大跨度桥梁施工控制结构分析计算方法

摘要：随着我国路桥建设速度的加快，各种难以预测的外界因素均对桥梁造成了极大破坏。因此势必会对桥梁的安全性能造成极大威胁，亟需对桥梁施工技术进行控制。文中围绕大跨度预应力混凝土桥梁施工控制分析计算进行了探讨，以期提高桥梁施工质量，且提出一定的借鉴。

关键词：大跨度；桥梁施工；计算方法

中图分类号：K928文献标识码： A

引言

我国桥梁的建设正以前所未有的规模在各地展开，其建设质量将直接影响到公路交通线路的正常和安全运行。于此同时，质量问题也越来越成为人们关注的焦点。所以，桥梁建设施工过程必须对其施工质量进行控制，这主要是由于桥梁施工过程的特殊性决定的。桥梁工程具有建设规模大、建设周期长、资金投入大、使用周期长等特点，所以，桥梁建设过程中若出现重大事故，社会影响将会很广泛。在桥梁工程项目建设中，质量是工程的关键内容，因此，对桥梁工程的施工进行质量控制，探究影响桥梁施工控制的因素，将具有重要的意义。

一、桥梁控制的重要性

近几年来，我国在桥梁施工控制领域的研究取得了较大发展空间,但与较之国外还存在一定的差距,例如:在桥梁施工实践以及控制理论方面还存在欠缺，自动化程度不足，加之控制手段相对比较落后,监测仪器精度不高,与此同时对施工控制的影响因素研究不足,没有建立起完善的施工控制组织管理体系,从而使得桥梁建设工作中的积极作用没有充分发挥桥梁施工控制。因此，便要求在今后的工作中对我国桥梁所存在的问题有待完善。

二、桥梁施工混凝土结构问题

混凝土施工是桥梁施工中的一个重要部分，混凝土施工与桥梁的稳定性有很大联系，混凝土施工主要有以下几个方面的内容：（1）对混凝土进行拌制和运输。混凝土的制备需要对骨料的含水率进行检测，调整骨料和水的比例，集中搅拌，搅拌的机器一般是采用大型强制式砼搅拌机。对于机械操作，应该要加强对人员的培训，确保混凝土的搅拌制备能符合生产建设的要求。对混凝土进行运输，一般是采用砼运输车将制备好的混凝土送到施工现场，再用砼泵车将混凝土送到工作地点。在运输的过程中，同样需要进行慢速地搅动。（2)对于混凝土的浇筑。由于桥梁高墩施工的特殊性，对单个桥梁进行施工一次成型的难度比较大。因此，对桥梁进行混凝土浇筑需要分次进行。在浇筑过程中，尽量保证接缝之间的密实性，保证桥梁的外观一致。混凝土浇筑一般都需要设置坚固的工作平台，利用砼输送泵进行具体的浇筑。如果桥梁浇筑的距离超过了600m，则要用二级泵站进行转送，以保证混凝土施工质量能满足桥梁设计的要求。此外，桥梁高墩的施工中，模板工程、钢筋工程等都是需要加强注意的方面。施工之后，还应该加强对桥梁的养护，保证桥梁的质量。

三、桥梁施工控制的结构计算

（一)就理论角度而言，桥梁结构的计算主要采用有限元素法，其中有限元素法是指对桥梁结构各施工截面的位移与应力进行计算，由此向施工监测与施工控制提供事实依据。随着桥梁施工技术的发展，桥梁结构的计算方法目前已发展到正装分析法、倒装分析法、无应力状态计算法阶段，其中采用正装计算法能够获取到施工过程桥梁结构的受力状态与位移状态，同时也能够全方面考虑到混凝土的徐变与收缩问题及非线性问题，所以就大跨度预应力混凝土桥梁开展正装计算极其必要。针对施工预拱度而言，允许采用倒装计算法来对结构行为进行计算，如此获取的各施工阶段桥梁结构的中间状态方能有效指导实际施工作业。无应力状态法是指立足桥梁结构各构件的曲率不变及无应力长度，把桥梁结构各施工阶段的中间状态及成桥状态相互联系起来，其中此种计算方法更适合应用到悬索桥及大跨度拱桥的施工控制领域。针对有限元分析而言，最好依据桥梁的结构特点来建模，此外大跨度预应力混凝土桥梁最好采用平面（或空间）梁单元进行分析，此外分析软件最好选用正版结构有限元分析软件包。桥梁结构载荷包括人员、钢筋、设备、挂篮及混凝土自重，风荷载与温度荷载，挂篮的移动荷载，二期恒载的重力，预应力索张拉力，结构形成过程所产生的荷载等，其中上述荷载均会引起桥梁结构产生附加应力及变形，总体而言，应力监测往往参考正装计算结果；预拱度控制往往参考倒装计算结果。

