隨著橋梁事業(yè)的飛速發(fā)展，施工監(jiān)測與控制已發(fā)展成為橋梁施工中的一項(xiàng)核心技術(shù)，它的最終目的是使成橋后達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。本文對橋梁施工控制方法與結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差進(jìn)行了研究。

　　《橋梁建設(shè)》現(xiàn)由中國鐵路工程總公司主管，中鐵大橋局集團(tuán)有限公司主辦，中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司出版。《橋梁建設(shè)》主要報(bào)道和交流我國橋梁工作者在科技、設(shè)計(jì)、施工等方面的實(shí)踐成果和理論探討，重點(diǎn)突出橋梁工程領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)計(jì)、新設(shè)備、新材料及最新科研成果，為讀者提供相關(guān)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)信息。

　　1.施工控制方法

　　1.1正裝分析法

　　正裝分析法是指通過結(jié)構(gòu)實(shí)際的施工方案和各個(gè)節(jié)段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)逐步的向前進(jìn)行計(jì)算，最后計(jì)算出在成橋后的變形和結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。正裝分析法是當(dāng)前階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)作為下一階段分析計(jì)算的基礎(chǔ)，由于橋梁的施工不斷向前推進(jìn)，結(jié)構(gòu)的邊界約束條件、荷載的大小及形式也在不斷的變化，也就是說，正裝分析法是按照施工工序來進(jìn)行計(jì)算的。經(jīng)過大量實(shí)例證明，該方法在橋梁施工的模擬中能夠取得較好的模擬效果，計(jì)算結(jié)果中能得到結(jié)構(gòu)在每一施工階段的應(yīng)力及位移值，同時(shí)，使用該方法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，能夠更好的模擬橋梁結(jié)構(gòu)形成的歷程，能更好的考慮混凝土的徐變、收縮及其他非線性影響因素，可以更好的指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的施工，為施工提供有效的數(shù)據(jù)，因此，正裝分析法在橋梁監(jiān)控計(jì)算中占有重要的地位。正裝分析法有以下特點(diǎn)：

　　(1)在各施工階段中，混凝土收縮、徐變等時(shí)差效應(yīng)須隨著施工過程逐步計(jì)入計(jì)算模型。

　　(2)在每一階段結(jié)束時(shí)，該階段的受力及變形狀態(tài)通過之前的各階段的受力及變形情況和該階段的施工狀態(tài)、荷載作用求得。

　　(3)使用正裝分析法進(jìn)行計(jì)算，橋梁施工必須嚴(yán)格按照制定的施工方案逐步執(zhí)行，同時(shí)分析計(jì)算也須嚴(yán)格按照方案中制定的工序進(jìn)行計(jì)算，這樣才能獲得施工過程中及最終的受力狀態(tài)和變形情況。

　　(4)當(dāng)前階段的分析計(jì)算是在前一階段的計(jì)算結(jié)果上進(jìn)行的。

　　1.2倒裝分析法

　　倒裝分析法是指假設(shè)當(dāng)前線形及內(nèi)力結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求，在這個(gè)狀態(tài)下，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行倒拆，也就是按照正裝分析的逆過程，然后分析每倒拆一個(gè)施工節(jié)段對剩下的結(jié)構(gòu)的影響，倒拆后計(jì)算分析得出的內(nèi)力及變形狀態(tài)即為該節(jié)段的理想施工狀態(tài)。獲得橋梁施工中各節(jié)段的理想施工狀態(tài)(位移及內(nèi)力)即為倒裝分析法的目的。一般在設(shè)計(jì)中，橋梁施工過程中各個(gè)節(jié)段在該節(jié)段施工時(shí)的狀態(tài)并沒有給出，只是給出了橋梁成橋狀態(tài)的設(shè)計(jì)標(biāo)高，而倒裝分析法就是根據(jù)設(shè)計(jì)中給出的最終的成橋狀態(tài)，對每一施工節(jié)段進(jìn)行倒拆，分析計(jì)算出每一節(jié)段的理想施工狀態(tài)。利用這種方法計(jì)算各個(gè)節(jié)段的施工狀態(tài)，能更好的使橋梁最終能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的成橋狀態(tài)。倒裝分析法的計(jì)算方式及特點(diǎn)，使其能夠適用于各類橋型，如連續(xù)梁橋、斜拉橋、連續(xù)剛構(gòu)橋，特別是適用于采用懸臂澆注法的橋梁。采用倒裝分析法進(jìn)行計(jì)算時(shí)須注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)在倒拆單元去除等效荷載時(shí)，用被拆單元接縫外的內(nèi)力反方向作用在剩余結(jié)構(gòu)接縫處來進(jìn)行模擬。

