橋梁施工監(jiān)控研究

橋梁施工監(jiān)控研究蒙恩彩陜西省漢中路橋有限責(zé)任公司陜西漢中723500摘要：施工過程中，隨著懸澆梁段的增加，結(jié)構(gòu)體系不斷變化，每一梁段的增加都對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的線形及內(nèi)力產(chǎn)生一定的影響，種種影響因素將導(dǎo)致施工過程中橋梁線形、內(nèi)力與理想目標(biāo)存在一定的偏差，這種偏差積累到一定程度如不及時(shí)加以識別和調(diào)整，最后使得橋梁線形扭曲、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，合攏困難，甚至對橋梁結(jié)構(gòu)平安埋下隱患。因此本文對橋梁施工監(jiān)控進(jìn)行了研究。關(guān)鍵詞：橋梁施工監(jiān)控中圖分類號：U445文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1.橋梁施工監(jiān)控的必要性由設(shè)計(jì)提供的主梁各節(jié)段的施工預(yù)拱度是基于標(biāo)準(zhǔn)要求來確定的設(shè)計(jì)參數(shù)，但施工實(shí)際情況與標(biāo)準(zhǔn)要求存在一定的誤差，(例如混凝土材料比重、混凝土彈性模量、預(yù)應(yīng)力鋼束彈模、預(yù)應(yīng)力損失，施工環(huán)境溫度與設(shè)計(jì)的不同，施工時(shí)的荷載與設(shè)計(jì)考慮的差異等)，這一誤差往往導(dǎo)致設(shè)計(jì)計(jì)算與施工實(shí)際有一定的差異。同時(shí)，連續(xù)剛構(gòu)橋梁通常采用懸臂分節(jié)段施工，是一個(gè)復(fù)雜的施工過程，受力狀況復(fù)雜，成橋狀態(tài)同施工過程密切相關(guān)，在施工過程中，結(jié)構(gòu)的幾何特性、材料特性、所受荷載及支承條件等均不斷變化，結(jié)構(gòu)體系經(jīng)常轉(zhuǎn)換，施工過程直接影響成橋后的內(nèi)力和線形。施工過程包括墩身、主梁支架段、主梁懸澆段和合攏段等施工階段。主梁的標(biāo)準(zhǔn)懸澆節(jié)段施工一般又分為假設(shè)干個(gè)工序，有掛籃行走、立模、鋼筋綁扎、混凝土澆注、預(yù)應(yīng)力束張拉與灌漿等工序，每一梁段的增加都對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的線形和內(nèi)力產(chǎn)生一定的影響。在連續(xù)剛構(gòu)橋梁的施工過程中，各個(gè)施工階段是相互連續(xù)的，是一個(gè)完整的體系，當(dāng)前的施工狀態(tài)直接影響后期階段的結(jié)果，并且由于連續(xù)剛構(gòu)橋梁自身的特點(diǎn)，假設(shè)發(fā)生偏離時(shí)而沒有及時(shí)糾正，造成偏差過大甚至超出控制范圍時(shí)，很難在后續(xù)節(jié)段的施工中予以彌補(bǔ)，并很有可能發(fā)生平安事故，2.橋梁施工監(jiān)控的內(nèi)容及目標(biāo)由于懸臂施工是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，這就決定了施工控制是一個(gè)不斷測量、分析比照、識別修正的循環(huán)過程。施工監(jiān)控、監(jiān)測在實(shí)施時(shí)第一步的工作是要形成控制的目標(biāo)文件。橋梁的施工監(jiān)控是一個(gè)施工→量測→判斷→修正→預(yù)告→施工的循環(huán)過程，施工監(jiān)控、監(jiān)測的預(yù)測計(jì)算將采用設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)對施工過程進(jìn)行分析，計(jì)算出控制目標(biāo)的理論真值。理論計(jì)算結(jié)果包括理論軸線偏移〔主梁〕、理論標(biāo)高及撓度、理論應(yīng)力〔包括主墩與主梁〕等，在計(jì)算過程中，計(jì)算結(jié)果需要與設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相比擬，互相核對，以保證監(jiān)控計(jì)算與設(shè)計(jì)的一致性。在橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算式，對于計(jì)算所采用的一些參數(shù)〔如施工時(shí)間、材料的容重、彈性模量等〕通常采用標(biāo)準(zhǔn)值或經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行計(jì)算，而在監(jiān)控計(jì)算中，由于監(jiān)控是施工過程監(jiān)控，必須與施工保持一致，采用的參數(shù)那么是最大限度接近真實(shí)狀態(tài)的取值用于計(jì)算。施工監(jiān)控的內(nèi)容包括：〔1〕箱梁平面線形監(jiān)控；〔2〕箱梁高程線形監(jiān)控；〔3〕箱梁和橋墩內(nèi)力監(jiān)控；〔4〕箱梁溫度監(jiān)控。各工程在每一工況返回結(jié)構(gòu)的量測數(shù)據(jù)之后，要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和判斷，以了解已存在的誤差，并同時(shí)進(jìn)行誤差原因分析。在這一根底上，將產(chǎn)生誤差的原因予以盡量消除，給出下一個(gè)工況的施工控制指令，在現(xiàn)場施工形成良性循環(huán)。施工監(jiān)控須到達(dá)如下目標(biāo)：〔1〕檢驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算的可靠性、有效性及合理性；〔2〕保證橋梁結(jié)構(gòu)處于平安的狀態(tài)；〔3〕探索結(jié)構(gòu)體系在復(fù)雜的非確定性因素〔如風(fēng)力、溫度等〕作用下的受力狀態(tài)，為今后該類橋型的監(jiān)控工作提供借鑒經(jīng)驗(yàn)；〔4〕監(jiān)測整個(gè)施工過程中結(jié)構(gòu)的變形及受力狀態(tài)，為監(jiān)控計(jì)算反應(yīng)分析提供有效資料和數(shù)據(jù)。3.橋梁施工監(jiān)控流程具體施工監(jiān)控工作流程如圖1所示。圖1施工監(jiān)控流程圖4.橋梁施工控制方法4.1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)算的根底，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。4.2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到達(dá)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在撤除某一單元時(shí)，撤除的局部的應(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)也有其缺乏的地方，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。4.3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)楦椎?，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。5.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)。參考文獻(xiàn)：[1]張?jiān)?變