桥梁施工控制的内容和方法分析

摘 要：采用分段施工的大跨度桥梁，在整个施工过程中将受到许多确定和不确定因素的影响，包括桥梁的设计参数、施工精度、环境等诸多方面，从而使桥梁结构的理想设计状态与实际状态之间存在差异。如何从施工过程中各种受影响而失真的参数中找出相对真实的值，对施工状态进行实时监测、纠偏、预测，这对设计目标的实现至关重要。简言之，桥梁施工控制就是使桥梁的施工实际状态最大限度地与理想设计状态（线形与受力）相吻合，它包括桥梁施工过程中的安全控制和桥梁结构线形与内力状态的控制。

关键词：桥梁工程；施工控制；现场监控

中图分类号：U445文献标识码：A

桥梁施工控制的内容

不同类型的桥梁，其施工控制工作内容不一定完全相同，但从总体上来看，均包括下列几个方面。

线形控制

不论采用什么施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生变形，并且结构的变形将受到诸多因素的影响，极易使桥梁结构在施工过程中以及成桥后的实际标高和平面位置偏离预期状态，使桥梁成桥线形与设计要求不符，所以必须对桥梁实施控制，使结构在施工中的实际位置与预期状态之间的误差在容许范围，成桥线形状态符合设计要求。

（二）应力控制

桥梁结构在施工过程中以及在成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重要问题。通常通过结构应力的监测来了解实际应力状态，若发现实际应力状态与理论应力状态的差值超限就要进行原因查找和调控，使之在允许范围内变化。结构应力控制的好坏不像变形控制那样易于发现，若应力控制不力将会对结构造成危害，严重者将发生结构破坏。所以，它比变形控制显得更加重要。必须对结构应力实施严格监控。

（三）稳定控制

桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着同等的甚至更重要的意义。因此，桥梁施工过程中不仅要严格控制变形和应力，而且要严格地控制施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。

（四）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内容，只有保证了施工过程中的安全，才谈得上其他控制与桥梁的建成。其实，桥梁施工安全控制是上述变形控制、应力控制、稳定控制的综合体现，上述各项得到了控制，安全也就得到了控制。由于结构形式不同，直接影响施工安全的因素也不一样，在施工控制中需根据实际情况，确定其安全控制重点。

桥梁施工控制的方法

近年来，随着桥梁跨度的不断增大以及新材料、新工艺、新的施工方法在桥梁工程中的大量应用，桥梁结构工程控制所涉及的范围越来越广泛，大跨度桥梁的施工控制越来越被工程界所重视，逐渐形成了一些实用的控制方法，如开环控制法、反馈控制法、自适应控制法和最大宽容度控制法等。

开环控制法

对于跨径不大，结构简单的桥梁结构，一般总是可以在设计计算中按照桥梁结构的设计荷载精确计算出成桥阶段的结构理想状态，并根据各个施工阶段的施工荷载准确估计出结构的预拱度，在施工中只要严格按照这个预拱度进行施工，施工完成后的结构状态就基本上能达到结构理想状态的几何线形和内力状况。因为在这种施工过程中的控制量，如预拱度、块件重量、预应力等是单向决定的，并不需要根据结构的实际状态来改变，因而又被称为开环控制方法。

（二）反馈控制法

对于跨径大、结构又复杂的桥梁体系，尽管可以在设计计算中精确计算出成桥状态和各个施工阶段的理想结构状态，但是由于施工中的结构状态误差和测量系统误差的存在，随着施工过程的进行，误差就会积累起来，导致施工完毕时，代表实际状态的几何线形和内力状况远远地偏离了结构理想状态，这就要求在施工误差出现后，必须进行及时的纠正和控制。虽然结构理想状态无法实现了，但可以按某种性能最优的原则，使得误差已经发生的结构状态达到所谓结构最优状态。因为这种纠正的措施或控制量的大小是由结构实际状态经反馈计算所确定的，这就形成了一个闭环反馈系统，因而称为闭环控制或反馈控制；由于在这个控制系统中出现了结构状态误差和系统量测误差，因此又称为随机性控制。如果说开环方法在桥梁施工中的应用完全是无意的，那么闭环控制方法则完全是桥梁工程师有意将其引入到桥梁分段施工中来的。

（三）自适应控制法

虽然反馈控制方法能够通过控制作用，消除由模型误差和测量噪声所引起的结构状态误差，但是这种随机性控制方法只是在施工误差产生以后，用被动的调整措施减小已经造成的结构状态误差对最终结构状态的影响。分段施工中实际结构状态达不到各个施工阶段理想结构状态是误差生成的重要原因之一，并会使结构有限元分析模型中的计算参数，例如截面几何特性、材料容重、弹性模量、混凝土收缩徐变等与实际参数之间有偏差。如果能够在重复性很强的分段施工中，将这些有可能引起结构状态误差的参数作为未知变量或带有噪声的变量，在各个施工阶段进行实时识别，并将识别得到的参数用于下一施工阶段的实时结构分析、重复循环，这样在经过若干个施工阶段的计算与实测磨合后，必然可以使得系统模型参数的取值趋于精确合理，使系统模型反映的规律适应于实际情况，从而主动降低模型的参数误差，然后再对结构状态误差进行控制，这就是自适应控制又称自组织控制的基本原理。

（四）最大宽度控制法

这种方法是在设计时给予主梁标高和内力最大的宽容度，即误差的容许值，当然对于每一阶段的误差也有限制。这种做法减少了控制的难度，但会产生许多问题，如斜拉索的制作长度问题等

小结

大跨度桥梁的施工控制是一个系统工程，施工控制方法、结构分析方法的选择，都是至关重要的。本章对桥梁施工控制的内容与方法进行了总结，确定了桥梁施工控制的方向应该从结构的变形、应力、稳定性等方面入手，其中又以结构的变形控制为主。

在施工控制中应考虑影响桥梁施工以及成桥状态的各项因素，如结构参数、施工工艺、施工监测方法、结构计算分析模型、温度的变化、混凝土的弹性模量及其收缩、徐变等，在施工过程中要进行有效地控制，必须全面了解这些影响因素，有针对性的制定控制方案。

施工控制过程中的结构计算方法具有各自的特点，合理的选用结构分析方法才能准确模拟桥梁结构在施工过程中的受力与变形状态，是施工控制成功实施的前提。

参考文献：

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