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隨著橋梁工程技術(shù)的發(fā)展以及橋梁的大量建設(shè)，人們逐漸意識到在橋梁施工過程中進(jìn)行監(jiān)控的重要性。本文以實例分析，對橋梁施工監(jiān)控及仿真進(jìn)行了探討。
　　關(guān)鍵詞：橋梁施工；監(jiān)控；分析
　　中圖分類號：K928.78 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
　　
　　一、施工監(jiān)控監(jiān)測
　　1.施工控制中的內(nèi)力監(jiān)測
　　1.1混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試頻率及預(yù)警機(jī)制
　　在箱梁節(jié)段施工過程中，隨施工加載程序通過監(jiān)控計算分析，對已完成梁段出現(xiàn)最大應(yīng)力的施工加載工況進(jìn)行應(yīng)力測試。橋墩應(yīng)力則應(yīng)每懸臂施工一對梁段，全部測點測試應(yīng)力一次。每次應(yīng)力測試完成后，應(yīng)對應(yīng)力幅度進(jìn)行評價，隨施工控制報表作出應(yīng)力狀態(tài)安全與否的判斷，對應(yīng)力異常提出預(yù)警報告。
　　1.2應(yīng)力控制關(guān)鍵
　　由于施工過程中箱梁應(yīng)力影響因素較多，受力復(fù)雜，存在差異，對于箱梁控制截面應(yīng)力的對稱性和穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測，在體系轉(zhuǎn)換前后，要嚴(yán)密監(jiān)控。在主梁合攏后施加二期恒載時，在主梁變形與受力進(jìn)行雙控時，由于超靜定結(jié)構(gòu)已形成，應(yīng)以主梁受力控制為主。對于橋墩，在施工過程中及成橋狀態(tài)后均承擔(dān)相當(dāng)部分梁體的重量，在不平衡荷載、大氣溫差及日照影響下產(chǎn)生不同程度的變化，是其監(jiān)測的重點。
　　1.3應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果
　　在施工階段，箱梁截面上下緣應(yīng)力基本上處于全截面受壓狀態(tài)，各工況下理論設(shè)計值和實測值變化趨勢基本吻合，都在規(guī)范和設(shè)計允許范圍之內(nèi)。在連續(xù)梁部分體系轉(zhuǎn)換前后，應(yīng)力實測值與理論值存在一定差異，隨著時間的推移趨于一致。橋墩在個別工況不平衡荷載作用下，根部應(yīng)力變化不大。
　　2施工控制中的變形監(jiān)測
　　針對預(yù)應(yīng)力箱梁線形控制的特點，在該橋施工監(jiān)控中應(yīng)用絕對標(biāo)高法進(jìn)行測量控制。
　　2.1高程控制網(wǎng)和變形測點布置
　　變形控制以二等水準(zhǔn)高程控制測量標(biāo)準(zhǔn)為控制網(wǎng)，箱梁懸澆以三等水準(zhǔn)高程精度控制聯(lián)測。箱梁0號塊在觀測點附近固定的地方設(shè)置臨時基準(zhǔn)點，在較遠(yuǎn)的山體上設(shè)置永久性水準(zhǔn)點，定期閉合測量。箱梁變形測點對稱布置，可同時觀察箱梁是否發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。
　　2.2測試頻率和精度要求
　　在施工過程中對每一梁段截面需要進(jìn)行立模、混凝土澆筑前、混凝土澆筑后、預(yù)應(yīng)力張拉前、預(yù)應(yīng)力張拉后各個工況的變形觀測，以便觀察各點的撓度及箱梁曲線的變化歷程，保證箱梁懸臂段的合攏精度和橋面線形。為了保證箱梁變形監(jiān)測精度，應(yīng)選有經(jīng)驗的專職測量工程師進(jìn)行測量并選用高精度水準(zhǔn)儀。某橋選用DL101C型精密水準(zhǔn)儀，最小讀數(shù)0.0lmm，其偶然誤差不大于0.4 mm/km，有效保證測量精度。
　　3參數(shù)識別和誤差調(diào)整
　　3.1參數(shù)識別
　　對于剛構(gòu)連續(xù)組合體系橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)主要有：結(jié)構(gòu)幾何形態(tài)參數(shù)、截面特征參數(shù)、與時間相關(guān)的參數(shù)、荷載參數(shù)、材料特性參數(shù)等。在施工中需要對其進(jìn)行識別，根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)施工行為影響程度確定主次，主要通過現(xiàn)場測試的手段來確定設(shè)計參數(shù)和采用結(jié)構(gòu)計算分析來確定主要參數(shù)。在確定主要參數(shù)后，運用多種理論和方法來分析，識別這些參數(shù)的設(shè)計誤差，最后得到其正確的估計值，通過修正參數(shù)誤差，使橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)和理想狀態(tài)相一致。
　　3.2誤差分析和調(diào)整
　　在某大橋的監(jiān)控過程中，誤差調(diào)整從兩方面考慮：第一要進(jìn)行設(shè)計參數(shù)誤差調(diào)整，通過前幾個塊件的施工，確定實際設(shè)計參數(shù)值，根據(jù)實際設(shè)計參數(shù)值來計算結(jié)構(gòu)的理想狀態(tài)。第二是進(jìn)行施工誤差的調(diào)整，對以后每個塊件的施工誤差進(jìn)行調(diào)整。在實體工程的誤差分析中，應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論法、最小二乘法和卡爾曼濾波法3種誤差分析方法同步進(jìn)行。對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，用處理后的參數(shù)重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算分析，利用分析結(jié)果進(jìn)行施工控制。
