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1、大跨度拱桥主要施工控制方法研究摘要：近十几年来，钢管混凝土大跨度拱桥在我国发展很快，在工程实践中得到了广泛地应用，不但修建的数目逐渐增多，跨度也在不断增大，这样对施工技术、施工控制的要求也在不断的提高。本文以东湖大桥为工程背景，主要研究钢管混凝土拱桥的施工控制理论，论文从研究钢管混凝上拱桥拱肋的施工方法入手，分析了钢管混凝土拱桥拱肋的施工方法，并从中指出钢管混凝土发展的主要问题是施工问题。并结合东湖大桥的施工研究了钢管混凝土拱桥的施工方法，为施工控制的研究打下基础。关键词：拱桥;施工控制;施工管理1. 概述 在大跨度钢管混凝土拱桥的实际施工中，虽然可采用各种施工计算方法算出各施工阶段的位移值、
2、挠度、预抛高值，但当按这些理论值进行施工时，结构的实际变形却不一定能达到预期的结果。这主要是由于施工中的测量误差、观测误差、安装误差等;或者是由于设计时所采用的设计参数，诸如材料的弹性模量、构件自重、施工临时荷载的条件等，与实际工程中所表现出来的参数不完全一致而引起的。这种偏差随着钢管混凝土拱桥拱肋施工长度的增加，会逐渐累积，必须进行有效的控制和必要的调整。否则，钢管混凝土拱桥的拱肋标高将偏离控制目标，从而会造成合龙困难，并会影响成桥后的线形和桥面行车等使用功能。再说，桥梁实际施工的施工因素造成的影响是设计中无法预见的，要针对具体的情况，在施工过程中进行适当和必要的调整，施工控制正是解决问题的
3、有效途径。 同时，在施工过程中拱桥的安全是十分重要。据统计，拱桥的垮塌事故大多发生在施工过程中，所以，对于大跨度拱桥，包括大跨度钢管混凝土拱桥在施工过程中的变形及受力必须进行施工监控，避免结构在施工过程中出现失稳或过大的应力，而造成事故。大跨径钢管混凝上拱桥建成后，拱轴线是否与设计拱轴线相吻合，受力是否合理主要取决于:施工质量;施工控制技术;设计质量。从某种意义讲，施工控制技术是大跨径钢管混凝土拱桥建设的关键之一，目前，正日益受到桥梁工作者的关注和重视。因此，桥梁在施工过程中必须加强现场施工控制工作。 2. 施工控制方法 2.1 闭环反馈控制 闭环反馈控制作为控制论的一个基本概念，是指被控的输
4、出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。对于较复杂桥型，由于实际施工状态和计算采用模型的参数等状态之间存在差异，随着结构复杂程度的增加、桥梁跨度的增大，在每个施工阶段的积累误差将越来越大，以至不可忽略，否则到施工结束时结构的内力和线形将较显著地偏离设计目标的成桥状态。因此，在施工中的每个阶段出现误差之后，就必须及时识别并加以纠正，而控制量的大小和纠正的措施是必须由误差经反馈计算所确定的，这就形成了一个闭环反馈控制过程。 2.2自适应控制 在闭环反馈控制的基础上，再加上一个系统辨识过程称为自适应控制，整个控制系统就成为自适应控制系统误差识别过程。当结构模型计算结
5、果与测量到的受力状态不相符时，在参数辨识算法中输入误差去调节计算模型的参数，使模型的实际测量到的结果与输出结果相一致，得到修正后的计算模型参数，重新计算各施工阶段的理想状态，结构进行控制按反馈控制方法进行，这样，经过几个工况的反复辨识后，计算模型就与实际结构基本上相一致了，在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。该方法目前被广泛采用，并认为是较合理的施工控制方法之一。 2.3开环控制 对于结构和施工较简单的桥梁常采用开环控制，控制时，一般按照设计施工图进行施工，施工完成后的结构就基本上能达到设计和规范所要求的内力状态和线形。这种控制方法就是一个开环的施工控制过程，与闭环控制相比没有反馈。在开环
6、控制方法中，控制是单向的，并不需要像闭环反馈控制那样根据结构的反应来改变施工中的内力和变形。在各构件的安装和制造精度高，或者结构安装和制造误差的影响不大时，这种方法是方便可行的，大部分中小桥采用的都是这种方法进行施工控制。但这种控制方法没有控制误差和修正误差的能力。 3. 桥梁施工控制结构分析方法 桥梁施工控制时需预先计算结构各施工阶段的内力和变位，确定各施工阶段的结构线形，以使结构能达到最佳设计成桥状态。在实际施工中，桥梁施工控制结构分析方法一般采取倒退分析、前进分析、无应力状态法，以及三者相结合的综合方法，对结构进行计算机实时分析和跟踪控制。 3.1倒装计算 桥梁结构分析的倒装计算法是按照
