斜拉橋施工控制相關問題探討

摘要:施工控制是斜拉橋施工過程中的一項關鍵技術，其對橋梁施工的成敗與效率起著關鍵性作用。本文主要對于斜拉橋施工控制的一般方法和影響橋梁施工控制的因素進行探討，對于今后斜拉橋施工控制具有一定幫助。

關鍵詞:斜拉橋 施工控制 一般方法 控制因素

0 引言

斜拉橋作為一種大跨度高次超靜定的橋梁結構形式，其所采用的材料性能、施工方法、立模標高、澆筑程序以及安裝索力等都將直接影響成橋的線形和受力，且現實中的實際施工狀態與最初的設計假定總會存在一定的差異，因此在進行斜拉橋施工時必須對施工的全過程進行嚴格的施工控制，以便掌握全橋結構的實際線性及受力狀態[1]，這便是斜拉橋在建造過程中都必須引起重視的一個重要課題，即斜拉橋的施工控制。

1 斜拉橋施工控制的一般方法

1.1 事后調整控制法 事后調整控制法是指在施工過程中，當發現已成結構狀態與設計要求不符時，可以通過一定補救措施對其進行調整，使之達到設計要求的方法。但是這種方法僅適用于那些結構內力與線性能夠調整的特殊情況，斜拉橋可算是其中的一種。

事后調整法根據具體情況又可分為兩種:①在完成每個施工階段后，若發現結構狀態與設計不符，可通過調整斜拉索索力來調整結構的狀態，直至滿足設計要求后再繼續施工，依此類推直至施工完成。②在整個橋梁結構形成后，及時檢查結構的狀態，如果發現與設計不符的情況，則對索力進行一次性調整直至滿足設計要求。這種方法從理論上講雖然也是可行的，但實際操作起來更加困難。如果操作時對結構內力狀態不清楚，則容易引發安全事故，且最終的線性往往很難達到理想狀態。所以，事后調整只能算是一個補救措施。

1.2 預測控制法 預測控制法是指在全面考慮影響橋梁結構狀態的各種因素和施工所要達到的目標后，對結構的每一個施工節段形成前后的狀態進行預測，使施工沿著預定的軌道進行，直至施工階段順利完成的方法。這種方法適用于所有類型的橋梁，那些對已成結構的狀態具有不可調整性的橋梁，其施工控制必須采用此種方法。如預應力混凝土連續剛構橋采用懸臂施工時，其已成節段的狀態是無法進行調整的，只能對待施工的節段狀態進行調整。由此可見，預測控制法是橋梁施工控制的主要方法。其以現代控制理論為基礎，其常見的預測方法有卡爾曼濾波法、灰色理論法等。

1.3 自適應控制法 自適應控制法也叫參數識別修正法。它是指在施工控制開始時，控制系統的某些設計參數與實際情況不完全相符，控制系統便不能按設計要求得出符合實際的結果，但是，隨著系統的進一步運行，通過系統識別或參數估計，不斷的修正各類參數，使設計輸出與實際輸出相符，從而使實際問題得到控制的方法。

1.4 最大寬容度法 最大寬容度法是指在設計時給予主梁標高和內力最大的寬容度，即誤差的容許值。這種做法雖然減少了控制的難度，但同時會產生其他問題，如斜拉索的制作長度問題等。

另外，人工神經網絡在橋梁施工控制中的應用，目前仍處在嘗試階段。但人工神經網絡具有自學習適應能力、非線性映射能力、并行信息處理方式、聯想記憶能力以及其優良的容錯能力，這些特點使得神經網絡非常適應于復雜系統的建模與控制，特別是當系統存在不確定因素時，更能體現神經網絡方法的優越性。

2 影響橋梁施工控制的因素

橋梁施工控制的主要目的是使實際施工狀態最大限度地與理想設計狀態相吻合。要實現上述目標，就要深層次了解可能使施工狀態偏離理想設計狀態的所有因素，以便對實際施工實施有效的控制。影響橋梁施工控制的因素主要包括以下幾種[2]:

2.1 結構參數 結構參數是所有橋梁施工控制時必須考慮的重要因素。結構參數是結構建模進行施工控制分析的基本資料，其將直接影響分析結果的準確與否。事實上，實際橋梁結構參數一般是很難與設計所采用的結構參數完全吻合的，其間總是存在一定的誤差，施工控制首先需要解決的問題便是如何恰當地計入這些誤差，使結構參數盡量接近橋梁的真實結構參數。

