預應力混凝土連續箱梁橋施工關鍵控制技術研究

余金懷

(重慶甲多公路設計咨詢有限公司)

1 施工關鍵控制的影響因素

1.1 預應力連續箱梁的結構參數

連續箱梁的結構參數對于橋梁的控制來說是非常重要的因素。連續箱梁的結構參數主要包括箱梁結構的尺寸、容重、彈性模量等因素，是結構進行模擬分析時的資料，其準確性會直接影響模型分析結果的準確性。

1.2 施工過程中的監測

施工監測包括應用、變形監測，是施工控制中最常見的手段之一。由于施工中測量的方法、儀器的安裝、數據的采集等都是存在誤差的，因此監測也是存在誤差的。這種誤差不但可能使控制值不吻合的數據變得比較吻合，也有可能將結構較好的狀態調整為較差的情況。所以在進行監測是要盡量使其可靠性得到保證。

1.3 預應力連續箱梁橋的結構仿真分析

不管連續箱梁結構是采用怎樣的方法進行分析，建立模型和仿真分析都是必不可少的。但是建立模型時由于結構簡化而造成的誤差，包括邊界條件處理、各種假設等，需要進行大量的控制工作，盡量減少連續箱梁橋模型誤差對于結果的影響。

1.4 施工環境中溫度的變化

施工環境中溫度的變化對于連續箱梁橋的變形、受力等都會產生很大的影響，由于不同的時間段溫度是不同的，所以在進行結構的應力、變形的量測時會使測量的結果不同。倘若在施工控制時沒有考慮這項因素，結構的真實數據就很難獲得，進而難以保證結果在控制過程中是有效的。所以在施工控制中考慮溫度變化顯得尤為重要。日照溫差、季節溫差等因素引起的溫度變化是無法控制的，很難得到溫度的實際變化情況。如果需要在控制中考慮溫度的影響將會變成非常復雜的過程，所以一般是將溫度的理想狀態控制在特定的溫度，從而相對排除溫度變化對連續箱梁橋結構的影響。采集控制所需實測數據的時間可以定在一天中的溫度變化較小的凌晨。

1.5 預應力連續箱梁橋施工的工藝

預應力連續箱梁橋的施工會直接影響到控制目標是否能夠實現。所以在預應力連續箱梁橋的施工中施工工藝必須符合控制的要求，還要考慮在不是很理想的狀況下構件安裝、構件制作等因素造成的誤差，從而保證預應力連續箱梁橋的施工狀態一直在控制范圍內。

2 施工關鍵控制技術的任務

2.1 施工過程中幾何變形的控制

無論采用怎樣的施工方法，預應力混凝土連續箱梁橋結構在施工過程中總會產生變形，變形如果超過容許范圍就很容易使得預應力混凝土連續箱梁橋結構在施工過程中的實際位置偏離，從而導致橋梁難以合攏等不利情況的出現，所以在施工過程中必須對橋梁實施控制，使橋梁結構在施工中的實際狀態與設計要求達到的狀態之間的偏差在容許范圍之內。

2.2 施工過程中應力的控制

結構在施工各個階段中以及最終成橋以后的受力狀況與設計要求是否一致是施工控制要明確的關鍵問題。一般通過測試各結構的應力來得到橋梁的實際受力狀態，若發現實際受力與理論受力狀態的差別超過容許值就要檢查原因，調整結構并且在下一施工階段適當調控，使結構在安全范圍之內。結構受力狀況監控比結構變形要復雜的多，但是結構受力狀況往往比變形更容易造成結構的危害，不利的情況下可能會發生結構破壞，所以，必須對結構的受力狀況進行實時的嚴格檢查和管控。目前，規范對應力控制的具體內容和精度要求還沒有具體的規定，往往需要根據結構實際狀況來確定。

2.3 施工過程中穩定的控制

預應力混凝土連續箱梁橋結構對于穩定的控制是非常重要的。如果控制不好，嚴重時會影響到橋梁的整體安全，橋梁結構必須考慮穩定問題，穩定問題往往是起控制作用的，它與橋梁的強度有看同等的甚全更重要的意義。

