1 施工控制的重要意义
大跨径刚构由于不设跨越深谷、河道支架, 不影响桥下河道通航, 其采用自架设体系 (分节段进行施工) 直至合拢, 靠自身结构进行的施工方法。该桥型广泛应用于现代高速公路中。
混凝土除了本身材料是非匀质的和材料特性不稳定外, 还受结构自重、几何尺寸、材料参数、挂蓝重量、施工偏差、混凝土收缩徐变、温度变化、风力等因素的影响, 必然给桥梁结构带来较为复杂的内力和位移变化。如果上述因素与理论值不符, 又不能及时识别, 就会引起施工控制目标的偏差, 必然导致在下一阶段悬臂施工中采用错误的纠偏措施, 从而引起误差积累。所以在施工过程中对桥梁进行实时监测, 并根据结果对施工中的控制参数不断进行调整是十分必要的。所以为保证桥梁质量与施工安全。桥梁施工控制尤为重要。在整个施工过程中应进行严格的施工控制。
2 施工方法概述
大跨径预应力混凝土连续刚构施工方法:在主墩上浇筑0#块, 然后在0#块上按“T构”采用挂蓝分段对称悬臂浇筑直至合拢段前段, 在支架上浇筑边跨现浇段, 在吊架上浇筑合拢段。按0#块浇筑=>挂蓝对称悬臂浇筑“T构”=>边跨现浇段现浇=>边跨合拢=>中跨合拢=>桥面系的施工顺序进行施工。预应力混凝土连续刚构施工过程较复杂, 不但要经历“T构”悬臂浇筑阶段形成主梁的过程, 还要经历体系转换的过程。由对称的单“T”静定结构转变为超静定结构。
刚构在施工中是按设计预定的程序进行, 施工中每一阶段的内力与变形是完全可以预计的, 可通过监测方式获得各施工阶段的实际内力与变形, 及时发现施工中可能存在的较大偏差, 消除事故隐患, 确保施工安全。
3 连续刚构施工控制的内容
3.1 施工控制的影响因素
施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理论设计状态 (线形与受力) 相吻合。
(1) 结构参数。 (1) 结构截面尺寸; (2) 材料弹性模量; (3) 材料容重; (4) 材料热膨胀系数; (5) 施工荷载; (6) 预加应力。
(2) 施工工艺。
(3) 施工监测。
(4) 结构计算分析模型。
(5) 温度变化。
(6) 混凝土收缩与徐变。
通过以上分析, 确定控制方案如下。
(1) 通过参数调整, 消除参数误差;
(2) 修正结构计算数据, 消除非参数误差;
(3) 通过反馈控制, 滤除随机误差, 确定预留拱度调整量。
3.2 施工控制的主要内容
(1) 结构变形控制。
(2) 结构应力控制。
(3) 结构稳性控制。
4 连续刚构施工控制的方法
4.1 现阶段刚构控制方法多采用后期调整标高和索力的办法来达到线形和内力控制的目的
刚构本身就是主要的承重构件。刚度很大浇筑成形后难以对主梁挠度进行有效的调整只能通过后面的节段来调整, 效果不是很好。
4.2 灰色理论预测法对连续刚构的预拱度进行预测
按施工=>检测=>预测=>识别=>调整=>预告=>施工的循环特点, 制定施工控制流程, 分层次分阶段制定解决方案。用灰色理论来处理灰色信息合理且方便。
(1) 建立可靠的施工监测系统, 提出合理可行的监测方法。
(2) 按照灰色系统理论GM (1, 1) 模型, 将理想状态与实测状态下的预留拱度差值作为灰微分序列建模, 预测实测状态与理想状态在待施工阶段的偏差。
(3) 根据实测信息和识别结果, 调整参数进行结构分析和倒退分析并预告控制信息。
5 连续刚构施工控制系统
5.1 施工控制工作流程图
5.2 施工监测的主要内容
5.2.1 挠度观测
按照确定的观测频率 (挂蓝行走前后、块件浇筑前后、预应力张拉前后) , 分6个测量周期对刚构预埋的监测点进行水准测量。
5.2.2 温度观测
除要求在挠度观测的同时对温度进行量没记录外, 还应在典型气候条件下, 对温度变化梯度及相应挠度变化进行量测。
5.2.3 应力观测
对预埋在刚构中的应力计进行量测为参数调整提供帮助。
5.2.4 建筑材料力学指标
包括混凝土 (强度、容重、徐变参数、弹性模量等) 、钢筋 (极限强度、弹性模量) 和钢绞线 (松弛率、弹性模量、极限强度) 等相关力学指标。
6 灰色理论预测反馈控制
灰色预测控制一般原理如图2。
图中A为控制对象;B为灰色模块, 即GM (1, 1) ;C为控制决策单元, 它可以是一般的电位计或运算放大器或者是某种给定函数的可比模块;X为控制对象的行为, k时刻系统的行为数据为X (k) 。
对于采用悬臂浇筑施工的连续刚构可以用各节段的预留拱度调整量来建立GM (1, 1) 模型。
设有各节段初预留拱度理论计算值序列
对应的有实测预留拱度值序列
根据X、Y建立误差序列
δ (k) =[δ (1) , δ (2) , …, δ (n) ] (3)
元素δ (k) =x (k) -y (k) +c (k=1, 2…, n) (4)
其中c为非负化常数, 其值可以取x (k) -y (k) 的负数中绝对值最大者。δ为数据序列。建立GM (1, 1) 模型, 确定各项参数, 并进行参数识别与调整, 以确定下一节段预留拱度调整量。
下一节段立模时的预留拱度为
式中:x (k) 位于原定理想状态在第k节段的预留拱度计算值。
7 结语
(1) 大跨径连续刚构桥的施工控制应从线型控制、结构应力控制、结构稳定性控制方面着手, 其中又以线型控制为主。
(2) 进行施工控制, 首先要有一个完整的施工监测系统, 对施工中桥梁的实际状态进行跟踪观测。只有这样才能为参数调整和反馈控制提供基本数据。此外, 正确的结构计算结果、必要的建材力学性能试验、以及可靠的预测反馈系统是大跨径连续刚构施工控制的根本保证。
(3) 灰色预测是用灰色模型GM (1, 1) 进行的定量预测, GM模型对数据作累加生成, 使其内在的规律性得到强化。以关联度分析作系统分析即对动态过程的发展态势作系统分析。可以通过后验差检验模型的精度, 用残差模型修正模型的预测结果, 直到符合要求。
(4) 理论分析和实桥工程应用都表明灰色预测控制系统不仅可以对大跨径连续刚构桥的施工进行控制, 而且方法简单、效果可靠。
摘要：结合大跨径连续刚构施工监控, 采取有效的施工控制措施, 保证桥梁建成后的线形状态。
关键词：大跨径连续刚构,施工控制
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