　　4施工控制的實現(xiàn)和結(jié)果
　　4.1最優(yōu)控制目標(biāo)的確定
　　大跨徑剛構(gòu)連續(xù)粱橋的施工控制是施工→量測→識別→修正→預(yù)告→施工的循環(huán)過程。把南河特大橋線形和施工期結(jié)構(gòu)變化狀態(tài)，作為線性離散、確定動態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)控制對象，求出最優(yōu)控制變量值，不斷對各階段進(jìn)行調(diào)整控制，最終達(dá)到隨機(jī)最優(yōu)控制目標(biāo)。
　　4.2變形控制結(jié)果
　　該橋合攏后，線形平滑舒暢，合攏精度較高。從該橋測試結(jié)果看，各施工階段變形測試值基本在理論計算值范圍之內(nèi)，各斷面懸臂合攏高差在1.2cm之內(nèi)，掛籃定位標(biāo)高和預(yù)報高差在12mm之內(nèi)。預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉后或掛籃移動后，梁端測點標(biāo)高和計算控制標(biāo)高之差在4～16mm之內(nèi)。各“T”相對高差均在2O mm之內(nèi)，均小于規(guī)范和設(shè)計要求。說明變形控制測試方法可行，誤差分析較精確，能夠有效控制箱梁懸臂施工。
　　二、橋梁施工監(jiān)控的仿真分析
　　1.仿真分析的計算模型
　　在對該大橋各施工階段進(jìn)行控制時，首先通過計算確定橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中每一階段受力和變形的理想狀態(tài)，以此為依據(jù)來控制施工過程中的每個階段的結(jié)構(gòu)行為。在進(jìn)行仿真計算時，將其主橋簡化成平面結(jié)構(gòu)，按施工節(jié)段將全橋離散為336個梁單元，339個節(jié)點，兩邊跨端部簡化為活動鉸支座，主墩底部簡化成固定支座，體系轉(zhuǎn)換后，0號和6號墩頂為活動鉸支座。
　　2.仿真分析的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)和施工荷載模擬
　　為了使仿真分析結(jié)果更接近實際，本橋?qū)τ谥饕目梢詼y定的參數(shù)取用實測值，難以測定的依照設(shè)計規(guī)范，根據(jù)以往工程實際經(jīng)驗進(jìn)行修訂。在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的懸臂施工中，掛籃和模板機(jī)具設(shè)備對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形影響很大，所以在仿真分析中，必須考慮施工荷載的影響，模擬掛籃的安裝、拆除以及前進(jìn)等工況。
　　3.施工控制中的結(jié)構(gòu)分析
　　對于懸臂施工的剛構(gòu)連續(xù)梁橋，其后一塊件是通過預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土與前一塊件相接而成，每一施工階段是密切相關(guān)的，隨著施工階段的推進(jìn)，結(jié)構(gòu)形式、邊界約束、荷載形式等在不斷地變化。分析各施工階段及成橋結(jié)構(gòu)的變形和受力特性是不可缺少的。橋梁結(jié)構(gòu)只有根據(jù)實際施工方案的設(shè)計逐步進(jìn)行計算，才能得出成橋后受力狀態(tài)。由于施工建橋材料的特性、施工誤差等是隨機(jī)的，施工條件不可能是完全的理想狀態(tài)，為解決這一問題，南河特大橋的施工控制中，從前進(jìn)分析、倒退分析、實時跟蹤分析三方面入手，相互結(jié)合，實現(xiàn)成橋結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求。
　　4.箱梁懸臂施工的變形計算和立模標(biāo)高確定
　　變形計算是施工監(jiān)控的重點和難點，該橋的變形采用橋梁博士和MIADS橋梁分析系統(tǒng)平行計算，自動考慮了混凝土的收縮徐變、預(yù)力、溫度的影響等。只有準(zhǔn)確地計算變形，并合理地確定立模標(biāo)高，最終才能使橋梁線形較好。大橋施工階段箱梁懸澆段各節(jié)段立模標(biāo)高的確定采用以下公式：
　　Hi=H0+fi+f1m+fm+Fx
　　式中：Hi――掛籃底模立模標(biāo)高；H0――該點設(shè)計標(biāo)高；Fx――本施工段及以后澆筑的各段對該點撓度影響值；f1m――本施工段頂板縱向預(yù)應(yīng)力束張拉后對該點的影響值；fm――掛籃彈性變形對該施工段的影響值；fi――由徐變、收縮、溫度、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、二期恒載、活載等影響產(chǎn)生的撓度計算值。
　　5.仿真計算主要結(jié)果
　　通過分析計算結(jié)果可知，箱梁在整個施工過程中，各階段截面壓應(yīng)力都符合規(guī)定要求，并且軸力、彎矩滿足要求。各施工階段撓度曲線順暢，撓度變化也很正常。
　　三、結(jié)束語
　　橋梁施工控制作為橋梁施工技術(shù)的重要組成部分，其實施難度相對較大，但是它對于橋梁施工宏觀質(zhì)量控制，保證橋梁建設(shè)安全有著非常重要的意義。如何把握現(xiàn)場施工外界影響因素的隨機(jī)性，如何更準(zhǔn)確地控制橋梁變形及橋梁遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展等都需要在今后的實踐中進(jìn)一步研究。