3 預應力連續箱梁橋施工關鍵控制技術的主要分析方法

3.1 施工過程控制的分析方法

施工控制的分析方法是依據預應力混凝土連續箱梁橋施工過程中受力變化、變形的時間先后順序包括前進分析法和倒退分析法。前進分析法以施工過程中橋梁的前一個結構變形和受力狀態為基礎，對下一個施工狀態的變形和應力分析提供依據。倒退分析法則是前進分析法的逆過程，以橋梁成橋狀態為基礎，逐步模擬和分析前一狀態的變形和應力。

3.2 灰色系統控制分析方法

灰色系統控制分析方法是以我國鄧聚龍教授于1982年在他的著作《灰色控制系統》中提出的灰色系統理論為基礎的，他是灰色系統理論的奠基者。

灰色系統理論是以灰關聯空間為基礎的分析工具，它利用現有的數據和已有的案例為原型，通過灰過程及灰生成對現有的數據進行數據再加工與處理，建立灰微分方程即灰模型(GM 模型)為基礎的模型系統，來預測未來系統發展變化的一種分析方法。

灰色系統控制分析方法一般用于比較復雜的結構中，對與預應力混凝土連續箱梁橋的施工非常的合適，是以某一階段的結構狀況和已有的數據對未來階段的一種預測。通過本階段的標高誤差來推斷或評估出下一階段的標高或變形等，通過恰當和相對準確的推算值來確定下一節段的立模標高，使接下來的結構實際狀態符合結構的設計要求狀態。

灰色預測是用灰色模型GM(1，1)進行的模擬推算，GM模型對數據作累計生成，強化結構和各階段的內在關聯，通過個階段關聯度的分析、對比、推算，得出動態過程的發展趨勢。然后按照模型的精度要求，得出需要的結構數據，再利用殘差模型修正推算結果，直到符合結構要求。

4 施工關鍵控制技術體系

綜合以上施工控制的影響因素、控制任務以及分析方法，我們得出施工關鍵控制技術體系。

橋梁初期階段:在施工前對橋梁施工過程及結構分析的基礎上，預報第一個節段的立模標高(搭設臨時支架施工)，并開始該節段的工作，然后掛籃施工，可以根據掛籃的變形計算值和倒退分析方法得出的估算值，預報后面各段的立模標高，在通過若干個依次循環的測量數據的基礎上，對結構進行參數識別。匯總上述幾個循環的實測變形結果和相對誤差，對混凝土的容重和彈性模量等參數進行識別和確認。修改模型的計算參數，然后重新計算其他個施工階段的目標值，如果所有階段的受力狀態仍能滿足設計要求，并且已經施工完成的梁段的標高誤差也在容許范圍以內，可以將此目標值作為接下來各施工階段的可控目標文件;橋梁施工中后期:通過各要求參數的估值和分析調整后，必須同時考慮盡可能的減少各種非確定性因素的影響，運用灰色控制分析方法，對最后幾個階段的立模標高進行預測及控制。施工控制技術體系流程如圖1 所示。

5 結 論

(1)預應力混凝土連續箱梁橋的施工關鍵控制應該綜合結構參數、施工監控、結構計算分析模型、溫度變化、施工工藝的影響。

(2)灰色系統控制分析方法可以對預應力混凝土連續箱梁橋的施工進行控制，而且方法簡單，效果顯著

(3)施工關鍵控制技術體系能夠有效的推算施工中各階段的預期數據。

圖1 施工關鍵控制技術體系

［1］彭衛.預應力混凝土連續箱梁橋防裂設計［M］.北京:地震出版社，2006.

［2］向中富.橋梁施工控制技術［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［3］陳仲先，金初陽，王崇旭，陳耀華.廈門海滄大橋東錨錠溫控監測與溫控效果［J］.橋梁建設，1999，(2).

［4］徐岳，張勁泉，鮮正洪.懸索橋施工控制方法的研究［J］.西安公路交通大學學報.1997，17(4):46－50.

［5］劉來君.大跨徑橋梁施工控制小確定因索分析［D］.長安大學壩士學位論文，2002.

［6］鄧聚龍.灰色控制系統［M］.武漢:華中理工大學出版社，1993.

［7］方志，劉光棟，王光炯.斜拉橋施工的灰色預測控制系統［J］.湖南大學學報，1997，24(3):74－81.

［8］張永水，顧安邦.灰色系統理論在連續剛構橋施工控制中的應用［J］.公路，2001，3(6):42－44.