谈桥梁施工控制内容与方法

2012-08-15李明善

山西建筑 2012年22期

李明善

(东平县公路局，山东东平 271500)

当今的桥梁结构层出不穷，而且更加复杂多样，大跨度桥梁施工的比例不断增加，这些变化无疑给桥梁施工控制带来了更高的技术要求。本文首先分析了桥梁施工控制中的多种影响因素，并在此基础上详细介绍了施工控制的内容与方法。

1 桥梁施工控制的重要性

桥梁建设要求桥梁设计不但要符合安全的需要，还应满足美观、经济等方面的要求。作为一个系统工程，桥梁施工的目的就是要求成桥状态与桥跨结构全符合桥梁设计的要求;在桥梁实际施工中，由于实际状态与理想状态在计算、施工水平、材料性能、温度、荷载等诸方面都有差异性，因此桥梁的实际结构很难完全满足设计要求［1］。施工过程的控制措施不到位、调整不及时，都会使最终结果与设计之间产生较大的偏离。因此进行科学合理的桥梁施工控制就显得尤为重要，其最终目标就是使其实际状态尽可能地达到理论设计状态的要求。

2 影响桥梁施工控制的主要因素

分析造成施工状态偏离的影响因素是实现桥梁施工有效控制的必要前提，其主要影响因素概括起来主要有以下几个方面［2］:

1)结构参数的影响。结构参数是任一种类型桥梁的施工控制都必须考虑的重要影响因素，这是由于结构参数是进行结构施工模拟分析的最主要的基本资料，其准确性直接影响到分析结果的准确性。桥梁施工控制的几个主要结构参数有施工荷载、截面尺寸、索力或预加应力、结构材料的弹性模量、材料容重等。

2)计算模型的影响。桥梁结构的分析离不开计算机模型的建立，而由于模型是实际结构的简化，因此模型与实际结构之间就会存在模型假定、精度、边界条件的处理方法等方面的诸多误差。

3)施工监测的影响。作为桥梁施工控制的另一最基本手段，施工监测的主要内容包含对应力、结构温度、变形等方面的监测。因为监测时的测量仪器类型不同、仪器安装位置不同、数据采集时间不同、测量方法不同、环境情况变化等原因，结构监测必然也会产生一定的误差，因此在控制过程中，要尽量设法减小施工监测带来的误差。

4)施工工艺的影响。首先要保证桥梁采用的施工工艺能够达到控制标准要求，即便如此，非理想化的施工条件必然会使构件在制作与安装等过程中出现一定程度的误差，进行具体的施工控制时必须将其计入。

5)温度变化的影响。温度变化会对桥梁结构变形和受力产生较大影响，如果忽略了温度变化因素，就必将难以获得真实状态数据。

6)材料收缩与材料徐变的影响。材料收缩与材料徐变对混凝土式桥梁结构的变形与内力都会造成比较大的影响，这就要求我们在实际的控制过程中要选用合适的计算模型与设计合适的徐变参数。

3 桥梁施工控制主要内容

3.1 对结构稳定性的控制

桥梁结构稳定性直接关系到桥梁结构的实际安全，因此必须对此予以高度重视。结构稳定性的控制内容主要包括桥梁结构整体稳定性与局部稳定性、缆索、支架、挂篮、吊装系统等施工过程中所用设施的稳定系数。当前桥梁结构稳定性控制的主要步骤就是结合结构的变形情况与应力、稳定安全系数，综合控制与评定其稳定性。稳定安全系数是进行桥梁结构安全衡量的必要指标，然而我国现有规范并没有对材料、结构与工况不同造成的最小稳定系数值进行详细规定，因此以后要不断加强这方面的完善工作［3］。现代大跨径桥梁的不断出现给桥梁结构稳定性提出了严峻考验，而现实的施工过程缺乏有效监测手段与迅速反应系统，失稳现象得不到有效解决，因此拥有一套完整系统的稳定监控体系是桥梁结构安全的重要保障。

3.2 对结构应力的控制

结构应力的实际状态如果与设计应力一致，产生的结构危害远大于结构变形的影响。因此，进行桥梁施工控制中，对结构应力的监控尤其重要。造成应力偏差的因素比较多，要想使应力能够反映其真实情况，可以通过识别其主要设计参数的方法。结构应力的影响因素多而复杂，很容易产生较大的应力误差，因此分析计算应力时必须选择合适的理论方法。如若有超限情况发生，应及时检查应力的实际状态并采取调控措施，保证其在允许范围内变化。由于结构应力的控制难度大且危害性大，因此其控制与检测显得特别关键与重要［4］。

3.3 对结构变形的控制

由于桥梁结构施工时要承受一定的压力，因此不可避免地会出现结构变形，许多情况都会使结构发生形变，实际位置与预期状态发生偏离，出现无法合龙或者达不到设计要求的状况，最终影响到桥梁的运营。对桥梁结构控制的最基本要求是控制保证其几何尺寸符合要求，由于设计尺寸不能保证所有结构的完全吻合，因此应将结构尺寸限制在《公路桥涵施工技术规范》容许的范围之内，并尽可能缩小设计尺寸与实际尺寸之间的偏差［5］。

4 桥梁施工控制主要方法

4.1 预测控制法

此控制方法要求对整个施工目标与影响桥梁结构状态的各因素进行全面考虑，对桥梁结构的每一个施工节段(阶段)的前后状态进行对比，保证施工过程达到预定状态。实际与预测的状态之间存在误差是不可避免的，在预测后续施工状态时再考虑某一对施工目标造成影响的误差，以此循环，直到施工完成时的结构状态达到设计要求。这种控制方法的优点是适用于全部的桥梁，已成结构状态、不能再调整的施工必须这样控制。以预应力混凝土式钢构桥为例，由于采用悬臂式施工方式，其已成节段的状态(标高、内力等)是无法进行调整的，因此只能采用此控制方法。总而言之，预测控制法是进行桥梁施工控制的一个非常重要的方法。

4.2 事后调整控制法

此控制方法说的是，施工中的已成结构状态如果无法达到设计要求，就要对其采用一定手段进行调整，最终使其达到要求。这种控制方法只适用于结构线形与内力还有调整余地的桥梁，比如斜拉桥等［6］。根据具体的控制情况，事后调整控制法又可分为两类。第一类是在完成每个节(阶)段施工之后，已成结构状态如果无法达到设计要求，采用调整斜拉索力的方式进行结构状态的调整，之后循环进行施工与调整的工作，直至最后完工;这类控制法的缺点比较明显:一般需要很大的工作量，调整过程较麻烦且很难保证好的调整效果。第二类是在整个桥梁结构完工之后对结构状态进行检查，如若不能达到设计要求，只需要进行一次性调整控制。此控制方法从理论上具有可行性，但实际操作起来困难度非常大。

由于调整过程中不能掌握结构内力变化，因此事后调整控制出现安全事故的概率比较大，而且控制结果达到理想状态的难度很大，此控制法应用效果并不理想而使用率较低，常被作为补救措施。