大跨度橋梁動工調控技術方式

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一、橋梁施工介紹

橋梁施工過程本身是一個完善的系統工程，橋梁施工的過程也就是系統的運行過程。在橋梁施工過程中，結構的安全性和理想的成橋狀態就是該系統所要達到的目標-橋梁施工控制的目標。對于這樣一個復雜的系統，要達到這樣的目標，僅通過事后檢查是無法實施的。所以，必須對橋梁施工過程這個系統的運行進行實時控制，只有這樣才能保證目標的實現。尤其對于大跨度橋梁，更是如此。

二、大躊度橋梁旅工方法

隨著科學技術的進步，施工機具、設備和建筑材料的發展，橋梁上部結構施工技術方法到今天己得到了迅速發展，發生了重大的變革，形成了多種多樣的施工方法?？偟膩碇v，根據施工中有無支架可以劃分為：有支架施工和無支架施工兩大類方法。

（一）有支架施工方法

有支架施工方法分為落地支架、拱形支架和移動支架。落地和拱形支架可以由常備式鋼構件組成，配合就地灌筑法，在支架上完成模板架立、鋼筋綁扎、混凝土灌注，預應力張拉等作業。此施工方法對機具和起重能力要求不高，多用于中小跨度的混凝土梁橋；但支架用料較多，成本較高，工期較長，不適于深水或通航情況。

在有支架施工過程中，為了保證橋梁建成后的線形符合設計要求，施工時需要在支架上設置預拱度，這實際上就是一種簡單的施工控制方法。

由于有支架施工方法適用的橋梁跨度較小，施工工藝相對簡單，影響施工精度的因素也小，由施工控制不力而產生的不良后果也不明顯，從而使人們忽視了它的重要性。

為承重支架（析架式或實腹式）配備縱向移位系統、支承系統以及起吊設備，就可形成移動支架。對配備了模板系統，并采用逐跨現澆混凝土施工的移動支架，習稱為移動模架。因為移動支（模）架可以在橋位處逐段（或逐孔）拼裝（或現澆）預應力混凝土梁橋，今統稱之為造橋機。在采用移動模架施工時，先讓模架就位，然后立模板，澆混凝土并養生，再拆模，張拉力筋，然后前移模架，修建下一跨。因其需在施工時需承擔梁跨結構的自重，移動模架造橋機一般僅適用于跨度不超過6靦的長橋。

（二）無支架施工

無支架施工指在施工過程中不需要借助支架或者僅需要少量輔助性支架的施工方法。無支架施工法采用自架設體系借助于吊裝設備施工，橋梁上部結構進行整體或分段（拼裝或現澆）施工。對橋梁的分段施工，后續梁段依靠先期完成的梁段結構作為支撐，即施工中不靠支架而靠自身結構進行施工。它體現了“化整為零，集零為整”的特點。這種施工方法在大跨度斜拉橋、懸索橋、連續梁橋、拱橋等橋型的施工中得到靈活應用。無支架施工法主要有懸臂施工法、轉體施工法、頂推法和整體吊裝法（架橋機法）等。

1.懸臂施工法

懸臂施工法網是指橋墩頂開始，兩側對稱（或不對稱）地分段形成梁體節段，直至全橋完成。按混凝土是現澆還是預制，此法可分為懸儲灌注法和懇竹拼裝法。前者的梁段懸臂接長是采用掛籃，在橋位處就地灌注節段混凝土，待混凝土達到一定強度后，張拉力筋，前移掛籃，繼續下一梁段的施工。后者的梁段接長則是采用吊機，吊裝預制梁段就位，再張拉力筋，繼續下一梁段的施工。懸臂灌注法廣為應用，但對跨度不大于IO0m，相同孔跨多的情況，為壓縮施工周期，也可采用移動支架和平衡懸臂拼裝法。

2.轉體施工法

轉體施工是20世紀40年代以后發展起來的一種架橋工藝。轉體施工是在河流兩岸適當位置，利用地形或使用簡便支架將半橋預制完成，之后旋轉橋梁構件，分別將兩個半橋轉體到橋位軸線位置合龍成橋。根據旋轉的方式不同，又分為水平轉體、豎直轉體和平豎結合轉體。目前該方法已應用到拱橋、梁橋、斜拉橋等不同橋型的施工中。

3.頂推施工法

對預應力混凝土梁橋，頂推施工是在沿橋縱軸方向的后臺設置預制場地，分節段預制，并用縱向預應力筋將預制節段與施工完成的梁體聯成整體，然后通過千斤頂施力，將梁體向前推出預制場，之后再繼續進行下一節段的預制頂推。頂推法施工，主要用于等高度梁橋（包括鋼析梁）的施工中。

三、橋續旅工控翻的必要性

（一）補充設計的需要

一般設計文件中所提講的控制數據是基于理論的設計參數和假定的施工方法給出的；因此，當施工條件發生變化時，這些數據也需要隨之修正，否則就難以滿足施工實際的需要。施工控制不但能起到補充設計和輔助指導施工的作用，更重要的是對影響施工目標實現的各種因素的研究、監測及有關問題的解決。

（二）施工過程的需要

大跨度橋梁的形成需要經過一個復雜的過程，當跨度進一步增大時，分段數目也就越多，懸臂長度也就越大，在施工過程中遇到的問題也越多。這些方面的問題，如果不能及時有效地處理，不僅會對結構受力不利，而且可能會使主梁線形不順暢以致影響行車。為了解決好這些問題，最好的辦法就是對施工全過程實施實時控制，控制主梁應力和變形誤差處于容許范圍內，使全橋施工完成后達到規定的成橋狀態。

