大跨径连续刚构桥施工控制简述

何超 申勇军

摘要：本文对大跨径连续刚构桥施工的特点进行了简单的阐述，叙述了大跨连续刚构桥施工控制的发展，指出目前国内外常用的四种施工控制技术方法，以及四种桥梁施工控制方法的适用范围。大跨度桥梁的施工过程相当复杂，在此过程中将受到许多确定和不确定因素的影响，桥梁施工控制的目的就是通过对施工过程中出现的偏差进行分析识别，发现問题并及时进行纠偏，同时对结构的后续阶段进行预测，使施工系统始终处于控制之中。

关键词：大跨连续刚构桥；施工控制；偏差

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1. 大跨径连续刚构桥施工的特点

随着桥梁施工技术的不断发展，对于大跨径的预应力连续刚构桥梁来说，目前使用较多的施工方法就是节段式悬臂浇筑施工方法。这种施工方法是在桥墩两侧对称分段进行混凝土浇筑，当每一段混凝土达到一定的强度之后，再开始对预应力束进行张拉，在该段张拉完成后，移动模板、机具等至下一段，在进行下一段的施工。

节段式悬臂浇筑施工方法的优点主要是：在施工过程中可以减少大型施工支架以及各种临时设备的使用，并且在施工过程中由于没有大型支架，因此不会对施工桥下的正常通航产生影响，并且施工工期不受河流水位情况的影响。而节段式悬臂浇筑施工方法的缺点在于：在节段施工的过程中，每段现浇段在温度、时间以及本身徐变、收缩下的变形又会对其他现浇段产生影响，因此在施工过程中每段现浇段的受力都是比较复杂的，变形也响应较为复杂。另外，在悬臂浇筑的过程中还存在结构体系的转变，因为在悬臂施工的过程中，结构开始一直是T形刚构，在合拢时结构由T形刚构转变为连续体系。在结构转变的过程上由于约束形式的突变，将会导致支点反力以及结构内力的变化，结构中将会产生较大的次应力。因此在施工过程中需要对整个施工过程进行完整的施工监控从而保证桥梁线型与设计的吻合，以及施工质量的合格。

2. 大跨径桥梁施工控制的发展概况

桥梁施工控制是为了保证桥梁结构在施工过程中满足安全可靠并且结构的应力、挠度、线型等符合设计的要求。日本作为第一个将桥梁施工控制管理系统的应用于实际工程中的结构，早在上个世纪八十年代就开始建立了施工控制中所需要的各种应力、挠度、线型等的观测系统，并且在现场使用计算机程序对测得的各种参数进行处理，之后将处理后的各参数进行分析计算，再根据分析计算的结果对实际工程进行施工控制。

随着施工控制技术的发展，日本在八十年代的后期通过在施工控制中的自动监控系统中采用计算机联网传递技术使桥梁施工的速度大大提升。到上个世纪九十年代时，自适应施工控制方法开始在国外盛行，到目前为止，对于一些桥梁建设技术较为发达的国家，如日本、丹麦等都将桥梁在分段施工过程中必要的施工控制作为施工管理工作的一部分。随着桥梁施工监控技术的不断发展，控制系统本身也在不断的完善中，随着控制系统开始由人工控制—施工前的分析—理想状态的预报向自动监测—实时分析—随机预测发展，说明桥梁施工控制系统已经达到较为完善的地步。

除了对于桥梁施工过程的监控，桥梁在成桥之后得运营阶段的监控也开始不断得到各个国家的重视，对于成桥后的运营阶段监控一般是通过在桥梁中埋置长期跟踪监测装置来进行监控，这种长期跟踪监测装置即为桥梁的健康监测系统。随着桥梁结构不断向高强、大跨方向的发展，国外对于桥梁施工监测技术也在不断进行完善、提升。

