大跨度连续梁桥施工控制的内容和方法探讨？

我国对悬索桥、拱桥、连续刚构桥的研究和实践取得了良好的成果，但对大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制技术的研究相对较少。因此，研究和应用大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工控制技术具有重要的实际工程意义。本文首先分析了影响大跨度桥梁施工控制的因素，然后阐述了施工控制的内容和方法以及施工控制的基本原则。

1前言

大跨度桥梁的建设要经历一个复杂的过程，会受到许多确定性和不确定性因素的影响，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是分析和识别施工过程中的偏差，发现问题并及时纠正，预测结构的后续阶段，使施工系统始终处于受控状态。

2影响施工控制的因素[1]

大跨度连续梁桥施工控制的主要目的是使实际施工状态与理想设计状态(线形和应力)最大限度地吻合。为实现上述目标，我们必须充分了解所有可能使施工状态偏离理论设计状态的因素，以便对施工实施有针对性的有效控制。

2.1结构参数[2]

无论何种桥梁施工控制，结构参数都是必须考虑的重要因素。结构参数是受控结构施工仿真分析的基础数据，其准确性直接影响分析结果的准确性。实际上，实际桥梁结构参数一般很难与设计中使用的结构参数完全匹配，总会存在一些误差。如何在施工控制中正确记录这些误差，使结构参数尽可能接近桥梁的真实结构参数，是首先要解决的问题。结构参数主要包括结构构件的截面尺寸、结构材料的弹性模量、材料的容重、材料的热膨胀系数、施工荷载、预应力或索力等。

2.2施工技术

施工控制为施工服务，反过来，施工质量直接影响控制目标的实现。施工控制除了要求施工工艺必须满足控制要求外，还必须考虑非理想施工条件造成的构件制造和安装误差，使施工状态处于受控状态。

2.3施工监控

监控是桥梁施工控制最基本的手段之一。监测包括应力监测和变形监测。因为测量仪器、仪器安装、测量方法、数据采集、环境条件都存在误差，所以结构监测总是存在误差的。在控制过程中，除了试图从测量设备和方法上减少测量误差，还必须将其纳入控制分析。

2.4温度变化

温度变化对桥梁结构的应力和变形影响很大，随着温度的变化而变化。不同时间测量结构状态(应力和变形)的结果是不同的。如果在施工控制中忽略这一因素，必然难以获得结构的真实状态数据，从而难以保证控制的有效性。因此，必须考虑温度变化的影响。一般以一天中气温变化不大的早晨作为控制所需的实测数据的采集时间。但应注意季节温差和桥内余温的影响。

2.5材料收缩和蠕变

对于混凝土桥梁结构来说，材料收缩徐变对结构的内力和变形影响很大，这主要是由于大跨度连续梁桥施工中混凝土的加载龄期较短，各阶段龄期相差较大造成的。在控制中应仔细研究，以期采用合理实用的蠕变参数和计算模型。收缩徐变也会影响桥梁成桥后运营阶段的结构变形，这也是设置预拱度需要考虑的因素。

3.施工控制的任务和工作内容

桥梁施工控制的任务是控制桥梁施工过程[3]，保证桥梁结构在施工过程中的内力和变形始终在允许的安全范围内，保证成桥状态(包括成桥线形和成桥结构内力)满足设计要求。桥梁施工控制围绕上述控制任务，其施工控制工作主要包括以下几个方面:

3.1几何(变形)控制

无论采用何种施工方法，桥梁结构在施工过程中总会发生变形(屈曲)，结构的变形受多种因素的影响，容易使桥梁结构在施工过程中的实际位置(标高和平面位置)偏离预期状态，使桥梁难以顺利合拢，或者成桥线形不符合设计要求。因此，需要对桥梁进行控制，使施工过程中结构的实际位置与预期状态之间的误差在允许范围内。

3.2压力控制

桥梁结构在施工过程中和成桥状态下的应力是否与设计一致，是施工控制中需要明确的重要问题。通常，通过监测结构应力来了解实际的应力状态。如果发现实际受力状态与理论(计算)受力状态之差超限，就要找出原因，进行调整，使其在允许范围内变化。结构应力控制的质量不像变形控制那么好找。如果应力控制不力，会对结构造成危害，严重时会造成结构破坏(中国宁波招宝山大桥主梁断裂就是一例)。因此，必须严格控制结构应力。