（三）結構本身特性的需要

對高次超靜定橋跨結構（多跨連續梁或連續剛構，或斜拉橋），其成橋的梁部線形和結構恒載內力與施工方法有著密切的關系，也就是說，不同的施工方法和工序會導致不同的結構線形和內力。

（四）加強設計與施工聯系的需要

現行的設計體系與施工體系的結合并不十分緊密。一方面，設計工程師并不直接參加施工，他們熟悉先進的結構設計理論，能進行理淪分析計算，但卻并不十分關注橋梁的建造技術，因此，他們可能更加注重結構在主要施工階段和運營階段的性能，而忽略了某些特殊施工階段的受力情況。另一方面，現場施工人員比較熟悉施工方法，但對施工階段存在的問題，一般只做一些簡化的理論分析和計算，不能很深入地理解設計師的意圖，這樣就可能造成了設計與施工相脫離的現象。為了解決這種矛盾，把設計和施工兩者有機地聯系起來，就需要有既懂設計理論又懂施工的人從中進行聯系，一方面復核設計理論計算，一方面指導施工。施工控制人員就正是這樣的一個群體，他們需要具備較豐富的施工經驗和較強的理論分析能力，起到為設計分憂，為施工解難的目的。

四、施工控翻方法

（一）開環控制

在這種施工控制方法中，控制是單向的，并不需要根據結構的反應來改變施工中的預拱度和內力。在各構件的制造和安裝精度較高，或者結構安裝誤差的影響不大時，這種方法是簡單可行的，大部分中小橋采用的都是這種方法。

（二）反饋控制

對于較復雜橋型，由于實際施工狀態和計算狀態之間存在差異，隨著橋梁跨度的增大、結構復雜程度的增加，在每個施工階段的積累誤差將不可忽略，否則到施工結束時結構的線形和內力將較顯著地偏離理想的成橋狀態口在出現誤差之后就必須及時地糾正，而糾正的措施和控制量的大小是必須由誤差經反饋計算所決定的，這就形成了一個閉環反饋控制過程。

（三）自適應控制

對某一工況，以前的累計誤差己經被調整掉，由于計算模型中參數差距的存在，以后的施工中仍然會出現新的誤差，因此又需要新一輪的狀態調整，這樣將大大增加施工的工序。這時就需要根據實際情況，采取自適應控制方法。

（四）綜合方法

除了上述的三種控制方法之外，還有其他的一些控制方法，如最優控制、模糊控制、專家系統控制等。隨橋梁結構形式、施工特點及具體控制內容的不同，其施工控制的方法也不盡相同。一般而言，大跨度橋梁均需采用多種方法并行的綜合方法進行施工控制。具體地說，就是通過參數識別修正計算模型，預測控制每一施工階段的狀態，并根據設計施工規范結合實際情況確定最大容許誤差。

參數識別修正是指在控制開始階段，在進行施工控制計算時，若控制體系的某些設計參數與實際情況有出入，需要借助現場測試體系，進行參數估計、識別和修正，使控制計算結果與設計基本相符，與實際情況吻合。預測控制法是橋梁施工控制的主要方法，其在考慮影響橋梁結構狀態的各種因素和控制目標設定的基礎上，對每一施工階段的結構狀態（內力和變形）進行預測，使施工沿著預定狀態進行。預定狀態與實際狀態之間存在誤差，其對控制目標的不利影響則在后續若干施工階段的預測中予以考慮。在分析誤差、建立安全預警機制時，當根據設計要求、工藝水平和相關的施工和制造規范，按照最大寬容度法，確定一套合理可行的容許誤差度指標體系。

五、大跨度橋梁抽工控制中。要注t的問腸

（一）影響施工控制的主要因素分析

與斜拉橋、懸索橋不同，連續梁和連續剛構橋的已完成梁段具有不可控性，在施工中對誤差的糾偏措施很有限，一般只能針對下一梁段的施工做出有限的調整。因此，為了實現控制的目的，就必須首先全面了解影響控制誤差的主要因素，以便預先對施工過程進行有效控制。

（二）物理參數識別

參數識別理論在機械領域的發展相對較為成熟，但在土木工程中則遇到了困難。機械領域的參數測量一般比較恒定，其準確性也較高；而土木工程就不一樣，其環境因素影響很大，尤其對于混凝土結構影響因素更多，一些微小的變化都會導致監測量的變化，這給施工監測與安全評估帶來困難。事實上，在很多情況下，實際的物理參數與設計所采用的參數都存在差異，這也就導致設計計算結果與實際結構的真實狀態有差異。

（三）懸臂施工撓度預測

連續梁橋、連續剛構橋施工控制是：施工一量測一識別一施工的循環過程。正如第一點所說，連續梁橋己完成梁段具有不可控性，而只能針對已有誤差在下梁段的立模標高予以適當的有限的調整。所以，要保證控制目標的實現，最主要的就是根據己完成梁段撓度變形的分析做出盡可能準確的預測，以此達到控制成橋線形的目的。

（四）傳感器的選擇和優化布置

傳感器是施工控制中的關鍵因素之一。由于傳感器、二次儀表及磁盤等的費用，一般只能使用有限個傳感器。一種好的傳感器布設方案就需做到：在含噪聲的環境中，能夠利用盡可能少的傳感器獲取較全面、較精確的結構參數信息。實際上，要達到上述目的，傳感器的選擇和測點的布設，需要做出細致分析和優化.

（五）新型儀器的研制

測量儀器設備的精度不足，測量通訊信號受噪聲干擾，外界環境適應性差，這些都制約著施工控制的發展。要改變這種局面，目前應當開發具有智能、數字網絡化的新型的傳感儀器。這個問題需要多學科協同合作攻關才能解決，最后達到大橋的智能控制的目的。