探討大跨徑橋梁施工控制不確定因素

陶毅

(

呼和浩特鐵路局建設(shè)管理處,內(nèi)蒙古包頭 014040)

探討大跨徑橋梁施工控制不確定因素

陶毅

(

呼和浩特鐵路局建設(shè)管理處,內(nèi)蒙古包頭 014040)

大跨徑橋梁由于各種不確定因素的存在導(dǎo)致其主體結(jié)構(gòu)在施工中容易受到應(yīng)力偏差干擾的影響導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)緊湊型與受力穩(wěn)定性的不足,最終影響施工安全和施工質(zhì)量,影響橋梁的服務(wù)壽命。因此,對(duì)大跨徑橋梁施工中可能出現(xiàn)的不確定因素進(jìn)行合理的管理與控制是保證大跨徑橋梁施工安全與施工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。

大跨徑橋梁 施工 不確定 因素

橋梁施工中，對(duì)施工過(guò)程嚴(yán)格的質(zhì)量控制是保證橋梁服務(wù)壽命與服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵。在大跨徑橋梁施工中，由于各種不確定因素的存在以及施工過(guò)程中對(duì)由不確定因素造成的橋梁施工質(zhì)量缺陷沒(méi)有進(jìn)行科學(xué)合理的管理與控制，導(dǎo)致橋梁施工質(zhì)量不高，實(shí)際服務(wù)壽命不長(zhǎng)的現(xiàn)狀。因此，對(duì)大跨徑橋梁施工中存在的不確定因素進(jìn)行分析與討論，從而得出相應(yīng)的管理控制手段是橋梁施工的重要基礎(chǔ)。

1 大跨徑橋梁施工

大跨徑橋梁主要應(yīng)用于有效可用土地較少、相對(duì)距離較長(zhǎng)、跨度較大、施工難度較大、材料使用量相對(duì)較多的地區(qū)，如跨江、河、海工程和橫斷山區(qū)重要交通干線，在部分城市的高架環(huán)城公路和跨越重要設(shè)施如鐵路干線、河道等也采用大跨徑橋梁工程施工。

在進(jìn)行大跨徑橋梁施工中，由于應(yīng)力相對(duì)集中，且各分結(jié)構(gòu)間的內(nèi)部應(yīng)力會(huì)隨著距離的拉長(zhǎng)而進(jìn)行累計(jì)，最終影響到整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力組成以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。雖然在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)中對(duì)其進(jìn)行了一定的考量與控制，但在施工中出現(xiàn)的不確定因素卻可能影響到局部應(yīng)力的偏差，從而在大跨徑橋梁累積、放大的作用下產(chǎn)生較大的應(yīng)力偏差，最終影響到整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與施工質(zhì)量。因此，對(duì)大跨徑橋梁施工中出現(xiàn)的可能進(jìn)行累積與微小不確定因素進(jìn)行合理的管理與控制，是保證大跨徑橋梁施工安全與施工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。

2 大跨徑橋梁施工的不確定因素及其相應(yīng)的控制措施

結(jié)合大跨徑橋梁施工過(guò)程與當(dāng)前大跨徑橋梁施工中出現(xiàn)的偏差累積放大現(xiàn)象及其產(chǎn)生的施工質(zhì)量安全問(wèn)題，可以歸納出能夠影響到大跨徑橋梁整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要不確定因素有建筑材料的結(jié)構(gòu)尺寸偏差、結(jié)構(gòu)徐變與收縮偏差、溫度效應(yīng)結(jié)構(gòu)偏差等。

(1)建筑材料結(jié)構(gòu)尺寸偏差。大跨徑橋梁在施工中需要大量的建筑材料，主要包括鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、水泥磚結(jié)構(gòu)以及部分木質(zhì)、硬質(zhì)塑料等結(jié)構(gòu)，由于現(xiàn)代建設(shè)項(xiàng)目施工大多是采用分結(jié)構(gòu)組裝的方式進(jìn)行的，尤其在地形相對(duì)復(fù)雜、大型建筑構(gòu)件無(wú)法運(yùn)達(dá)的地區(qū)，分結(jié)構(gòu)組裝施工建設(shè)是主要施工手段。由于材料加工和運(yùn)輸保管中存在精度不足、機(jī)械磨損等問(wèn)題導(dǎo)致結(jié)構(gòu)材料之間大多與設(shè)計(jì)要求存在一定的偏差，而這部分偏差很可能導(dǎo)致施工中結(jié)構(gòu)咬合出現(xiàn)問(wèn)題，如部分結(jié)構(gòu)的咬合不緊、緊湊型不足、應(yīng)力分布相對(duì)集中等，在大跨徑橋梁的偏差累積與放大效用下會(huì)造成應(yīng)力大量集中、明顯的斷造帶等，極不利于建筑整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

