大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制簡(jiǎn)述

何超 申勇軍

摘要：本文對(duì)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工的特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，敘述了大跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制的發(fā)展，指出目前國(guó)內(nèi)外常用的四種施工控制技術(shù)方法，以及四種橋梁施工控制方法的適用范圍。大跨度橋梁的施工過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，在此過(guò)程中將受到許多確定和不確定因素的影響，橋梁施工控制的目的就是通過(guò)對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的偏差進(jìn)行分析識(shí)別，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)進(jìn)行糾偏，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的后續(xù)階段進(jìn)行預(yù)測(cè)，使施工系統(tǒng)始終處于控制之中。

關(guān)鍵詞：大跨連續(xù)剛構(gòu)橋；施工控制；偏差

中圖法分類(lèi)號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

1. 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工的特點(diǎn)

隨著橋梁施工技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于大跨徑的預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋梁來(lái)說(shuō)，目前使用較多的施工方法就是節(jié)段式懸臂澆筑施工方法。這種施工方法是在橋墩兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分段進(jìn)行混凝土澆筑，當(dāng)每一段混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度之后，再開(kāi)始對(duì)預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行張拉，在該段張拉完成后，移動(dòng)模板、機(jī)具等至下一段，在進(jìn)行下一段的施工。

節(jié)段式懸臂澆筑施工方法的優(yōu)點(diǎn)主要是：在施工過(guò)程中可以減少大型施工支架以及各種臨時(shí)設(shè)備的使用，并且在施工過(guò)程中由于沒(méi)有大型支架，因此不會(huì)對(duì)施工橋下的正常通航產(chǎn)生影響，并且施工工期不受河流水位情況的影響。而節(jié)段式懸臂澆筑施工方法的缺點(diǎn)在于：在節(jié)段施工的過(guò)程中，每段現(xiàn)澆段在溫度、時(shí)間以及本身徐變、收縮下的變形又會(huì)對(duì)其他現(xiàn)澆段產(chǎn)生影響，因此在施工過(guò)程中每段現(xiàn)澆段的受力都是比較復(fù)雜的，變形也響應(yīng)較為復(fù)雜。另外，在懸臂澆筑的過(guò)程中還存在結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)變，因?yàn)樵趹冶凼┕さ倪^(guò)程中，結(jié)構(gòu)開(kāi)始一直是T形剛構(gòu)，在合攏時(shí)結(jié)構(gòu)由T形剛構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)體系。在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的過(guò)程上由于約束形式的突變，將會(huì)導(dǎo)致支點(diǎn)反力以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化，結(jié)構(gòu)中將會(huì)產(chǎn)生較大的次應(yīng)力。因此在施工過(guò)程中需要對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行完整的施工監(jiān)控從而保證橋梁線(xiàn)型與設(shè)計(jì)的吻合，以及施工質(zhì)量的合格。

2. 大跨徑橋梁施工控制的發(fā)展概況

橋梁施工控制是為了保證橋梁結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中滿(mǎn)足安全可靠并且結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、撓度、線(xiàn)型等符合設(shè)計(jì)的要求。日本作為第一個(gè)將橋梁施工控制管理系統(tǒng)的應(yīng)用于實(shí)際工程中的結(jié)構(gòu)，早在上個(gè)世紀(jì)八十年代就開(kāi)始建立了施工控制中所需要的各種應(yīng)力、撓度、線(xiàn)型等的觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，并且在現(xiàn)場(chǎng)使用計(jì)算機(jī)程序?qū)y(cè)得的各種參數(shù)進(jìn)行處理，之后將處理后的各參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，再根據(jù)分析計(jì)算的結(jié)果對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行施工控制。

隨著施工控制技術(shù)的發(fā)展，日本在八十年代的后期通過(guò)在施工控制中的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中采用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)傳遞技術(shù)使橋梁施工的速度大大提升。到上個(gè)世紀(jì)九十年代時(shí)，自適應(yīng)施工控制方法開(kāi)始在國(guó)外盛行，到目前為止，對(duì)于一些橋梁建設(shè)技術(shù)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，如日本、丹麥等都將橋梁在分段施工過(guò)程中必要的施工控制作為施工管理工作的一部分。隨著橋梁施工監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)本身也在不斷的完善中，隨著控制系統(tǒng)開(kāi)始由人工控制—施工前的分析—理想狀態(tài)的預(yù)報(bào)向自動(dòng)監(jiān)測(cè)—實(shí)時(shí)分析—隨機(jī)預(yù)測(cè)發(fā)展，說(shuō)明橋梁施工控制系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到較為完善的地步。

除了對(duì)于橋梁施工過(guò)程的監(jiān)控，橋梁在成橋之后得運(yùn)營(yíng)階段的監(jiān)控也開(kāi)始不斷得到各個(gè)國(guó)家的重視，對(duì)于成橋后的運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)控一般是通過(guò)在橋梁中埋置長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)裝置來(lái)進(jìn)行監(jiān)控，這種長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)裝置即為橋梁的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。隨著橋梁結(jié)構(gòu)不斷向高強(qiáng)、大跨方向的發(fā)展，國(guó)外對(duì)于橋梁施工監(jiān)測(cè)技術(shù)也在不斷進(jìn)行完善、提升。