2.2 施工工藝 施工控制是為施工服務的，反過來，施工的好壞又直接影響控制目標的實現。實際施工時除要求施工工藝必須符合控制要求外，在施工控制中同樣必須計入施工條件非理想化而帶來的構件制作、安裝等方面的誤差，使施工狀態保持在施工控制之中。

2.3 施工監測 施工監測包括對橋梁結構的應力監測、溫度監測、變形監測等，其是橋梁施工控制最基本的手段之一。因測量儀器、儀器安裝、測量方法、數據采集、環境情況等存在一定的誤差，所以，結構監測也存在一定的誤差。該誤差一方面可能造成結構實際參數、狀態與設計或控制值吻合較好的假象，也可能造成將本來較好的狀態調整得更差的情況，所以，保證測量的可靠性對施工控制極為重要。

2.4 結構分析計算模型 無論采用什么分析手段和方法，總是要對實際橋梁結構建立計算模型，進行簡化計算分析。這種簡化使計算機模型與實際情況之間存在一定的誤差，主要包括各種理想假定、邊界條件的處理、模型本身的精度等。控制中需要在這方面做大量工作，必要時還要進行專門的試驗研究，以使計算模型誤差所產生的影響減到最低限度。

2.5 溫度變化 溫度變化對橋梁結構的受力與變形影響很大，這種影響隨溫度的改變而改變。在不同時刻對結構狀態進行量測，其結果是不一樣的，如果施工控制中忽略了該項因素，就必然難以得到結構真實狀態的數據。從而也難以保證控制的有效性。所以，必須考慮溫度變化的影響。

2.6 材料收縮、徐變 對水泥混凝土橋梁結構而言，材料收縮、徐變對結構內力、變形有較大的影響，這主要是由于施工中混凝土普遍存在加載齡期短、各階段齡期相差大等引起的，控制中要予以認真研究，以期采用合理的、符合實際的徐變參數和計算模型。

2.7 施工管理 橋梁施工控制的對象就是橋梁施工本身。施工管理的好壞直接影響橋梁施工的質量和進度。特別是施工進度一旦不能按計劃進行，必然給施工控制帶來一定難度。以懸臂施工的混凝土連續剛構橋為例，如果梁相對懸臂旖工進度存在差別，就必然使兩懸臂在合龍前等待不同的時間，從而產生不同的徐變變形，由于徐變變形較難準確估計，所以容易造成最終合龍困難。

3 結語

主要是總結了斜拉橋施工控制研究經驗，對現有斜拉橋施工控制理論與方法的梳理和分析，對斜拉橋施工控制系統基本方法和影響因素進行了探討，為今后斜拉橋施工控制分析研究具有一定幫助。

參考文獻:

[1]陳德偉，許俊，周宗澤，等.預應力混凝土斜拉橋施工控制新進展[J]. 同濟大學學報(自然科學版)，2001，29(1).

[2]杜蓬娟，黃才良，張哲，等.公和斜拉橋施工控制[J].大連理工大學學報，2003，43(6).

摘要:施工控制是斜拉橋施工過程中的一項關鍵技術，其對橋梁施工的成敗與效率起著關鍵性作用。本文主要對于斜拉橋施工控制的一般方法和影響橋梁施工控制的因素進行探討，對于今后斜拉橋施工控制具有一定幫助。

關鍵詞:斜拉橋 施工控制 一般方法 控制因素

0 引言

斜拉橋作為一種大跨度高次超靜定的橋梁結構形式，其所采用的材料性能、施工方法、立模標高、澆筑程序以及安裝索力等都將直接影響成橋的線形和受力，且現實中的實際施工狀態與最初的設計假定總會存在一定的差異，因此在進行斜拉橋施工時必須對施工的全過程進行嚴格的施工控制，以便掌握全橋結構的實際線性及受力狀態[1]，這便是斜拉橋在建造過程中都必須引起重視的一個重要課題，即斜拉橋的施工控制。

1 斜拉橋施工控制的一般方法

1.1 事后調整控制法 事后調整控制法是指在施工過程中，當發現已成結構狀態與設計要求不符時，可以通過一定補救措施對其進行調整，使之達到設計要求的方法。但是這種方法僅適用于那些結構內力與線性能夠調整的特殊情況，斜拉橋可算是其中的一種。

