预应力混凝土连续箱梁桥施工关键控制技术研究

2014-08-01余金怀

黑龙江交通科技 2014年6期

关键词：分析方法控制技术箱梁

余金怀

(重庆甲多公路设计咨询有限公司)

1 施工关键控制的影响因素

1.1 预应力连续箱梁的结构参数

连续箱梁的结构参数对于桥梁的控制来说是非常重要的因素。连续箱梁的结构参数主要包括箱梁结构的尺寸、容重、弹性模量等因素，是结构进行模拟分析时的资料，其准确性会直接影响模型分析结果的准确性。

1.2 施工过程中的监测

施工监测包括应用、变形监测，是施工控制中最常见的手段之一。由于施工中测量的方法、仪器的安装、数据的采集等都是存在误差的，因此监测也是存在误差的。这种误差不但可能使控制值不吻合的数据变得比较吻合，也有可能将结构较好的状态调整为较差的情况。所以在进行监测是要尽量使其可靠性得到保证。

1.3 预应力连续箱梁桥的结构仿真分析

不管连续箱梁结构是采用怎样的方法进行分析，建立模型和仿真分析都是必不可少的。但是建立模型时由于结构简化而造成的误差，包括边界条件处理、各种假设等，需要进行大量的控制工作，尽量减少连续箱梁桥模型误差对于结果的影响。

1.4 施工环境中温度的变化

施工环境中温度的变化对于连续箱梁桥的变形、受力等都会产生很大的影响，由于不同的时间段温度是不同的，所以在进行结构的应力、变形的量测时会使测量的结果不同。倘若在施工控制时没有考虑这项因素，结构的真实数据就很难获得，进而难以保证结果在控制过程中是有效的。所以在施工控制中考虑温度变化显得尤为重要。日照温差、季节温差等因素引起的温度变化是无法控制的，很难得到温度的实际变化情况。如果需要在控制中考虑温度的影响将会变成非常复杂的过程，所以一般是将温度的理想状态控制在特定的温度，从而相对排除温度变化对连续箱梁桥结构的影响。采集控制所需实测数据的时间可以定在一天中的温度变化较小的凌晨。

1.5 预应力连续箱梁桥施工的工艺

预应力连续箱梁桥的施工会直接影响到控制目标是否能够实现。所以在预应力连续箱梁桥的施工中施工工艺必须符合控制的要求，还要考虑在不是很理想的状况下构件安装、构件制作等因素造成的误差，从而保证预应力连续箱梁桥的施工状态一直在控制范围内。

2 施工关键控制技术的任务

2.1 施工过程中几何变形的控制

无论采用怎样的施工方法，预应力混凝土连续箱梁桥结构在施工过程中总会产生变形，变形如果超过容许范围就很容易使得预应力混凝土连续箱梁桥结构在施工过程中的实际位置偏离，从而导致桥梁难以合拢等不利情况的出现，所以在施工过程中必须对桥梁实施控制，使桥梁结构在施工中的实际状态与设计要求达到的状态之间的偏差在容许范围之内。

2.2 施工过程中应力的控制

结构在施工各个阶段中以及最终成桥以后的受力状况与设计要求是否一致是施工控制要明确的关键问题。一般通过测试各结构的应力来得到桥梁的实际受力状态，若发现实际受力与理论受力状态的差别超过容许值就要检查原因，调整结构并且在下一施工阶段适当调控，使结构在安全范围之内。结构受力状况监控比结构变形要复杂的多，但是结构受力状况往往比变形更容易造成结构的危害，不利的情况下可能会发生结构破坏，所以，必须对结构的受力状况进行实时的严格检查和管控。目前，规范对应力控制的具体内容和精度要求还没有具体的规定，往往需要根据结构实际状况来确定。

2.3 施工过程中稳定的控制

预应力混凝土连续箱梁桥结构对于稳定的控制是非常重要的。如果控制不好，严重时会影响到桥梁的整体安全，桥梁结构必须考虑稳定问题，稳定问题往往是起控制作用的，它与桥梁的强度有看同等的甚全更重要的意义。

3 预应力连续箱梁桥施工关键控制技术的主要分析方法

3.1 施工过程控制的分析方法

施工控制的分析方法是依据预应力混凝土连续箱梁桥施工过程中受力变化、变形的时间先后顺序包括前进分析法和倒退分析法。前进分析法以施工过程中桥梁的前一个结构变形和受力状态为基础，对下一个施工状态的变形和应力分析提供依据。倒退分析法则是前进分析法的逆过程，以桥梁成桥状态为基础，逐步模拟和分析前一状态的变形和应力。

3.2 灰色系统控制分析方法

灰色系统控制分析方法是以我国邓聚龙教授于1982年在他的著作《灰色控制系统》中提出的灰色系统理论为基础的，他是灰色系统理论的奠基者。

灰色系统理论是以灰关联空间为基础的分析工具，它利用现有的数据和已有的案例为原型，通过灰过程及灰生成对现有的数据进行数据再加工与处理，建立灰微分方程即灰模型(GM 模型)为基础的模型系统，来预测未来系统发展变化的一种分析方法。

灰色系统控制分析方法一般用于比较复杂的结构中，对与预应力混凝土连续箱梁桥的施工非常的合适，是以某一阶段的结构状况和已有的数据对未来阶段的一种预测。通过本阶段的标高误差来推断或评估出下一阶段的标高或变形等，通过恰当和相对准确的推算值来确定下一节段的立模标高，使接下来的结构实际状态符合结构的设计要求状态。

灰色预测是用灰色模型GM(1，1)进行的模拟推算，GM模型对数据作累计生成，强化结构和各阶段的内在关联，通过个阶段关联度的分析、对比、推算，得出动态过程的发展趋势。然后按照模型的精度要求，得出需要的结构数据，再利用残差模型修正推算结果，直到符合结构要求。

4 施工关键控制技术体系

综合以上施工控制的影响因素、控制任务以及分析方法，我们得出施工关键控制技术体系。

桥梁初期阶段:在施工前对桥梁施工过程及结构分析的基础上，预报第一个节段的立模标高(搭设临时支架施工)，并开始该节段的工作，然后挂篮施工，可以根据挂篮的变形计算值和倒退分析方法得出的估算值，预报后面各段的立模标高，在通过若干个依次循环的测量数据的基础上，对结构进行参数识别。汇总上述几个循环的实测变形结果和相对误差，对混凝土的容重和弹性模量等参数进行识别和确认。修改模型的计算参数，然后重新计算其他个施工阶段的目标值，如果所有阶段的受力状态仍能满足设计要求，并且已经施工完成的梁段的标高误差也在容许范围以内，可以将此目标值作为接下来各施工阶段的可控目标文件;桥梁施工中后期:通过各要求参数的估值和分析调整后，必须同时考虑尽可能的减少各种非确定性因素的影响，运用灰色控制分析方法，对最后几个阶段的立模标高进行预测及控制。施工控制技术体系流程如图1 所示。