对于国内桥梁施工控制发展来说，相对于国外起步较晚，但是发展速度较快。现代桥梁施工控制论首次在实际工程中应用是在1982年上海柳港大桥施工中对于主梁挠度以及索塔的水平位移中进行应用。随着桥梁施工控制论的成功应用，国内对于桥梁施工监控的研究出现大的进展，在上世纪八十年代的后期，开始对斜拉桥的施工监控技术进行不断的研究完善，之后又对拱桥、悬索桥、连续刚构桥等不同桥型进行不断的研究，并且开始形成施工控制系统，取得良好的研究效果。随着桥梁施工控制技术在国内的不断发展，并且各种数学软件（如MATLAB）也开始在实际工程中陆续得到应用，从而使施工控制系统不断完善，但是由于施工过程中影响因素较多，所以施工控制系统还需要进行不断的研究完善。

3 大跨径桥梁施工控制的方法

由于桥梁结构的结构形式多变，施工工艺的不同以及对于桥梁施工监控所需的具体内容具有较大的差异性，因此对于桥梁施工控制所采取的的方法也不尽相同。对于在实际桥梁工程中经常采用的施工控制方法主要有事后调整控制法、自适应控制法、预测控制法以及最大宽度容度法等，也有将桥梁施工控制方法将控制论作为基础进行划分，分为反馈控制、自适应控制以及开环控制等[1]～[3]。

3.1 事后调整控制法

事后调整控制法一般是指在结构的线型与内力可以进行调整的桥型（如斜拉桥）中，当施工过程中出现实际结构偏离设计要求的时候，可以对桥梁结构通过一定的方法手段进行调整，从而使结构满足设计要求的一种施工控制方法，这种方法的局限性在于对于内力、线型不可调整的桥型不可采用。

3.2 预测控制法

预测控制法是一种对所有桥梁都适用的施工控制方法，这种方法是通过对桥梁施工过程可能存在的所有影响因素以及施工需要达到的目标进行全面的分析考虑之后，对桥梁的每一个施工阶段完成前后可能出现的状态进行预测，并且按照预测结果使桥梁按照预定的情况进行施工。这种方法是实际工程中使用最多的一种方法，尤其是对于内力以及线型不能调整的桥梁必须使用这种方法。预测控制法的理论基础是现代控制论，而预测的具体方法主要有灰色系统控制法、卡尔曼（Kalman）滤波法以及无应力状态法等。但是这种施工控制方法的局限性主要在于工作量过大。

3.3 自适应控制法

自适应控制法是一种通过在施工过程中由于实际工程中的一些参数与设计时采用的参数会存在一定的误差，因此实际结构会与设计要求出现误差，为了减小这种误差的存在，可以在各个阶段对不同的参数误差进行系统识别与估算，之后得阶段再依据估算结果对参数进行不断的修正，通过这样的重复估算与修正是实际结构符合设计要求。

3.4 最大宽容度控制法

最大宽容度控制法指的是在桥梁的设计过程中就对可能出现的主梁标高以及应力误差给出最大的容许值，即宽容度，这种方法虽然在控制中降低了难度，但是容易出现其他问题，比较容易出现的就是在斜拉桥中拉锁的长度制作问题，这些问题将影响桥梁结构的准确度。

结语

大跨度桥梁的施工要经过一个复杂的过程，在此过程中将受到许多确定和不确定因素的影响，导致桥梁结构的实际状态偏离理论计算分析状态。因此，桥梁施工控制的重点就是通过对施工过程中出现的偏差进行分析识别，发现问题并及时进行纠偏，同时对结构的后续阶段进行预测，使施工系统始终处于控制之中。

参考文献

[1] 朱赐庄.桥梁施工控制方法分类及不同桥型控制对策比较[J].湖南交通科技，2004（3）.

[2] 付铁链.对确保桥梁施工质量的浅见[J]. 河北工程技术高等专科学校学报，2000（2）.

[3] 曾德荣.桥梁施工监测应力真值分析方法[J].重庆交通学院学报，2005（6）.