懸臂澆筑大跨度預應力混凝土連續梁橋施工控制的研究

吳云香 王龍偉

（1.長春市市政工程設計研究院， 吉林 長春 130033；2.長春市海威市政工程設計有限公司， 吉林 長春 130033）

0 引言

現今我國的橋梁施工技術已經逐漸趨近于成熟，越來越多的大跨度混凝土橋梁出現在人們的視野中。如今的橋梁施工中，懸臂澆筑是最為常見的一種方式，由于橋梁建造過程中，橋梁的結構一直處于變化當中，外界溫度、濕度、混凝土收縮等因素都會導致橋梁結構產生變化，因此，為了確保橋梁結構的穩定性，需要對施工進行嚴格的控制，其中主要包括線形控制、內力控制、穩定控制等等，本文主要對這幾種控制方式進行了簡要概述，同時通過實例解析了施工控制技術的重要性，希望能夠推動我國橋梁行業的發展。

1 大跨度預應力混凝土連續梁橋懸臂施工控制的簡要概述

現今我國的橋梁建造水平已經位居世界前列，并且仍舊處于高速發展時期，基于我國橋梁建造技術水平較高，因此近年來各類工藝結構復雜的大跨度橋梁成為了建筑熱點，越來越多的研究人員開始致力于大跨度橋梁的研究。由于大跨度橋梁的結構剛性大，并且在受到外力作用的時候不易發生形變，整體性能較高，因此在進行混凝土澆筑時，能夠充分發揮混凝土的作用與優勢。大跨度預應力混凝土連續梁橋與普通梁橋相比，穩定性有著明顯的提高，同時橋面弧度較為平緩、伸縮縫較小，這樣能夠極大程度的提高橋梁的穩定性[1]。與此同時，有效的施工控制能夠確保橋梁施工期間安全性，在施工期間采用變截面施工，由于其抗扭剛度大、動力特性優良、承受偏載受力均勻等優勢，能夠保障橋梁有足夠的力對應外來的壓力，其施工控制內容主要包括了以下幾方面：

其一，幾何控制。在施工過程中，由于外力作用可能會使橋梁結構發生形變，如果這個形變超出了合理的范圍，那么就會對后續的施工產生影響。因此，對橋梁施工做好幾何控制是極為重要的。在橋梁施工期間，對其結構主體進行幾何控制，能夠確保其后續施工能夠順利進行，同時還可以確保橋梁施工情況符合設計需求。為了確保幾何控制工作能夠順利進行，需要制定合理的誤差波動范圍，成橋后線性波動范圍控制在 50mm以內，合攏相對高差測試需要在 30mm范圍內。

其二，內力控制。內力控制是橋梁施工控制中至關重要的一個環節，如果這項工作沒有妥善處理，那么勢必會影響到工程整體。但是在內力控制方面我國并沒有明確的標準，只能根據實際施工情況進行判定，其中涉及到的內容主要為：1.在自重情況下，橋梁結構應力波動范圍不能超過 5% 。2.施工荷載結構應力波動不能超過5%。3.結構預加應力。這一數值的判定需要結合雙控與管道摩阻兩方面的因素進行考慮。4.斜拉橋拉索張力，誤差范圍在5%以內[2]。

其三，穩定控制。由于大跨度橋梁結構極為復雜，在施工過程中涉及到許多構件，因此在施工時，需要確保各個構件的穩定性，以免牽一發而動全身，影響到工程的整體穩定性。目前我國大部分的橋梁施工企業都已經明確了穩定控制工作的重要性，但是其作用于成橋后的穩定性控制，在施工過程中缺少相關的控制手段。橋梁施工期間，由于跨度極大，因此橋梁荷載在不斷發生著變化，其穩定性也不斷受到沖擊。為了避免施工期間出現構件坍塌現象，需要施工期間構建完善的監控系統，對橋體變形情況以及影響其穩定性的因素進行全面分析。

穩定安全系數是判斷橋梁安全性的一項重要標準，但是在現今我國的橋梁穩定安全系數中，并沒有針對不同條件下、不同橋梁的系數對比，這一方面仍舊有待完善。

2 懸臂施工期間的誤差預測與影響因素

2.1 誤差預測的重要性

在懸臂澆筑施工期間，其實測值與計算值存在的誤差均可以通過施工控制技術進行預測或者是調整，但是在下一階段施工時，經過調整的數值可能會再次出現偏差，這樣極有可能對項目整體的穩定性造成影響。因此，這就需要施工人員能夠在完成現階段的施工以后，對下一階段的誤差值進行分析，同時采取相應的應對措施，從而實現有效的施工控制[3]。

2.2 導致誤差的因素

首先是橋梁的結構參數方面，這是施工過程中需要著重注意的一個問題，同時也是導致誤差產生的因素之一。通過結構參數施工人員能夠判斷下一步的施工方向，如果實際參數與理想參數之間的差距較大，那么勢必會導致工程的安全性受到影響。其次是建筑材料的彈性模量，對通常遇到的超靜定結構來講，彈性模量對結構分析結果影響更大，但施工成品構件的彈性模量總與設計采用值有一定的差別。因此需要及時進行調整。最后是材料的熱膨脹系數，材料的膨脹系數如果超出了標準范圍，將會對橋梁結構造成極為嚴重的影響，因此熱膨脹系數是否標準也成為了施工控制中的重點。

3 大跨度預應力混凝土連續梁橋施工控制研究

3.1 Kalman 濾波法

卡爾曼（Kalman）濾波法最早是由西方學者提出來的，其在將狀態空間概念引入的情況下將信號過程作為白噪聲作用下的線性系統輸出，同時能夠通過狀態方程將其表述出來。基于此種情況，表述信號期間，在標量隨機過程的同時，響亮也處于隨機過程當中。與此同時，還要考慮這一狀態下計算機的運行情況，解決濾波估計問題。在大跨度橋梁施工中，由于其結構狀態往往通過離散數據序列方式的應用進行表示而不是連續表示，對此，在目前大跨度橋梁施工中，更多的是對離散線性Kalman 濾波方式進行應用[4]。

3.2 線形回歸分析法

在大跨度橋梁施工控制期間，需要對其懸臂梁撓度以及懸臂長度、重量進行一元線形回歸性分析，然后根據實際數據構建模型，對其變化規律進行深度分析，這是目前我國在橋梁施工期間較為常用的一種施工控制方式，能夠在一定程度上確保橋梁工程的安全性與穩定性。

3.3 預測控制法

預測控制指的是在施工期間對每個步驟進行有效的預測，結合設計標準對橋梁的承載能力以及結構進行預測控制，從而確保施工的每一個步驟都處于可控范圍內。此種控制方式的不確定性較強，會受到外界因素的影響，因此只能作為一種輔助性的措施，不能對工程整體施工進行控制。

3.4 自適應性控制法

在實現閉環控制的前提下，對設備的理想運行數值與實際運行數值進行對比，如果其偏差超過了標準范圍，那么需要施工人員及時對其進行修整，這樣才能夠確保工程能夠順利進行。自適應性控制法多用于結構復雜的橋梁施工中，能夠極大限度的提升工程的安全性。

4 結語

綜上所述，在建造大跨度預應力混凝土連續梁橋施工期間，為了確保工程的安全性與穩定性，需要工作人員在工程開始前進行全面的實地勘察，確保施工區域內的環境以及地質條件滿足設備的使用需求。盡管現今我國大跨度預應力混凝土連續梁橋懸臂的施工技術已經逐漸趨近于城市，但是在實際應用期間仍舊存在較大的發展空間，需要不斷的對其進行完善，這樣才能夠推動我國梁橋工程的發展。