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1、大跨度桥梁工程程施工质量控控制与风险研研究摘要大跨度桥梁桥半半个世纪来在在世界范围内内大量建造，已已成为世界桥桥梁的发展趋趋势。大跨度度桥梁一般采采用分段施工工的方法，在在施工过程中中主梁的结构构、内力、荷荷载都在不断断发生变化。各各阶段产生的的误差涉及因因素繁杂，需需要对各阶段段的施工参数数不断监测、校校验、修正。施施工质量控制制技术在连续续梁桥的建设设过程中是不不可或缺的一一部分，对其其研究比较重重要。本文对大跨度桥桥桥在国内外的的发展情况进进行了比较，并并且通过对施施工控制技术术的发展情况况的陈述，阐阐述了连续梁梁桥建设和施施工控制的不不足。然后介介绍了施工控控制理论与方方法，尤其是是采
2、用自适应应控制方法，结结合相应的施施工手段和检检测方法，对对主梁线形、内内力等关键指指标实施控制制。随着桥梁的发展展和跨径的不不断增大,各种不确定定性对结构的的影响也越来来越大。但是是,现有研究大大多是针对结结构中的确定定性问题,对于影响结结构安全的各各种不确定性性问题研究较较少。而事实实上,和其它结构构物一样,大跨度桥梁梁结构中存在在着大量的不不确定性。大大跨度桥梁施工风险险有必要进行行分析。本文的工程背景景是天池特大大桥。以大型通用用软件Middas ciivil为基基础，建立了了全桥有限元模模型。通过仿仿真计算分析析，得到主梁梁各节段在每每一步施工步步骤中的预拱拱度和应力值值，作为施工工
3、过程中对立立模标髙的调调整依据和应应力监测的预预判依据。通通过实测数据据同有限元计计算结果的对对比分析，可可以有效地证证明有限元模模型的准确性性和在施工过过程中的指导导性。桥梁在在建设期间直直至成桥状态态的内力都在在安全范围之之内，主梁实实际高程均高高于设计高程，符合建建设要求和目目标。并对天池特特大桥施工中中存在的各种种风险进行识识别，通过现现场实测调研研及监测数据据，提出了55 项主要的的风险因素，根根据风险发生生概率和风险险损失，确定定了本桥施工工过程中的风风险等级，为为高度风险，并并通过采取有有效控制措施施和制定的应应急预案，完完成达到将项项目建设风险险降低到最低低程度，保证证安全实施
4、的的目标本文所得结论可可为今后同类类桥梁的建设设提供有意义义的借鉴。1绪论1.1引言目前采用的大跨跨桥梁施工技技术一般为分分段施工法。分分段施工中桥桥梁结构的最最终形成必然然要经过许多多的施工阶段段,尽管每个阶阶段都严格控控制施工时的的结构几何尺尺寸、容重、收收缩、徐变、弹弹性模量、预预加力和索力力等可以人为为控制的因素素,但是不可避避免地会出现现实际结构状状态与理想结结构状态的偏偏差。这种偏偏差可能来自自于施工本身身的误差,也可能是环环境误差的干干扰,还可能是测测量系统的误误差。随着桥桥梁结构跨径径和结构复杂杂性的增大,这种误差已已经到了影响响结构的几何何线形、改变变结构内力状状态、甚至威威
5、胁结构施工工的安全。如如何消除或修修正这些误差差,确保施工过过程中的结构构稳定安全,力求最终成成桥受力状态态基本符合理理想状态要求求,已经成为目目前桥梁结构构分段施工中中的关键问题题。桥梁结构的施工工质量控制是现现代控制理论论与桥梁工程程结合的必然然产物,随着桥梁跨跨径的不断增增大,以及新材料料、新工艺、新新的施工方法法在桥梁工程程中的应用,桥梁结构施施工控制所涉涉及的范围越越来越广。桥桥梁施工质量量控制是指在在各施工阶段段通过测量关关键参数识别别结构的状态态参数,预测估计实实际结构状态态,最优控制成成桥状态。确确保施工质量量是工程的关关键,施工质量控制制的目的在于于保证施工过过程中桥梁结结构
