線形控制技術在大跨度懸灌連續梁施工中的應用

摘要：隨著我國交通網絡的發展，大跨度懸灌連續梁的施工越來越多，在交通網絡中作用也越來越明顯，但在施工中也發現了一些問題。線形控制能有效提升橋梁結構的穩定性，對前期的技術設計和后期的工程施工具有重要意義。文章對線形控制技術在大跨度懸灌連續梁施工中的應用進行了探討。

關鍵詞：線形控制技術；大跨度懸灌連續梁；橋梁施工；交通網絡；橋梁結構 文獻標識碼：A

中圖分類號：U215 文章編號：1009-2374（2015）16-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.050

結構受力是否合理、線形是否平順是衡量橋梁是否穩定的標準，也是線形控制的主要對象。在大跨度懸灌連續梁施工進行線形控制，不僅能確保施工中成橋狀態符合設計要求，還能降低運營中病害的出現幾率，以便經濟合理、安全可靠，這既是江西某大跨度懸灌連續梁線形控制的目標，也是本文論述的要點所在。

1 線形控制技術在大跨度懸灌連續梁施工中的應用

1.1 線形控制的目的與原則

大跨度懸灌連續梁是一種復雜的超靜定結構，在施工的過程中會經歷多次體系轉換，結構單元的荷載、數量也會發生相應的變化。線形控制的目的是提升施工的穩定性，保證工程質量。影響施工穩定性的因素有應力變化、溫度差異等，降低甚至消減不利因素的影響是線形控制的關鍵。隨著線形控制手段和技術的成熟，線形控制逐漸形成了一套科學、合理的系統，實現了對施工過程中結構的變形以及內力、應力等情況實時監控和管理，對具體的施工提供了重要的參考意見，使得橋梁的結構受力狀態、成橋線形符合設計要求。線形控制原則如下：（1）懸臂段合攏相對高差控制在20mn以內；（2）橋面預拱度應滿足設計混凝土徐變年限內的徐變變形要求以及1/2活載、二期恒載作用；（3）以截面的應力和內力為主要控制對象；（4）橋面線形調整引起的橋面墊層厚度的絕對值要符合設計要求。

1.2 線形控制方法

1.2.1 施工過程模擬分析。實施模擬分析的首要任務是根據工程的實際情況建立理論模型，然后把各施工階段的徐變、預施力、荷載、收縮等信息輸入，在對結構各階段的內力和撓度進行計算時可把兩邊跨端視為鏈桿支承，三個墩底視為固結，各主梁離散成單梁單元，先進行前進分析計算，再進行倒退分析計算，這是橋梁線形控制的理論基礎。江西省某大橋的模擬分析運用了大型空間有限元軟件進行施工仿真計算，在施工監控中發揮了巨大的作用。

1.2.2 參數調整理論。理論期望值是設計參數調整的依據，理論期望值由仿真數值模型產生，是施工中結構線形或內力的實測值修正后的結果，可通過不斷調整施工中內力和撓度，來降低理論期望值與實測值之間的偏差，以便同時控制撓度和內力，確保施工的穩定性。灰色預測值由誤差估計值和理論值相加所得，誤差估計值可根據誤差序列的函數模型進行計算，把實測值帶入到誤差函數中求出誤差估計值，然后根據各控制點的標高理論計算值對灰色預測進行控制。在連續剛構橋懸臂施工中，線形誤差一旦形成就很難糾正，所以應在施工中嚴格控制線形誤差。

1.3 線形控制的主要內容

1.3.1 高程線形控制。人工網絡神經（BP網絡）法、自適應控制法、卡爾曼濾波法等是高程線形控制的主要方法。由于更容易理解和掌握，自適應控制法在我國的應用較為普及，也是該工程采用的控制方法。現具體介紹如下：

第一，箱梁理論標高的計算。預拱度線形、目標線形、箱梁線形的設計是線形控制的前期工作，只有確定箱梁三條理論曲線后才可運用預拱度曲線來計算出箱梁立模標高：

Hi立模=Hi設計+fi1/2靜活載+fi后期徐變+Fi竣工

式中：Hi設計由設計方提供，為第i階段的設計標高；fi后期徐變可通過結構計算求得，為橋梁竣工后由于混凝土后期徐變引起的變形；Hi立模為第i階段的立模標高；fi1/2靜活載為橋梁承受1/2靜活載所引起的變形；Fi竣工由施工操作產生，某點從立模之后就產生結構變形，直至施工結束，這種變形才會停止。