（二）施工控制计算的新方法，譬如某大桥的桥道系是按照吊装横梁铺设纵向行车道板浇注桥面铺装层的顺序进行施工的,而桥面纵向线形是通过预抬横梁标高进行控制的。假设,如果能够准确知道各根横梁吊装后结构线形的真实状态,而且准确预测从实际状态开始按照预定的方法施工到成桥状态时各根横梁的标高,那么只需将所有横梁的设计标高与预测标高进行对比,确定下一根安装横梁的预抛高值只需要依据两者的偏差就可以,而且还可校核已安装完的横梁标高是否满足设计要求。现在被工程界广泛应用的Kalman滤波法正好能用来解决结构线形真实状态的最优估计问题,该方法是运用概率统计的原理,从被噪声污染的信号中提取真实的信号,估计出系统的真实状态,它成功的应用于悬索桥、斜拉桥、刚构桥的施工控制中。而正装分析法一直被桥梁工程界用来对未来的施工状态进行预测分析,它是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行受力和结构变形分析的,不仅仅能够很好逐步计入混凝土徐变、收缩等时差效应，而且很够模拟桥梁结构的实际施工历程,以此预测未来的成桥状态精度较高。将两者两种方法结合在一起,通过Kalman滤波法最优估计出各根横梁吊装完后拱肋线形的真实状态,把它作为正装分析的初始状态来预测下一根横梁的预抛高值。

四、桥梁施工措施

（一)加强施工监督

在检查工程实施过程中，尤为重要的是质量监督，因此严把施工质量的每道工序。（1）施工机械、材料以及设备进场，每个桥梁工程的实施过程中都可能需要使用多种机械设备、和材料，这些物资的质量对工程质量有着很大的的影响。控制质进入施工现场的材料量要做到严格控制，杜绝没有达到标准及存在质量问题的材料流入市场的。（2）要不定期的对现场维修人员以及操作人员进行考核，不仅仅要对施工人员考核其专业技能榆次同时还要考核施工人员对质量标准的账务情况。（3）要时常检查监督机械设备的使用运转情况，确保设备的齐全、整洁和完好。要明确质量控制的关键部位以及重点。桥梁在施工前，根据以往工程施工经验明确质量控制的关键部位和设计文件。建立质量交接制度，重点部位的质量监控应事先做好技术准备，重点部位工序间、施工质量薄弱点的工序衔接部位按质量交接制度执行。

（二)混凝土展动要遵守快进慢出的原则

桥梁施工工程常见的问题（1）对混凝土的展动时间没有把握，很大程度上影响了施工生产的效率和速度。混凝土展动时间要遵守快进慢出的原则，尽快进入慢慢地出来，震动得不能太快，否则保证不了气泡的完全排出。桥梁施工必须杜绝大规模的修饰，如果需要修饰必须要小面积的，否则会导致桥表面的层次不平。为了保证桥梁表面的光洁度、颜色一致，必须在脱模结束后进行局部的修饰，速度要快，还要在擦拭后注意保养，以便保证修饰后的颜色与其余部分一致。（2）处理对策。应该掌握混凝土展动找平桥面的伸缩缝部分，避免不规则的拉伸裂缝。桥面伸缩缝不平整，经常导致跳车，致使桥梁频频出现安全事故，严重损害人们的生命安全与财产权。因此，桥面沥青磨耗层铺筑结束后，必须切除桥面的伸缩缝部分，为车辆平稳的通过桥面创造安全的运输环境。不规则拉伸裂缝也是桥面伸缩缝不平整的原因之一，桥面的平整度对车辆的正常运行影响很大，平整的桥面是桥梁交通运输的基础，因此，必须找平桥面伸缩缝，避免在桥面存在不规则的拉伸裂缝。

结束语：

大跨度预应力混凝土桥梁施工控制的结构计算、控制技术两方面浅析大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术。经监测与施工控制，所选施工工艺参数的合理性更加显著，如此确保成桥状态的提高。

参考文献：

[1]张治成.大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究[D].浙江大学,2004.

[2]齐林.大跨度连续刚构桥施工控制理论与应用研究[D].中南大学,2007.