對(duì)于國(guó)內(nèi)橋梁施工控制發(fā)展來(lái)說(shuō)，相對(duì)于國(guó)外起步較晚，但是發(fā)展速度較快?，F(xiàn)代橋梁施工控制論首次在實(shí)際工程中應(yīng)用是在1982年上海柳港大橋施工中對(duì)于主梁撓度以及索塔的水平位移中進(jìn)行應(yīng)用。隨著橋梁施工控制論的成功應(yīng)用，國(guó)內(nèi)對(duì)于橋梁施工監(jiān)控的研究出現(xiàn)大的進(jìn)展，在上世紀(jì)八十年代的后期，開(kāi)始對(duì)斜拉橋的施工監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行不斷的研究完善，之后又對(duì)拱橋、懸索橋、連續(xù)剛構(gòu)橋等不同橋型進(jìn)行不斷的研究，并且開(kāi)始形成施工控制系統(tǒng)，取得良好的研究效果。隨著橋梁施工控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)的不斷發(fā)展，并且各種數(shù)學(xué)軟件（如MATLAB）也開(kāi)始在實(shí)際工程中陸續(xù)得到應(yīng)用，從而使施工控制系統(tǒng)不斷完善，但是由于施工過(guò)程中影響因素較多，所以施工控制系統(tǒng)還需要進(jìn)行不斷的研究完善。

3 大跨徑橋梁施工控制的方法

由于橋梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式多變，施工工藝的不同以及對(duì)于橋梁施工監(jiān)控所需的具體內(nèi)容具有較大的差異性，因此對(duì)于橋梁施工控制所采取的的方法也不盡相同。對(duì)于在實(shí)際橋梁工程中經(jīng)常采用的施工控制方法主要有事后調(diào)整控制法、自適應(yīng)控制法、預(yù)測(cè)控制法以及最大寬度容度法等，也有將橋梁施工控制方法將控制論作為基礎(chǔ)進(jìn)行劃分，分為反饋控制、自適應(yīng)控制以及開(kāi)環(huán)控制等[1]～[3]。

3.1 事后調(diào)整控制法

事后調(diào)整控制法一般是指在結(jié)構(gòu)的線(xiàn)型與內(nèi)力可以進(jìn)行調(diào)整的橋型（如斜拉橋）中，當(dāng)施工過(guò)程中出現(xiàn)實(shí)際結(jié)構(gòu)偏離設(shè)計(jì)要求的時(shí)候，可以對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)通過(guò)一定的方法手段進(jìn)行調(diào)整，從而使結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的一種施工控制方法，這種方法的局限性在于對(duì)于內(nèi)力、線(xiàn)型不可調(diào)整的橋型不可采用。

3.2 預(yù)測(cè)控制法

預(yù)測(cè)控制法是一種對(duì)所有橋梁都適用的施工控制方法，這種方法是通過(guò)對(duì)橋梁施工過(guò)程可能存在的所有影響因素以及施工需要達(dá)到的目標(biāo)進(jìn)行全面的分析考慮之后，對(duì)橋梁的每一個(gè)施工階段完成前后可能出現(xiàn)的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并且按照預(yù)測(cè)結(jié)果使橋梁按照預(yù)定的情況進(jìn)行施工。這種方法是實(shí)際工程中使用最多的一種方法，尤其是對(duì)于內(nèi)力以及線(xiàn)型不能調(diào)整的橋梁必須使用這種方法。預(yù)測(cè)控制法的理論基礎(chǔ)是現(xiàn)代控制論，而預(yù)測(cè)的具體方法主要有灰色系統(tǒng)控制法、卡爾曼（Kalman）濾波法以及無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法等。但是這種施工控制方法的局限性主要在于工作量過(guò)大。

3.3 自適應(yīng)控制法

自適應(yīng)控制法是一種通過(guò)在施工過(guò)程中由于實(shí)際工程中的一些參數(shù)與設(shè)計(jì)時(shí)采用的參數(shù)會(huì)存在一定的誤差，因此實(shí)際結(jié)構(gòu)會(huì)與設(shè)計(jì)要求出現(xiàn)誤差，為了減小這種誤差的存在，可以在各個(gè)階段對(duì)不同的參數(shù)誤差進(jìn)行系統(tǒng)識(shí)別與估算，之后得階段再依據(jù)估算結(jié)果對(duì)參數(shù)進(jìn)行不斷的修正，通過(guò)這樣的重復(fù)估算與修正是實(shí)際結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)要求。

3.4 最大寬容度控制法

最大寬容度控制法指的是在橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中就對(duì)可能出現(xiàn)的主梁標(biāo)高以及應(yīng)力誤差給出最大的容許值，即寬容度，這種方法雖然在控制中降低了難度，但是容易出現(xiàn)其他問(wèn)題，比較容易出現(xiàn)的就是在斜拉橋中拉鎖的長(zhǎng)度制作問(wèn)題，這些問(wèn)題將影響橋梁結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確度。

結(jié)語(yǔ)

大跨度橋梁的施工要經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在此過(guò)程中將受到許多確定和不確定因素的影響，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)偏離理論計(jì)算分析狀態(tài)。因此，橋梁施工控制的重點(diǎn)就是通過(guò)對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的偏差進(jìn)行分析識(shí)別，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)進(jìn)行糾偏，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的后續(xù)階段進(jìn)行預(yù)測(cè)，使施工系統(tǒng)始終處于控制之中。

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