事后調整法根據具體情況又可分為兩種:①在完成每個施工階段后，若發現結構狀態與設計不符，可通過調整斜拉索索力來調整結構的狀態，直至滿足設計要求后再繼續施工，依此類推直至施工完成。②在整個橋梁結構形成后，及時檢查結構的狀態，如果發現與設計不符的情況，則對索力進行一次性調整直至滿足設計要求。這種方法從理論上講雖然也是可行的，但實際操作起來更加困難。如果操作時對結構內力狀態不清楚，則容易引發安全事故，且最終的線性往往很難達到理想狀態。所以，事后調整只能算是一個補救措施。

1.2 預測控制法 預測控制法是指在全面考慮影響橋梁結構狀態的各種因素和施工所要達到的目標后，對結構的每一個施工節段形成前后的狀態進行預測，使施工沿著預定的軌道進行，直至施工階段順利完成的方法。這種方法適用于所有類型的橋梁，那些對已成結構的狀態具有不可調整性的橋梁，其施工控制必須采用此種方法。如預應力混凝土連續剛構橋采用懸臂施工時，其已成節段的狀態是無法進行調整的，只能對待施工的節段狀態進行調整。由此可見，預測控制法是橋梁施工控制的主要方法。其以現代控制理論為基礎，其常見的預測方法有卡爾曼濾波法、灰色理論法等。

1.3 自適應控制法 自適應控制法也叫參數識別修正法。它是指在施工控制開始時，控制系統的某些設計參數與實際情況不完全相符，控制系統便不能按設計要求得出符合實際的結果，但是，隨著系統的進一步運行，通過系統識別或參數估計，不斷的修正各類參數，使設計輸出與實際輸出相符，從而使實際問題得到控制的方法。

1.4 最大寬容度法 最大寬容度法是指在設計時給予主梁標高和內力最大的寬容度，即誤差的容許值。這種做法雖然減少了控制的難度，但同時會產生其他問題，如斜拉索的制作長度問題等。

另外，人工神經網絡在橋梁施工控制中的應用，目前仍處在嘗試階段。但人工神經網絡具有自學習適應能力、非線性映射能力、并行信息處理方式、聯想記憶能力以及其優良的容錯能力，這些特點使得神經網絡非常適應于復雜系統的建模與控制，特別是當系統存在不確定因素時，更能體現神經網絡方法的優越性。

2 影響橋梁施工控制的因素

橋梁施工控制的主要目的是使實際施工狀態最大限度地與理想設計狀態相吻合。要實現上述目標，就要深層次了解可能使施工狀態偏離理想設計狀態的所有因素，以便對實際施工實施有效的控制。影響橋梁施工控制的因素主要包括以下幾種[2]:

2.1 結構參數 結構參數是所有橋梁施工控制時必須考慮的重要因素。結構參數是結構建模進行施工控制分析的基本資料，其將直接影響分析結果的準確與否。事實上，實際橋梁結構參數一般是很難與設計所采用的結構參數完全吻合的，其間總是存在一定的誤差，施工控制首先需要解決的問題便是如何恰當地計入這些誤差，使結構參數盡量接近橋梁的真實結構參數。

2.2 施工工藝 施工控制是為施工服務的，反過來，施工的好壞又直接影響控制目標的實現。實際施工時除要求施工工藝必須符合控制要求外，在施工控制中同樣必須計入施工條件非理想化而帶來的構件制作、安裝等方面的誤差，使施工狀態保持在施工控制之中。

2.3 施工監測 施工監測包括對橋梁結構的應力監測、溫度監測、變形監測等，其是橋梁施工控制最基本的手段之一。因測量儀器、儀器安裝、測量方法、數據采集、環境情況等存在一定的誤差，所以，結構監測也存在一定的誤差。該誤差一方面可能造成結構實際參數、狀態與設計或控制值吻合較好的假象，也可能造成將本來較好的狀態調整得更差的情況，所以，保證測量的可靠性對施工控制極為重要。

2.4 結構分析計算模型 無論采用什么分析手段和方法，總是要對實際橋梁結構建立計算模型，進行簡化計算分析。這種簡化使計算機模型與實際情況之間存在一定的誤差，主要包括各種理想假定、邊界條件的處理、模型本身的精度等。控制中需要在這方面做大量工作，必要時還要進行專門的試驗研究，以使計算模型誤差所產生的影響減到最低限度。

2.5 溫度變化 溫度變化對橋梁結構的受力與變形影響很大，這種影響隨溫度的改變而改變。在不同時刻對結構狀態進行量測，其結果是不一樣的，如果施工控制中忽略了該項因素，就必然難以得到結構真實狀態的數據。從而也難以保證控制的有效性。所以，必須考慮溫度變化的影響。