应力控制的项目和精度没有明确规定，需要根据实际情况确定，通常包括:

(1)结构在自重作用下的应力(实际应力与设计相差应控制在5%)。

②结构在施工荷载下的应力(实际应力与设计相差应控制在5%)。

(3)除了张拉的双重控制(油尺控制和伸长量控制，伸长量误差允许在6%以内)，还必须考虑管道摩擦的影响(对于后张结构)。

④温度应力，特别是大体积基础、桥墩等。

⑤其他应力，如基础位移、风荷载、雪荷载引起的结构应力。

⑥对桥梁施工安全有直接影响的支架、挂篮、缆索吊装系统的应力均在安全范围内。

3.3稳定性控制

桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全性，与桥梁的强度具有同等甚至更重要的意义。世界上已经有很多桥梁在施工过程中因失稳而全桥受损的案例，最典型的就是加拿大的魁北克大桥。在南侧锚杆分析架即将完成时，由于悬臂端下弦腹板屈曲，桥梁突然坍塌。中国四川州河大桥也因悬臂体系主梁在主跨中段承受过大轴力而失稳破坏。因此，在桥梁施工过程中，不仅要严格控制应力和变形，还要严格控制施工各阶段结构构件的局部和整体稳定性。目前主要通过稳定性分析计算(稳定安全系数)结合结构应力和变形来评价和控制稳定性。

3.4安全控制

桥梁施工过程中的安全控制是桥梁施工控制的重要组成部分。只有保证了施工过程中的安全，其他控制和桥梁施工才能谈得上。桥梁施工中的安全控制实际上是上述变形控制、应力控制、稳定性控制的综合体现，控制了上述各项，也就控制了安全性(桥梁施工质量问题导致的安全问题除外)。由于结构形式不同，直接影响施工安全的因素也不同。在施工控制中，应根据实际情况确定安全控制的重点。

4施工控制的方法

连续梁桥是一个从施工→监控→识别→调整→预测→施工的循环过程，其本质是使施工按照预定的理想状态(主要是施工标高)顺利推进。事实上，无论是理论分析得出的理想状态，还是实际构建，都存在误差。因此，施工控制的核心任务是分析、识别和调整各种误差，预测结构的未来。

4.1预测控制方法

预测控制法是指在综合考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工中要达到的目标后，对结构各施工阶段(段)形成前后进行预测，使施工能沿着预定的状态进行。由于预测状态与实际状态之间不可避免地存在误差，在后续施工状态的预测中会考虑一些误差对施工目标的影响，如此循环，直到施工完成，得到符合设计的结构状态。这种方法适用于所有桥梁，对于那些已经成为结构状态且无法调整的桥梁，必须采用这种方法进行施工控制。预测控制以现代控制论为基础，常用的预测方法有卡尔曼滤波法和灰色系统理论控制法。

4.2自适应控制方法

鉴于连续梁桥成桥节段的不可控性和施工中对线形误差的纠正措施有限，控制误差的发生极为重要，因此采用自适应控制方法对其进行控制也是非常有效的。

4.3线性回归分析

线性回归分析法是通过对悬臂箱梁挠度、悬臂长度、悬臂重量的线性回归处理，总结建立挠度的线性回归数学模型。它可以用来分析箱梁的挠度和变形规律，也可以用来预测待施工梁段的挠度。但它不能修正温度和施工造成的误差，需要更有规律的数据。当梁段数量较少时，很难保证回归曲线的准确性。

5摘要

主要论述影响大跨度连续梁桥施工控制的因素、施工控制的任务和工作内容以及施工控制的方法。我国桥梁施工控制的理论和实践尚未建立起一套完善的施工控制技术体系和组织管理体系。因此，迫切需要研究桥梁施工控制理论，开发更加合理实用的控制软件和更加方便准确的监控设备，建立完善的桥梁施工控制技术体系和组织管理体系。

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