　　(2)在拆除某一單元時(shí)，拆除的部分的應(yīng)力應(yīng)為零，剩下的結(jié)構(gòu)的心的接縫面應(yīng)力為該階段對該接縫面施加的預(yù)應(yīng)力。

　　(3)倒裝分析法的初始狀態(tài)應(yīng)由正裝分析法來確定。

　　另外，倒裝分析發(fā)也有其不足的地方，主要包括以下兩方面：

　　(1)對于懸索橋及其他集合非線性影響較大的大跨度橋梁，如果按倒裝分析法來計(jì)算和指導(dǎo)施工，那橋梁最終的成橋狀態(tài)將偏離設(shè)計(jì)值。

　　(2)由于倒裝分析法是按照施工工序的逆過程來進(jìn)行分析的，因此對于混凝土收縮、徐變等與結(jié)構(gòu)形成過程有關(guān)系的因素，采用倒裝分析法時(shí)考慮這些因素是存在一定難度的。

　　1.3無應(yīng)力狀態(tài)法

　　無應(yīng)力狀態(tài)法主要適用于懸索橋及拱橋的監(jiān)控計(jì)算，它是以橋梁中的各個(gè)節(jié)段的曲率和無應(yīng)力長度不變?yōu)榛�礎(chǔ)的，然后使橋梁施工各個(gè)階段的狀態(tài)和成橋狀態(tài)聯(lián)系起來。

　　2.結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差

　　橋梁結(jié)構(gòu)分段施工的最終目標(biāo)，是使成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)(包括內(nèi)力和線形)最大限度的逼近理想設(shè)計(jì)狀態(tài)。要實(shí)現(xiàn)這一最終目標(biāo)，必須全面了解施工過程中可能引起實(shí)際狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)狀態(tài)的所有誤差因素，以便對整個(gè)施工過程進(jìn)行有效的控制，對誤差進(jìn)行合理分析和及時(shí)處理，是現(xiàn)場監(jiān)控工作的重要環(huán)節(jié)。

　　引起橋梁結(jié)構(gòu)施工中得結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差的因素很多，為了便于分析說明，下面將其歸納為四大類，即施工荷載變化、結(jié)構(gòu)性能差異、周邊環(huán)境影響和計(jì)算模型失真。

　　1.施工荷載變化

　　(1)結(jié)構(gòu)重力誤差：結(jié)構(gòu)重力誤差主要來源于兩個(gè)方面。一方面是材料容重，特別是混凝土材料容重在施工過程中也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，在幾何尺寸不變的前提下，將引起結(jié)構(gòu)重力誤差。另一方面任何施工方法都可能引起構(gòu)件幾何尺寸的差異，在驗(yàn)收規(guī)范允許或不允許的偏差限值內(nèi)都將引起結(jié)構(gòu)重力誤差。

　　(2)施工活載誤差：無論是分布活載還是集中活載都可能出現(xiàn)誤差，這種誤差包括兩個(gè)方面，即作用位置和活載集度。一般只能通過現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)、觀察，根據(jù)施工單位提供的臨時(shí)荷載的重量進(jìn)行估算

