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经济论文

关于桥梁施工监测与控制问题的探讨

时间:2014-09-25 20:44 所属分类:经济论文

摘 要: 文章简单介绍了桥梁施工监测与控制的目的、方法以及措施,结合工程实践,以拱式桥梁施工为例,提出了桥梁施工的控制措施。

  摘 要: 文章简单介绍了桥梁施工监测与控制的目的、方法以及措施,结合工程实践,以拱式桥梁施工为例,提出了桥梁施工的控制措施。

  关键词: 桥梁施工;监测;控制措施;

  引言

  随着人类社会的发展和经济的进步,人们对道路交通的需求也越来越高,从而对桥梁的规划、设计、施工和运营管理提出了质的提高。由于桥梁工程所处的结构型式、自然环境、施工方式等各不相同。因此,针对桥梁结构所具有的不同的特点,对桥梁施工控制的内容和方法的研究,就显得十分有必要。

  1施工监测与控制目的

  施工控制的目的就是为了在全桥施工完成后,主拱结构的线形和桥面系线形达到设计理想的线形,并且使主拱结构的内力(或应力)分布与设计理想的内力状态相一致。施工监测的目的就是在全桥上部结构施工过程中,通过监测主拱结构的应力以及主拱结构的变形,来达到及时了解结构实际行为的目的。根据监测数据,首先确保主拱结构的安全和稳定,其次保证结构的受力合理,为大桥安全、顺利的建成提供技术保障。

  2施工控制方法

  钢筋混凝土拱桥,施工中每个工况的受力状态达不副设计所确定的理想目标的重要原因是计算模型中计算参数的取值问题,主要是钢筋混凝土弹性模量,材料的容重和徐变系数与施工中实际情况有一定的差距以及环境温度、临时荷载的影响。要得到比较准确的控制调整量,必须根据施工中实测到的结构应力来修正计算模型中的这些参数值,以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后,自动适应结构的物理力学规律。在闭环反馈控制基础上,再加上一个系统辨识过程,整个控制系统就成为自适应控制系统。当测量到结构的受力状态与模型计算结果不相符合,通过将误差输入到辨识算法中调节计算模型的参数,使模型的输出结果与实际测量到的结果一致。得到修正的计算模型参数后,重新计算各施工阶段的理想状态,这样,经过几个工况的反复辨识后,计算模型就基本上与实际结构相一致了。在此基础上可对施工状态进行更好的控制,这也是我们目前常用的控制方法。桥梁的施工控制是一个预测——量测——识别——修正——预测的循环过程。施工控制的要求是首先确保施工中的结构安全,其次是保证结构的内力合理和外形美观。为了达到上述目的,施工过程中必须对主拱结构内力和主拱标高进行双控。

  3施工控制特点

  在各种桥梁中,拱式桥梁结构形式与施工方法均为最多,在不同的施工方法下,其施工控制也各具特点。总体来讲、拱式桥梁施工控制分为两个阶段:一个阶段是主拱圈形成阶段;另一个阶段是拱上结构形成阶段。在主拱圈形成阶段的施工控制中,影响控制的主要因素是主拱圈形成方式。主拱圈的形成方式主要包括下列几种:(1)在支架上形成,其中又分为常见的、大量的外置式拱架上形成和大跨径钢筋混凝土拱桥采用的埋置式拱架(劲性骨架)上形成两种;(2)预制吊装方式形成;(3)悬臂浇注(拼装)方式形成;(4)转体方式形成等。

  对于外置式拱架施工,拱架一经形成。在施工中就基本上不容人为改变(主要指拱架顶面线形与标高)。所以,要求对拱架预拱度及其设置方式作出较准确预测。拱架形成后的施工过程控制重点则在于拱架与先期形成的拱环的结构行为的监测与控制。对于埋置式(劲性骨架)施工,其骨架是拱圈形成的基准,所以,必须对骨架的无应力加工和形成后的状态(特别是几何状态)作出正确预测,把好控制的第一关。在骨架形成后进行的施工,实际上是一种自架设方式,拱轴线形成与内力状态随着拱圈的逐渐形成不断变化,考虑到在拱圈形成后的调整余地很小,所以,对施工过程中跟踪控制就显得非常重要。对于预制吊装施工。包括上述劲性骨架的形成,由于预制拱段形成后,在吊装过程中拱段几何状态(轴线长度)难以改变,同样需对拱段无应力加工状态作出正确预测。考虑到预制吊装旋工系通过多段拱肋在空中组装而定完成的,在什么样的状态下进行拱段接头处理以及处理到什么程度(固结还是临时固结)将直接影响成拱状态。若考虑拱圈一次成型,则必须把握好接头连接时机与结构状态。若考虑在成拱前作一定调整,则应使其具有调整的余地。另外,拱肋在吊装过程中的稳定性控制是不可忽视的。对于悬臂施工这种自架设方式,其特点与悬臂施工梁桥一样,已成结构具有不可调整性,所以,对其进行预测控制是必不可少的。对于转体施工,在成拱前拱圈结构已形成(两部分),结构在离支架的状态要特别予以注意。在转动期则重点在于状态监测、合拢时机以及需否作技术处理对形成拱后的受力状态影响较大,所以需作好控制。