因此在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)中，需要對(duì)各部分材料尺寸預(yù)留一定的余量，以避免尺寸偏差導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題；而在施工材料準(zhǔn)備時(shí)，也應(yīng)該盡量采購(gòu)滿足實(shí)際設(shè)計(jì)施工需求精度的材料；另外在施工周期內(nèi)還應(yīng)該及時(shí)對(duì)所用材料的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行復(fù)核檢查，以消除偏差對(duì)橋梁施工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。

(2)結(jié)構(gòu)徐變、收縮偏差。在大跨徑橋梁的施工中大量采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)在施工中常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)徐變、收縮等現(xiàn)象產(chǎn)生一定的偏差，在積累中會(huì)造成對(duì)橋梁較大的應(yīng)力應(yīng)變從而影響到實(shí)際的施工質(zhì)量。

結(jié)構(gòu)徐變指的是在荷載作用下結(jié)構(gòu)在相同應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)的現(xiàn)象，它主要是在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)彈性變化失效，特別在大跨徑橋梁主要應(yīng)力集中區(qū)域的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期高強(qiáng)度的應(yīng)力拉伸下，會(huì)使得結(jié)構(gòu)彈性變化在時(shí)間的作用下逐漸增加，最終發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)應(yīng)變擴(kuò)大，從而使得應(yīng)力更加集中、徐變加快的現(xiàn)象，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力平衡被打破，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足。

結(jié)構(gòu)收縮引起的偏差主要是在混凝土施工的過(guò)程中，由于水分的富集與蒸發(fā)兩個(gè)階段其結(jié)構(gòu)尺寸存在較小的偏差而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)微量收縮現(xiàn)象，如在冬季相對(duì)寒冷時(shí)間段進(jìn)行的混凝土施工，在溫度較低時(shí)其混凝土可能會(huì)富集水分凝固而增加其結(jié)構(gòu)體積，而在相對(duì)干燥炎熱的地區(qū)進(jìn)行的施工卻可能因?yàn)樗值拇罅可⑹Ф鴮?dǎo)致混凝土材料出現(xiàn)收縮，從而引起局部區(qū)域應(yīng)力載荷相對(duì)集中，破壞原本的應(yīng)力分布平衡，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形變，影響整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

這就使得在大跨徑橋梁施工與未來(lái)的養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)主體結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的徐變量進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)，及時(shí)對(duì)形變較大結(jié)構(gòu)進(jìn)行加護(hù)處理，并且，在施工中應(yīng)該盡量消除混凝土水分富集和蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的材料收縮，具體可通過(guò)合理調(diào)控混凝土各組分比例、對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程進(jìn)行控制等方法實(shí)現(xiàn)。

(3)溫度效應(yīng)結(jié)構(gòu)偏差。大跨徑橋梁施工中由于各結(jié)構(gòu)組裝的過(guò)程中在環(huán)境熱效應(yīng)的作用下，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部各部分出現(xiàn)較大而且相對(duì)存在差異的熱應(yīng)力。在其他載荷下會(huì)影響到整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布平衡，使得其內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定的結(jié)構(gòu)應(yīng)力偏差，并由此產(chǎn)生一系列的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題。而環(huán)境日照及對(duì)流的差異會(huì)使得內(nèi)外、表里的熱應(yīng)力存在較大的差異，因此在進(jìn)行施工時(shí)需要在設(shè)計(jì)階段對(duì)溫度應(yīng)力偏差進(jìn)行計(jì)算和考量，并在施工中盡量消除或減弱不同部分的溫度應(yīng)力差異，從而消除溫度應(yīng)力偏差產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)大跨徑橋梁建設(shè)項(xiàng)目施工過(guò)程中出現(xiàn)的各種應(yīng)力偏差，在積累、放大作用下導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行足夠的管理與控制是控制施工安全、保證施工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)和施工階段對(duì)建筑材料尺寸偏差、結(jié)構(gòu)徐變收縮、溫度效應(yīng)結(jié)構(gòu)偏差等在施工中主要存在的不確定因素進(jìn)行合適的余量控制，并在施工中盡量減弱或者消除不確定因素帶來(lái)的應(yīng)力過(guò)于集中現(xiàn)象是保證其施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

[1]蒙佳.高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性分析[D].石家莊鐵道大學(xué),2014.

[2]章琪.大跨徑橋梁施工技術(shù)的應(yīng)用分析[J].江西建材,2014(11).

[3]秦元帥.大跨徑橋梁施工技術(shù)探討[J].科技信息,2012(33).

[4]林桂萍.大跨徑混凝土連續(xù)梁橋施工控制技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué),2012.