準確放樣立模標高是標高控制的前提條件，如果理論模型與實際相吻合，那么在節段施工時，控制目的就很容易實現。不過如果理論模型與實際不相吻合，可對理論模型進行修正，對計算參數進行調整，重新評估實際的變形規律，通過調整立模標高來消除理論和實際的偏差，實現對橋梁的有效控制。

第二，箱梁理論撓度測試方法。在本次施工中，為了滿足了線形控制的各項要求，抓住了線形控制的關鍵階段，對每個箱梁懸臂澆筑階段進行四次量測，這是充分考慮以往施工經驗的結果：（1）節段混凝土澆筑完；（2）張拉預應力筋后；（3）張拉預應力筋前；（4）掛籃移動后。

第三，箱梁預測標高、參數識別和實測數據處理。箱梁預測標高、參數識別和實測數據處理三者相互關聯，是線形控制的三個階段，三階段測量的位置和內容如圖1所示。進行參數識別的目的是消除理論值和實測值的偏差，是設計參數經控制計算模型分析的結果，有利于準確把握施工中的結構內力、變形值。進行預測標高的目的是提升參數識別時分析實測數據的準確性和可靠性，其基于參數識別，對于溫度影響，解決方法是撓度變形與溫度對比量測。進行實測數據處理的目的是對疑問數據進行復查、復測，以保證數據準確、可靠。

第四，溫度變化對高程線形的影響。在施工的過程中，溫度是在不斷變化的，且無規律，而溫度變化又會影響到實測數據，所以說要精確計算溫度變化的影響幾乎是不可能的。不過，為了盡量降低溫度變化對高程線形的影響，還是要加強溫度變化的研究，盡量選擇溫度穩定、影響較小的時間段進行箱梁施工，確保筑模標高的準確定、穩定性。

1.3.2 應力控制。實施應力控制的第一步是根據結構分析確定應力監控的對象，然后對現場實測值和理論計算值進行分析和比較，并根據二者偏差采取相應的處置措施，建立安全預警處理機制，通過不斷調整計算模型，確保關鍵截面的結構安全，以達到應力控制的

目的。

2 結論

2.1 對大跨度懸灌連續梁施工進行線形控制的必要性

在實際的施工中，設計的預拱度一般不會符合實際施工需要，而線形控制能對前期的工程設計的修正提供參考意見，更重要的是能對具體的施工進行指導，使施工人員和工程設計人員能深刻認識到大跨度懸灌連續梁的受力及變形特點。線形控制不僅能及時解決施工中出現的問題，還能把潛在不利因素的影響降到最低，使的檢測、分析、控制體系化，對提升大跨度懸灌連續梁的設計水平、施工水平以及施工的穩定性具有較高的應用價值。

2.2 線形控制技術有待更深一步研究和完善

除了積極借鑒、學習國外的線形控制技術外，還應加強線形控制分析軟件的研發，提升線形控制的科學性、專業性，這既是提升檢測準確性的要求，也是降低工作量，減少人工成本支出的實際需要。此外，對溫度因素的研究較少，還無法從根本上降低溫度對箱梁撓度的影響，相關技術亟待完善。

2.3 線形控制工作應向橋梁運營階段延伸

除了在施工過程中進行控制外，還應把線形控制工作延伸到橋梁運營階段，不僅能有效提升工程的使用壽命，還能促進線形控制技術和手段的完善。此外，在橋梁運營期間監測內力和撓度，能對病害和隱患問題進行及時預報，降低病害對橋梁的影響。

參考文獻

[1] 呂聰.客運專線大跨度懸灌連續梁施工線形控制技術[J].科技創新導報，2013，（2）.

[2] 曹偉，吳勇，彭曉濤，等.大跨度混凝土連續梁橋施工線形控制技術[J].山西建筑，2013，39（8）.

作者簡介：朱光宇（1981-），男，山東兗州人，中鐵十四局集團第五工程有限公司工程師，研究方向：工程施工。

（責任編輯：陳 倩）