大跨徑連續剛構橋施工控制簡述

何超 申勇軍

摘要：本文對大跨徑連續剛構橋施工的特點進行了簡單的闡述，敘述了大跨連續剛構橋施工控制的發展，指出目前國內外常用的四種施工控制技術方法，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程相當復雜，在此過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對施工過程中出現的偏差進行分析識別，發現問題并及時進行糾偏，同時對結構的后續階段進行預測，使施工系統始終處于控制之中。

關鍵詞：大跨連續剛構橋；施工控制；偏差

中圖法分類號： 文獻標志碼：

1. 大跨徑連續剛構橋施工的特點

隨著橋梁施工技術的不斷發展，對于大跨徑的預應力連續剛構橋梁來說，目前使用較多的施工方法就是節段式懸臂澆筑施工方法。這種施工方法是在橋墩兩側對稱分段進行混凝土澆筑，當每一段混凝土達到一定的強度之后，再開始對預應力束進行張拉，在該段張拉完成后，移動模板、機具等至下一段，在進行下一段的施工。

節段式懸臂澆筑施工方法的優點主要是：在施工過程中可以減少大型施工支架以及各種臨時設備的使用，并且在施工過程中由于沒有大型支架，因此不會對施工橋下的正常通航產生影響，并且施工工期不受河流水位情況的影響。而節段式懸臂澆筑施工方法的缺點在于：在節段施工的過程中，每段現澆段在溫度、時間以及本身徐變、收縮下的變形又會對其他現澆段產生影響，因此在施工過程中每段現澆段的受力都是比較復雜的，變形也響應較為復雜。另外，在懸臂澆筑的過程中還存在結構體系的轉變，因為在懸臂施工的過程中，結構開始一直是T形剛構，在合攏時結構由T形剛構轉變為連續體系。在結構轉變的過程上由于約束形式的突變，將會導致支點反力以及結構內力的變化，結構中將會產生較大的次應力。因此在施工過程中需要對整個施工過程進行完整的施工監控從而保證橋梁線型與設計的吻合，以及施工質量的合格。

2. 大跨徑橋梁施工控制的發展概況

橋梁施工控制是為了保證橋梁結構在施工過程中滿足安全可靠并且結構的應力、撓度、線型等符合設計的要求。日本作為第一個將橋梁施工控制管理系統的應用于實際工程中的結構，早在上個世紀八十年代就開始建立了施工控制中所需要的各種應力、撓度、線型等的觀測系統，并且在現場使用計算機程序對測得的各種參數進行處理，之后將處理后的各參數進行分析計算，再根據分析計算的結果對實際工程進行施工控制。

隨著施工控制技術的發展，日本在八十年代的后期通過在施工控制中的自動監控系統中采用計算機聯網傳遞技術使橋梁施工的速度大大提升。到上個世紀九十年代時，自適應施工控制方法開始在國外盛行，到目前為止，對于一些橋梁建設技術較為發達的國家，如日本、丹麥等都將橋梁在分段施工過程中必要的施工控制作為施工管理工作的一部分。隨著橋梁施工監控技術的不斷發展，控制系統本身也在不斷的完善中，隨著控制系統開始由人工控制—施工前的分析—理想狀態的預報向自動監測—實時分析—隨機預測發展，說明橋梁施工控制系統已經達到較為完善的地步。

除了對于橋梁施工過程的監控，橋梁在成橋之后得運營階段的監控也開始不斷得到各個國家的重視，對于成橋后的運營階段監控一般是通過在橋梁中埋置長期跟蹤監測裝置來進行監控，這種長期跟蹤監測裝置即為橋梁的健康監測系統。隨著橋梁結構不斷向高強、大跨方向的發展，國外對于橋梁施工監測技術也在不斷進行完善、提升。

對于國內橋梁施工控制發展來說，相對于國外起步較晚，但是發展速度較快。現代橋梁施工控制論首次在實際工程中應用是在1982年上海柳港大橋施工中對于主梁撓度以及索塔的水平位移中進行應用。隨著橋梁施工控制論的成功應用，國內對于橋梁施工監控的研究出現大的進展，在上世紀八十年代的后期，開始對斜拉橋的施工監控技術進行不斷的研究完善，之后又對拱橋、懸索橋、連續剛構橋等不同橋型進行不斷的研究，并且開始形成施工控制系統，取得良好的研究效果。隨著橋梁施工控制技術在國內的不斷發展，并且各種數學軟件（如MATLAB）也開始在實際工程中陸續得到應用，從而使施工控制系統不斷完善，但是由于施工過程中影響因素較多，所以施工控制系統還需要進行不斷的研究完善。

3 大跨徑橋梁施工控制的方法

由于橋梁結構的結構形式多變，施工工藝的不同以及對于橋梁施工監控所需的具體內容具有較大的差異性，因此對于橋梁施工控制所采取的的方法也不盡相同。對于在實際橋梁工程中經常采用的施工控制方法主要有事后調整控制法、自適應控制法、預測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進行劃分，分為反饋控制、自適應控制以及開環控制等[1]～[3]。

3.1 事后調整控制法

事后調整控制法一般是指在結構的線型與內力可以進行調整的橋型（如斜拉橋）中，當施工過程中出現實際結構偏離設計要求的時候，可以對橋梁結構通過一定的方法手段進行調整，從而使結構滿足設計要求的一種施工控制方法，這種方法的局限性在于對于內力、線型不可調整的橋型不可采用。

3.2 預測控制法

預測控制法是一種對所有橋梁都適用的施工控制方法，這種方法是通過對橋梁施工過程可能存在的所有影響因素以及施工需要達到的目標進行全面的分析考慮之后，對橋梁的每一個施工階段完成前后可能出現的狀態進行預測，并且按照預測結果使橋梁按照預定的情況進行施工。這種方法是實際工程中使用最多的一種方法，尤其是對于內力以及線型不能調整的橋梁必須使用這種方法。預測控制法的理論基礎是現代控制論，而預測的具體方法主要有灰色系統控制法、卡爾曼（Kalman）濾波法以及無應力狀態法等。但是這種施工控制方法的局限性主要在于工作量過大。

3.3 自適應控制法

自適應控制法是一種通過在施工過程中由于實際工程中的一些參數與設計時采用的參數會存在一定的誤差，因此實際結構會與設計要求出現誤差，為了減小這種誤差的存在，可以在各個階段對不同的參數誤差進行系統識別與估算，之后得階段再依據估算結果對參數進行不斷的修正，通過這樣的重復估算與修正是實際結構符合設計要求。

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計過程中就對可能出現的主梁標高以及應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，但是容易出現其他問題，比較容易出現的就是在斜拉橋中拉鎖的長度制作問題，這些問題將影響橋梁結構的準確度。

結語

大跨度橋梁的施工要經過一個復雜的過程，在此過程中將受到許多確定和不確定因素的影響，導致橋梁結構的實際狀態偏離理論計算分析狀態。因此，橋梁施工控制的重點就是通過對施工過程中出現的偏差進行分析識別，發現問題并及時進行糾偏，同時對結構的后續階段進行預測，使施工系統始終處于控制之中。

參考文獻

[1] 朱賜莊.橋梁施工控制方法分類及不同橋型控制對策比較[J].湖南交通科技，2004（3）.

[2] 付鐵鏈.對確保橋梁施工質量的淺見[J]. 河北工程技術高等專科學校學報，2000（2）.

[3] 曾德榮.橋梁施工監測應力真值分析方法[J].重慶交通學院學報，2005（6）.