  以上所述的主拱圈形成特点包括所有有外部推力的上、中、下承式简单体系拱和桁架拱,对于无外部推力的系杆拱圈的形成,伴随着系杆拉力的逐渐增大,在某个特定状态下,该拉力必须“恰到好处”,从而使之成为施工控制的另一个重点,且将一直延续到桥梁的完成。在拱上结构形成阶段,不论哪种形式拱桥,其拱圈的最终受力与变形状态一般是确定的,但拱圈在施工过程中的受力与变形状态以及稳定将直接取决于拱上结构的施工顺序,稍有不小心,就可能使拱圈在施工过程中发生破坏,所以在此阶段的施工控制质量实质是被动监测与调整。

  4桥梁施工的控制措施

  (1)加强对地质的勘探工作,由于地质构造复杂多变、气候环境恶劣等因素的影响,导致桥梁在设计所遇到的河段情况大多较为复杂,为了保证桥梁工程在稳定的地质基础上,尽量避开不利的地质段,在对桥梁进行勘察设计时,如过遇到不适何建造的地质状况,就要采取相应的措施来保证施工的进行。在施工过程中,若发现现场的地质情况与勘测设计报告不同时,应根据具体情况进行补充钻探。

  (2)工程质量责任制,我们要明确工程各参建单位的责任和相应责任人;明确现场施工、监理单位在桥梁施工质量控制工序中的责任人,并认真做好工序交接和记录签名工作;明确质量目标,建立健全的管理制度,规范质量管理程序,使日常的施工质量管理工作做到有章可循。

  (3)抓好设计环节,加强对施工图设计的审查力度,科学地对设计方案进行比选和优化,保证必须的审查周期,避免流于形式下。施工单位要根据该工程实际情况编写科学的施工组织设计,对重要工序、关键部位应编写专门的施工技术方案并报监理单位审查看是否通过。

  (4)施工过程标准化,加强对混凝土生产、运输、浇筑、养护等环节施工质量的控制,严格按照规范要求进行组织施工。认真制取相同数量的试件与结构在相同的环境下进行养护,定期检查试件强度以指导施工。雨天施工时应注意要增加对骨料含水率的测定次数并据以调整骨料和水的比例。在对混凝土配合比的设计过程中,应注意对砂石材料的质量检验,注重其坚固程度。对于在支架上浇筑混凝土的时候,应设专人检查支架、模板有无变形和位移,并认真做好检查记录,分段浇筑时应预先作出设计,消除支架沉降不均造成的影响。

  (5)加强试验检测工作,对预应力筋的锚具、夹具和连接器在产品进场验收时,除对外观检查、硬度检验外,施工单位应组织施工、监理对同一生产厂家的产品按进场批次各进行一次静载锚固性能试验,以保证材料的质量达到其要求。要做好外加剂材料的物理防护工作,对于失效的产品坚决不允许使用。实践证明,要建造好一座混凝土桥梁,首先要选用优质高强钢材和高强混凝土,且必须掌握施工工艺。所以,试验检测应切实保证科学地、公正地、正确地按照相关规范、标准、规程、试验细则及有关程序进行严格的操作,使试验的结果具有科学性、准确性、可靠性、真实性,所提供的检测数据力求科学、经济、合理,以便于对整个工程质量进行有效监督和管理。

  (6)强化桥梁质量通病的防治,重点要对连续箱梁的裂缝、伸缩缝与桥面高差指标达不到合格率、钢筋的保护层厚度不足等问题进行预防和治理,建设单位应在工程开工前组织设计、施工、监理单位编写相应质量控制要点,并贯彻到施工现场的技术人员身上,从而保证工程的质量。桥梁施工中出现质量事故或异常情况,有关单位应及时按照有关规定程序进行报告和处理。不合格工程要坚决返工。对于涉及结构安全的问题,必须科学论证、处理措施实施完成之后应进行桥梁荷载试验验证,确保桥梁工程的质量。

  结语

  施工控制不仅仅是在建桥中的安全系统, 也是桥梁运营中的安全性和耐久性的综合监测系统。随着交通事业的发展, 交通流量、荷载等级、行车速度等要求必然提高, 还有一些不可预测的自然因素也将会危及桥梁自身的安全。若是在建设桥梁时进行了施工控制, 并预留长期观查点, 将会给桥梁缔造终身安全监测的条件,给桥梁营运阶段的养护工作提供可靠的、科学的数据, 给桥梁的安全使用提供可靠性保证。

  参考文献:

  [1]陈宝春.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,2009.

  [2]罗娜.桥梁工程概论[M].北京:人民交通出版社,2006.

  [3]肖建平.桥梁工程施工[M].北京:机械工业出版社,2007.

  [4]卫申蔚.桥梁工程施工技术[M].北京:人民交通出版社,2008.

  [5]李亚东.桥梁工程概论[M].成都:西南交通大学出版社,2001