7、桥梁结构实际施工加载顺序的逆过程进行模拟来进行结构分析计算的方法。采用桥梁结构的倒装计算就是要获得桥梁结构在各施工阶段的理想线形和标高，甚至理想内力。我们可利用桥梁结构的倒装计算法从设计图中给出的最终成桥状态开始，逐步地反过来计算来得到施工各阶段及施工初始阶段的理想状态，从而得到桥梁结构施工初始状态和施工中间各阶段的理想状态。按照分析结果去指导施工，从而使桥梁的成桥状态符合设计线形、设计标高。在桥梁结构的施工控制中，不但控制结构的标高和线形之外，还要控制结构的受力状态，结构的受力状态与线形控制同样重要。根据倒装计算法有这些特点，装计算法能适用于各种桥型结构的施工阶段的结构计算，尤其对以悬臂施工
8、为主的大跨度斜拉桥、刚构桥和连续梁桥。 3.2正装计算 桥梁结构分析的正装计算法是按照桥梁结构实际施工加载顺序来进行结构受力和变形分析。分析结果不仅可用来指导桥梁施工和设计，而且对桥梁施工控制提供了有效的依据。在桥梁结构分析的正装计算中，能较好地考虑一些与桥梁结构形成进程有关的影响因素，如混凝土徐变、收缩问题和结构的非线性问题。正因为桥梁结构分析的正装计算有这些特点，桥梁结构分析的正装计算在桥梁结构的计算分析中占有重要的位置，对于各种型式的大跨度桥梁，首先进行正装计算以了解桥梁结构在各个施工阶段的位移和受力状态。 3. 3无应力状态 法桥梁结构分析的无应力状态法是以桥梁结构各构件的无应力长度和
9、曲率不变为基础，将桥梁结构的施工各阶段的中间状态和成桥状态联系起来，桥梁结构分析的无应力状态法特别适用于大跨度钢管混凝土拱桥和悬索桥的施工控制。由于悬索桥的主要承重结构一一主缆索和大跨度钢管混凝土拱桥的主要承重结构一一主拱圈大都是在工厂加工成型后，再在施工现场桥位处进行安装的，而在工厂加工时，这些构件处于无应力状态，并且在安装时，它们的长度也难以调整。因而如何确定钢管混凝土拱桥主拱圈的加工长度是大跨度钢管混凝土拱桥施工控制的关键之一。 在大跨度桥梁施工控制中，由于桥梁结构材料的时间依存性和结构的非线性问题的存在，桥梁结构分析的无应力状态法、倒装计算法不会正装计算的结果完全一致。因此，在桥梁的施
10、工控制时，一般将桥梁结构分析的无应力状态法或倒装计算法与正装计算法交替使用，直到计算结果闭合为止。 4结论 钢管混凝土拱桥施工控制研究的意义在于:1、钢管混凝土拱桥的施工控制对其成桥后的内力及线型影响大，是钢管混凝土拱桥施工的关键技术之一;2、我国现阶段钢筋混凝土拱桥施工控制方面的研究还不够，有待进一步突破;3、由于钢管混凝土拱桥在我国的广泛应用，有着十分广阔的发展前景，从而施工控制的研究具有必要性。所以钢管混凝土拱桥施工控制研究不仅是必须的，还是个前沿问题，为满足工程建设的需要，无论是理论上还是实践上都有待突破。 参考文献: 【1】 叶梅新,许润锋,谢晓慧.确定系杆拱桥吊杆索力张拉值的方法.
11、 交通科学与工程. 2010(01) 【2】 张国泉,徐雷.无支架施工的系杆拱桥吊杆索力优化. 上海公路. 2005(04) 【3】 张年文.几何刚度矩阵的推导和应用. 茂名学院学报. 2004(03) 【4】 张治成,叶贵如,陈衡治,徐兴.大跨度桥梁施工控制结构分析计算方法. 浙江大学学报(工学版). 2004(02) 【5】 彭卫,陈岩.大跨度钢管混凝土拱桥的施工控制. 浙江建筑. 2002(S1) 【6】 周水兴,熊洪滨,张敏,于洪刚.桁式钢管砼拱桥拱肋放样弧长计算探讨. 重庆交通学院学报. 2002(02) 【7】 王存江,刘同乐,杜殿锁.桁架式钢管混凝土拱桥的几项施工技术. 铁道标准设计. 2002(04) 张建民,郑皆连,秦荣.大跨度钢管混凝土拱桥吊装过程的优化计算方法. 桥梁建设. 2002(01) 楚海建,何结兵,顾爱军,梁金栋.系杆拱桥吊杆一次张拉方案的优化设计. 华东公路. 2002(01) 周水兴,张永水,顾安邦,吴国松.大跨钢管砼拱桥施工控制的理论与实践. 重庆交通学院学报. 2001(S1)