6、截面应力力分布、挠度度变化都能处处于安全合理理的范围之内内,特别是确保保大桥顺利合合拢,使合拢段两两悬臂端实际际标高与设计计相应标高目目标的偏差不不大于监控允允许值,合拢后桥面面线形良好,结构受力合合理。同时，随着桥梁梁的发展和跨跨径的不断增增大,各种不确定定性对结构的的影响也越来来越大。但是是,现有研究大大多是针对结结构中的确定定性问题,对于影响结结构安全的各各种不确定性性问题研究较较少。而事实实上,和其它结构构物一样,大跨度桥梁梁结构中存在在着大量的不不确定性。由由于大跨度桥桥梁结构体系系复杂,施工难度大大,尤其是大跨跨度混凝土桥桥梁,多采用悬臂臂浇注的施工工方法,施工工序多多,施工工艺复
7、复杂,施工周期又又短,这些不利因因素进一步增增加了大跨度度桥梁在施工工过程中的不不确定性。天池特大桥一座座桥型布置为为520228.883200m的大跨度度上承式拱桥桥，本文将以以该桥为工程程背景，研究究桥梁结构的的施工质量控制问题和风风险问题。1.2工程背景景1.2.1工程程概况 天池特大桥桥（原行对岔岔大桥）是世世行贷款福建建公路项目福建省省道道S303线线连接宁德市市与屏南县的的宁德八都桥桥头至屏南城城关公路焦城城段二期工程程中的一座特特大桥，大桥桥位于宁德市市蕉城区洪口乡乡。桥梁长度度405.440米, 桥桥宽10.00米，桥梁高高度142.0米。桥梁梁起点桩号KK43+4774.53
8、，终终点桩号K443+8799.93，桥桥型布置为:520228.883200m。主拱圈横横截面采用单单箱三室箱型型截面，采用用节段预制、缆缆索吊装工艺艺施工。桥梁梁总体布置图图如图1-11。图1-1 天天池特大桥总总体布置图1.2.2总体体布置受峡谷两岸地形形限制，本桥桥上承式钢筋筋混凝土空腹腹箱型拱主桥桥采用了较大大的矢跨比，为为1/4。总总体布置为：净跨径L00=204.959m，净净矢高f0=51.2227m；计算算跨径L=2207.2mm，计算矢高高f=51.73m。桥桥宽为10mm，其中车行行道净-9mm。为减少主主拱分段长度度，拱上结构构跨度布置采采用12.666m、122.68
9、m两两种跨度形式式，共布置118孔。桥面面系由8片预预应力混凝土土空心板梁组组成。主桥左左岸设5孔220m预应力力空心板引桥桥与道路连接接，右岸设33孔20m预预应力空心板板引桥与隧道道出口道路连连接。桥面系简支空心心板梁支撑在在拱上立柱的的盖梁上。桥面设2的双双向横坡，横横坡通过拱上上立柱帽梁形形成，铺装采采用C40钢钢纤维混凝土土，厚为122cm。1.2.3主拱拱结构主拱圈采用宽88.0m，高高3.0m的单单箱三室普通通钢筋砼箱型型断面，顶板板、底板和腹腹板厚度均为为25cm。主拱结构采用用预制吊装法法施工。主拱拱圈截面分三三次形成，其其中两个边室室采用分段预预制拼装成拱拱，中室采用用拱上
10、现浇顶顶、底板施工工。预制标准准段边箱宽22.8m，顶顶板预制部分分厚度为100cm，腹板板和底板厚度度均为25ccm。拱脚根部段设置一定长长度的实体段段，实体段通通过变厚截面拱箱箱与标准断面面连接，形成成过渡段。上上下游拱肋共共预制34节节段，各节段段长度不一。最最长节段为22节段，沿沿拱轴线长度度为15.8881m，最最大吊重1118T。1.3大跨度桥桥梁施工的质量控制的研研究现状1.3.1国外外大跨度桥梁梁施工质量控控制的研究现状 国外最早采用桥桥梁施工质量量控制技术，世世纪年代初，日日本在修建日日野预应力混混凝土连续梁梁桥时，建立立了桥梁施工工监测所需的的应力、晓度度等参数的观观测系统
11、，应应用计算机对对所测量参数数进行现场处处理，然后将将处理后的实实测参数送回回控制室进行行结构计算分分析，最后再再将分析结果果返回到桥梁梁施工现场进进行桥梁施工工控制。上述述方法也是国国外传统的桥桥梁施工质量量控制方法。国外在桥梁施工工质量控制技技术方面的研研究和应用起起步较早，现现今众多发达达国家已经形形成了较为完完善的桥梁施施工质量控制制系统，并已已将桥梁施工工质量控制纳纳入到常规的的桥梁施工管管理工作之中中桥梁施工质质量控制方法法已从人工测测量、分析与与预报，发展展到由计算机机自动控制的的自动测量、分分析与预报、参参数调整等，并并已形成了较较为完善的桥桥梁施工控制制系统。由于于影响桥梁施