2.6 材料收縮、徐變 對水泥混凝土橋梁結構而言，材料收縮、徐變對結構內力、變形有較大的影響，這主要是由于施工中混凝土普遍存在加載齡期短、各階段齡期相差大等引起的，控制中要予以認真研究，以期采用合理的、符合實際的徐變參數和計算模型。

2.7 施工管理 橋梁施工控制的對象就是橋梁施工本身。施工管理的好壞直接影響橋梁施工的質量和進度。特別是施工進度一旦不能按計劃進行，必然給施工控制帶來一定難度。以懸臂施工的混凝土連續剛構橋為例，如果梁相對懸臂旖工進度存在差別，就必然使兩懸臂在合龍前等待不同的時間，從而產生不同的徐變變形，由于徐變變形較難準確估計，所以容易造成最終合龍困難。

3 結語

主要是總結了斜拉橋施工控制研究經驗，對現有斜拉橋施工控制理論與方法的梳理和分析，對斜拉橋施工控制系統基本方法和影響因素進行了探討，為今后斜拉橋施工控制分析研究具有一定幫助。

參考文獻:

[1]陳德偉，許俊，周宗澤，等.預應力混凝土斜拉橋施工控制新進展[J]. 同濟大學學報(自然科學版)，2001，29(1).

[2]杜蓬娟，黃才良，張哲，等.公和斜拉橋施工控制[J].大連理工大學學報，2003，43(6).

摘要:施工控制是斜拉橋施工過程中的一項關鍵技術，其對橋梁施工的成敗與效率起著關鍵性作用。本文主要對于斜拉橋施工控制的一般方法和影響橋梁施工控制的因素進行探討，對于今后斜拉橋施工控制具有一定幫助。

關鍵詞:斜拉橋 施工控制 一般方法 控制因素

0 引言

斜拉橋作為一種大跨度高次超靜定的橋梁結構形式，其所采用的材料性能、施工方法、立模標高、澆筑程序以及安裝索力等都將直接影響成橋的線形和受力，且現實中的實際施工狀態與最初的設計假定總會存在一定的差異，因此在進行斜拉橋施工時必須對施工的全過程進行嚴格的施工控制，以便掌握全橋結構的實際線性及受力狀態[1]，這便是斜拉橋在建造過程中都必須引起重視的一個重要課題，即斜拉橋的施工控制。

1 斜拉橋施工控制的一般方法

1.1 事后調整控制法 事后調整控制法是指在施工過程中，當發現已成結構狀態與設計要求不符時，可以通過一定補救措施對其進行調整，使之達到設計要求的方法。但是這種方法僅適用于那些結構內力與線性能夠調整的特殊情況，斜拉橋可算是其中的一種。

事后調整法根據具體情況又可分為兩種:①在完成每個施工階段后，若發現結構狀態與設計不符，可通過調整斜拉索索力來調整結構的狀態，直至滿足設計要求后再繼續施工，依此類推直至施工完成。②在整個橋梁結構形成后，及時檢查結構的狀態，如果發現與設計不符的情況，則對索力進行一次性調整直至滿足設計要求。這種方法從理論上講雖然也是可行的，但實際操作起來更加困難。如果操作時對結構內力狀態不清楚，則容易引發安全事故，且最終的線性往往很難達到理想狀態。所以，事后調整只能算是一個補救措施。

1.2 預測控制法 預測控制法是指在全面考慮影響橋梁結構狀態的各種因素和施工所要達到的目標后，對結構的每一個施工節段形成前后的狀態進行預測，使施工沿著預定的軌道進行，直至施工階段順利完成的方法。這種方法適用于所有類型的橋梁，那些對已成結構的狀態具有不可調整性的橋梁，其施工控制必須采用此種方法。如預應力混凝土連續剛構橋采用懸臂施工時，其已成節段的狀態是無法進行調整的，只能對待施工的節段狀態進行調整。由此可見，預測控制法是橋梁施工控制的主要方法。其以現代控制理論為基礎，其常見的預測方法有卡爾曼濾波法、灰色理論法等。

1.3 自適應控制法 自適應控制法也叫參數識別修正法。它是指在施工控制開始時，控制系統的某些設計參數與實際情況不完全相符，控制系統便不能按設計要求得出符合實際的結果，但是，隨著系統的進一步運行，通過系統識別或參數估計，不斷的修正各類參數，使設計輸出與實際輸出相符，從而使實際問題得到控制的方法。