　　(3)預(yù)應(yīng)力誤差：引起預(yù)應(yīng)力誤差的因素很多，一般由兩方面引起，一方面是由于千斤頂?shù)膲毫Ρ碜x數(shù)產(chǎn)生誤差而引起，另一方面是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力的損失而造成的。它一般包括：錨具損失，管道摩擦阻力，鋼絲松弛，溫度損失，徐變損失。

　　(4)收縮和徐變誤差：引起施工中混凝土收縮和徐變誤差的原因是多方面的，有混凝土加載齡期大小、徐變和收縮系數(shù)的取值、各節(jié)段結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)不同、各節(jié)段之間的齡期差別等。

　　2.2結(jié)構(gòu)性能差異

　　橋梁是在每一階段施工中逐步形成的，一些因素在施工過程中會(huì)對結(jié)構(gòu)的變形、受力性能產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)為下列兩點(diǎn)：

　　(1)材料模量誤差：材料彈性模量，一般情況下，混凝土的彈性模量離散性很大，直接影響到結(jié)構(gòu)受力變形性能。

　　(2)截面特性誤差：構(gòu)件的幾何尺寸的差異會(huì)使截面彈性模量產(chǎn)生誤差，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)受力、變形性能。

　　2.3周邊環(huán)境影響

　　引起橋梁節(jié)段施工誤差的環(huán)境影響因素很多，但最主要的有兩個(gè)，即溫度變化和風(fēng)載作用：

　　(1)溫度變化誤差：由于溫度在實(shí)際情況中變化無常及隨機(jī)性，溫度對施工的影響是監(jiān)控工作中難以掌握的因素，并且在某個(gè)時(shí)刻，結(jié)構(gòu)中的不同位置也存在溫度的差異。

　　(2)溫度對于箱梁變形的影響一般有兩方面：箱梁內(nèi)壁和外壁之間的溫差，以及均勻溫差。由于各個(gè)類型的橋結(jié)構(gòu)不同，跨徑不同，因而溫度對每一座橋梁的影響是不同的，沒有規(guī)律性，所以在施工中必須對其進(jìn)行重點(diǎn)觀測，分析其影響程度及規(guī)律，最大限度的排除溫度造成的誤差。在施工中，溫度在掛籃定位時(shí)的影響較大，一般選擇在日出之前進(jìn)行定位，但若能準(zhǔn)確的掌握溫度影響規(guī)律，則可以任意安排定位的時(shí)間，這對于施工進(jìn)度的控制是十分有益的。

　　(3)風(fēng)載作用誤差：和溫度一樣，風(fēng)在橋梁施工中也是一種復(fù)雜的影響因素，風(fēng)對于橋梁結(jié)構(gòu)的作用同樣也具有隨機(jī)性。當(dāng)風(fēng)流經(jīng)過結(jié)構(gòu)時(shí)，由于在局部位置會(huì)形成風(fēng)流的風(fēng)力和渦旋，會(huì)產(chǎn)生一種復(fù)雜的作用力，進(jìn)而對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，其影響程度一般與風(fēng)速特性、橋梁結(jié)構(gòu)特性等因素有關(guān)。由于風(fēng)的隨機(jī)性，若采用等效靜力的辦法來定義風(fēng)載對結(jié)構(gòu)的影響，會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。

　　2.4計(jì)算模型失真

　　在目前的建模技術(shù)中，由于實(shí)際情況中結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度較高，難以完全模擬，在建立模型時(shí)需要對其進(jìn)行簡化，那必然使得模型與真實(shí)結(jié)構(gòu)之間存在差異性，這就是指模型失真。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 向木生.預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋應(yīng)力測試技術(shù)[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2001,(3).

　　[2] 陳紀(jì)勝.箱形輸水橋不同日照溫差模式下的溫度應(yīng)力研究[J].城市道橋與防洪.2009,(5).

　　[3] 王全錄.溫度對混凝土箱梁應(yīng)力和變形影響的測試與分析[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版).2008,32(5).