【桥梁施工控制的影响因素分析】道路与桥梁施工质量与安全控制

来源:人文社科 发布时间:2019-03-12 05:39:42 点击:

  交通运输是经济建设的命脉,近年来我国经济建设的快速发展促使着桥梁结构向高强、轻型、大跨度的方向发展。为了充分发挥结构潜在的承载力,充分利用建筑材料的强度,力求工程结构的安全度更为科学和可靠,同时也给桥梁施工提出了更高要求。本文首先阐述了桥梁施工控制与质量控制的关系,分析了桥梁施工控制的多种影响因素,最后给出了施工控制中必不可少的优化技术,以供参考。
  
  1 桥梁施工控制与质量控制的关系
  
  桥梁施工质量控制就是按照施工图纸、规范标准及相关法规对桥梁工程施工进行全过程的检查、监督和管理,及时发现影响工程质量的不利因素,采取措施,消除质量隐患,从而保证桥梁工程的施工质量和使用安全。该项工作需要施工企业、监理单位及政府监督机构密切配合,协同合作来实现。而桥梁的施工控制则是通过监测施工中桥梁结构的内力、变形及稳定性参数的变化情况来实施施工调整和控制,使桥梁结构在施工过程中一直处于最佳的受力状态,从而保证桥梁施工的安全及成桥符合设计和相关规范的要求。该项工作通常是由施工企业或专业检测单位来完成。综上可知,桥梁施工控制与桥梁施工质量控制的基本目标是一致的,它们都是为了保证桥梁的施工质量。桥梁施工质量控制属于“微观控制”,而桥梁施工控制则属于“宏观调控”,是桥梁施工质量控制的补充前提。
  
  2 影响桥梁施工控制的因素
  
  2.1、结构变形的控制
  由于施工荷载及结构自重的影响,任何结构在施工过程中都会产生一定的形变,再加上施工测量控制中难免出现的各种误差,施工成形后的结构与设计尺寸不可能完全一致。尤其是,桥梁工程属于长线型工程,施工条件较为复杂,施工过程中更易产生各种变形,使桥梁结构的实际位置状态偏离设计状态,并最终可能造桥梁难以顺利合拢,或成桥线形与设计线形存在较大的偏差。因此,有必要对桥梁施工中的变形进行控制,使施工中桥梁结构的位置状态与理想状态之间的偏差在容许范围内,确保成桥线形状满足设计要求。诚然,桥梁施工质量的优劣需要依据法定的质量标准来检验和评估,施工控制工作的成效也需要用一定的标准来检验,一般可采用误差容许值来评判。施工前期要依据结构形式确定合适的几何控制变量及各自的误差控制标准。误差控制值的确定需要考虑桥梁的规模、跨径布置及施工技术难度等因素,目前还没有统一规定,需根据相似体桥梁工程的施工控制经验来确定,或者通过有限元分析等研究手段来确定。
  
  2.2、结构应力的控制
  结构应力控制的好坏通常对结构的外观影响不大,因此难以通过外观检查来评判。结构的应力状态跟结构的强度安全直接相关,如果实测到的应力状态严重偏离设计应力状态,结构的安全状态将会受到严重的威胁,可能导致拆除后重新施工。因此,对桥梁结构应力的监控也是桥梁施工控制工作的重点,需要做出详细的技术控制措施。以桥梁施工中的预应力施加工艺为例,施工中应采取如下技术控制措施:钢绞线进场后,施工单位应配合监理单位应进行分批验收,检查有无损伤、锈蚀和油污,允许存在轻微浮锈,但不允许出现肉眼可见麻坑;箱梁两端同时分级加载,每级加载吨位为张拉力的20%,逐步达到设计张拉吨位,并测量伸长值;张拉至设计值后,钢绞线的伸长值与计算值的误差应控制在±6%以内,以满足张拉吨位与伸长值双控要求;滑丝断束中不应超过一根,同一截面不超过钢丝总数1%,每束滑丝不超过该束伸长值2%;钢绞线锚固后,工作锚以外保留5cm,多余用砂轮切割机切掉,用水泥包封。
  
  2.3、结构稳定性控制
  如上所述,桥梁结构属于长线型结构,稳定性设计在桥梁设计中占有重要地位,施工中的稳定性控制决定着桥梁设计的成败和施工的安全,与桥梁的强度控制有着同等重要的意义。迄今为止,桥梁施工中由于失稳发生破坏的例子不胜枚举,最典型的一个实例是加拿大的魁北克桥。该桥在南侧锚定桁架即将架设完时,由于悬臂端下弦杆的腹板翘曲而突然发生崩塌坠落。我国四川州河大桥也因悬臂体系的主梁在吊装主跨中段时承受过大的轴力而发生失稳破坏。因此,桥梁施工过程中不仅要严格控制变形和应力,也要严格控制桥梁构件的局部稳定性和桥梁结构的整体稳定性。目前,工程师只是重视设计阶段的稳定性计算校核,施工中稳定性的监测还缺乏全面的认识和可靠的手段。尤其是对于大跨径桥梁,动荷载变化的监测技术还远不成熟,快速响应系统还有待于开发和应用。因此,应建立一套全面的监控系统,对桥梁结构进行终身监控,确保桥梁安全施工,安全运营。桥梁的稳定安全系数是衡量结构安全的重要系数,应严格按照现行规范规定执行。
  
  2.4、结构安全性控制
  桥梁结构安全性控制是桥梁施工控制的重要内容,因为只有保证了施工的安全,才能谈得上其它控制。反过来,只要做好了桥梁变形控制、应力控制和稳定控制,桥梁施工的安全性控制也就能够得以实现。由于桥梁结构形式的不同,影响施工安全控制的因素也会有所不同。在实际桥梁施工控制中,应根据桥梁自身的结构形式和具体地质条件,科学设计安全控制的重点。
  
  3 施工控制中的优化技术
  
  对于任何地质条件,桥梁设计方案都不是唯一的,可以选择多种方案。桥梁施工方案也有多种,这就为施工优化提供了可能。施工优化技术就是结合施工技术条件和甲方的要求,从多种方案中比较确定一种最优的施工方案。开展施工优化,第一步就是要确定优化变量,即自变量。第二步是建立优化目标函数,即确定因变量。优化方案的确定是通过改变自变量的取值取得目标函数的最佳结果,从而确定最优方案。在桥梁结构施工优化设计中,一般以桥梁结构几何尺寸为优化变量,以桥梁结构重量最轻、造价最少或工期最短为施工优化的目标函数。对于大跨径桥梁,由于施工过程极为复杂,再加上结构几何非线性及材料非线性的影响,仅采用“倒退分析”往往不能完全反映结构的真实状态。为避免这种技术缺陷可能造成的安全隐患,施工优化中可将施工中结构的状态变量与成型结构状态的目标直接联系在一起,使结构状态变量与目标状态之间建立起解析的函数关系,其中关键的是把影响目标及约束条件的状态变量取在施工期结构之中,这样就形成了成桥状态优化分析的基本思路。
  
  4 结束语
  
  桥梁施工控制技术首先要确保施工中结构的安全,其次是保证结构的线形和内力在规定的误差范围之内。为了达到上述的目的,就要求有一套完整的、足够精度的控制系统来测量挠度、应力和转角等,以便将桥梁的施工控制与成桥理想状态相沟通。

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