1.4 最大寬容度法 最大寬容度法是指在設計時給予主梁標高和內力最大的寬容度，即誤差的容許值。這種做法雖然減少了控制的難度，但同時會產生其他問題，如斜拉索的制作長度問題等。

另外，人工神經網絡在橋梁施工控制中的應用，目前仍處在嘗試階段。但人工神經網絡具有自學習適應能力、非線性映射能力、并行信息處理方式、聯想記憶能力以及其優良的容錯能力，這些特點使得神經網絡非常適應于復雜系統的建模與控制，特別是當系統存在不確定因素時，更能體現神經網絡方法的優越性。

2 影響橋梁施工控制的因素

橋梁施工控制的主要目的是使實際施工狀態最大限度地與理想設計狀態相吻合。要實現上述目標，就要深層次了解可能使施工狀態偏離理想設計狀態的所有因素，以便對實際施工實施有效的控制。影響橋梁施工控制的因素主要包括以下幾種[2]:

2.1 結構參數 結構參數是所有橋梁施工控制時必須考慮的重要因素。結構參數是結構建模進行施工控制分析的基本資料，其將直接影響分析結果的準確與否。事實上，實際橋梁結構參數一般是很難與設計所采用的結構參數完全吻合的，其間總是存在一定的誤差，施工控制首先需要解決的問題便是如何恰當地計入這些誤差，使結構參數盡量接近橋梁的真實結構參數。

2.2 施工工藝 施工控制是為施工服務的，反過來，施工的好壞又直接影響控制目標的實現。實際施工時除要求施工工藝必須符合控制要求外，在施工控制中同樣必須計入施工條件非理想化而帶來的構件制作、安裝等方面的誤差，使施工狀態保持在施工控制之中。

2.3 施工監測 施工監測包括對橋梁結構的應力監測、溫度監測、變形監測等，其是橋梁施工控制最基本的手段之一。因測量儀器、儀器安裝、測量方法、數據采集、環境情況等存在一定的誤差，所以，結構監測也存在一定的誤差。該誤差一方面可能造成結構實際參數、狀態與設計或控制值吻合較好的假象，也可能造成將本來較好的狀態調整得更差的情況，所以，保證測量的可靠性對施工控制極為重要。

2.4 結構分析計算模型 無論采用什么分析手段和方法，總是要對實際橋梁結構建立計算模型，進行簡化計算分析。這種簡化使計算機模型與實際情況之間存在一定的誤差，主要包括各種理想假定、邊界條件的處理、模型本身的精度等。控制中需要在這方面做大量工作，必要時還要進行專門的試驗研究，以使計算模型誤差所產生的影響減到最低限度。

2.5 溫度變化 溫度變化對橋梁結構的受力與變形影響很大，這種影響隨溫度的改變而改變。在不同時刻對結構狀態進行量測，其結果是不一樣的，如果施工控制中忽略了該項因素，就必然難以得到結構真實狀態的數據。從而也難以保證控制的有效性。所以，必須考慮溫度變化的影響。

2.6 材料收縮、徐變 對水泥混凝土橋梁結構而言，材料收縮、徐變對結構內力、變形有較大的影響，這主要是由于施工中混凝土普遍存在加載齡期短、各階段齡期相差大等引起的，控制中要予以認真研究，以期采用合理的、符合實際的徐變參數和計算模型。

2.7 施工管理 橋梁施工控制的對象就是橋梁施工本身。施工管理的好壞直接影響橋梁施工的質量和進度。特別是施工進度一旦不能按計劃進行，必然給施工控制帶來一定難度。以懸臂施工的混凝土連續剛構橋為例，如果梁相對懸臂旖工進度存在差別，就必然使兩懸臂在合龍前等待不同的時間，從而產生不同的徐變變形，由于徐變變形較難準確估計，所以容易造成最終合龍困難。

3 結語

主要是總結了斜拉橋施工控制研究經驗，對現有斜拉橋施工控制理論與方法的梳理和分析，對斜拉橋施工控制系統基本方法和影響因素進行了探討，為今后斜拉橋施工控制分析研究具有一定幫助。

參考文獻:

[1]陳德偉，許俊，周宗澤，等.預應力混凝土斜拉橋施工控制新進展[J]. 同濟大學學報(自然科學版)，2001，29(1).

[2]杜蓬娟，黃才良，張哲，等.公和斜拉橋施工控制[J].大連理工大學學報，2003，43(6).