行后续调控。当桥梁结构的实测状态与模式计算结果存在误差时，将误差的计算模型输入到参数识别法中去调节计算模型的参数，在参数达到一致时，得到修正后的计算模型参数，然后结合各施工阶段现状进行重新计算和调节，以便能达到理想状态。自适应控制可以说是通过模型及结构参数的不断修正去实现最优控制的依据，也是常说的自适应能力，这种能力是适应控制的关键点，对于桥梁建设中实际工程的不断调整以及模型数据的完善具有重要意义，可以说是连续梁桥建设的最好指导与预后措施。

3.3 线形回归分析法

线形回归分析法主要是用于分析箱梁挠度变形的规律以及预测待施工桥梁阶段的挠度，它通过对悬臂箱梁挠度与悬臂长度、重量的一元线形回归处理或二元线形回归处理，通过建立挠度线形回归数学模型对以变形规律进行总结，对挠度进行监测。但是这种方法本身仍旧存在两种限制，一是无法对施工引起的误差进行修正，对温度误差不敏感，二是在囊段数比较少的时候回归曲线精度存在缺陷，对于挠度的预测误差较大，因此在使用范围上受限较多。