12、施工的因素太太多、太复杂杂，目前尚有有很多问题还还亟待进一步步解决；同时时不断涌现的的新型桥梁、规规模（跨径）更更大的桥梁也也对桥梁施工工质量控制工工作提出了更更高的要求，因因此国外对桥桥梁施工质量量控制技术的的研究还在继继续。 20年代时首首座的桥梁Stroomsundd把怎样让索索力以及标高高符合规划纳纳入建造中。在在修TheoodonNeess桥梁时对桥的的标高与初始始索力中第一一次加入了后后退剖析法，这这种核算发法法在加拿大等等国建桥时也也纳入。在日日本的桥梁项项目建造期中中真实对比全全部详尽地把把桥梁施工操操控理论使用用起来，施工工操控中请求求的应力及挠挠度各方面元元素的检查办办法是
13、由日本本构建预应力力的混凝土中中的接连梁桥桥工程时创立立， 把这些得出出来的参数用用计算机实现现了实际演算算接着把这些些处理过的参参数用来结构构核算处理然然后又把处理理得出的成果果转到施工中中用在工程操操控方面。 1.3.2国内内大跨度桥梁梁的施工质量量控制的研究究现状 我国在桥梁施工工质量控制技技术方面的研研究相对起步步较晚，然而而发展却较为为迅速。悬臂臂浇筑施工的的桥梁施工质质量控制内容容主要为结构构变形、结构构应力和结构构稳定性控制制个方面。桥桥梁施工质量量控制的工作作重心一般放放在结构变形形控制上，由由于影响应力力测量精度的的因素较多，直直接测试得到到的应力不能能精确反映结结构实际应力
14、力状态，必须须采用一定的的修正措施对对测试得到的的应力进行修修正，修正后后的应力方能能近似反映结结构的应力状状态，因此应应力控制一般般起安全预警警的作用。文献1以成都东东客站跨成渝渝右线立交连连续梁桥为工工程背景，实实施了该桥的的施工质量控控制，获得了较好好的效果。文文章总结了悬悬臂浇筑施工工的连续梁桥桥施工质量控控制中存在的的主要问题，指指出连续梁桥桥施工质量控控制的工作重重点为应力监监测和线形控控制，其中影影响应力监测测效果的因素素复杂，很难难获得精确结结果，往往作作为一种“安安全预警”作作用，而桥梁梁线形控制较较为精确，能能够反映梁体体真实状态，应应作为桥梁施施工质量控制制的重点控制制对
15、象。作者者计算分析了了该桥梁结构构受力情况，得得出梁底最大大应力位置在在悬臂根部、四四分点和中跨跨跨中，因此应应在这些位置置处布置应力力测点，保证证梁体的施工工安全和施工工质量。文献2以沧德特特大桥为工程程背景，成功功实施了该桥桥的施工质量量控制。作者者制定了该桥桥梁的施工质质量控制方案案，实施了具具体的桥梁施施工质量控制制，保证了该该桥成桥的线线形和内力满满足规范要求求。作者研究究了连续梁桥桥悬臂浇筑的的施工工艺，对对影响桥梁施施工质量的关关键工艺进行行了验算，提提出了挂篮、临临时固结、00号块施工、合合龙段施工为为关键工艺，直直接影响到桥桥梁成桥质量量和施工安全全，论述了00号块施工的具体
16、体步骤，强调调了0号块施工中的预预压方案，这这些措施为桥桥梁的顺利建建成提供了保保障；作者利利用有限元软软件建立了挂挂篮的仿真计计算模型，根根据挂篮实际际受力情况施施加荷载，对对挂篮的安全全性和变形能能力进行了计计算，验算了了挂篮各个部部件的强度，计计算结果表明明，该挂篮结结构强度足够够。临时固结结是保证悬臂臂浇筑施工的的连续梁桥抵抵抗倾覆力矩矩的构造措施施，它对保证证桥梁施工安安全性至关重重要文献讨论论了临时固结结措施的计算算方法，对苏苏丹西纳公路路大桥墩梁临临时固结的设设计进行了验验算，证明了了该桥梁临时时固结的安全全性。文献3以南水北北调丹江口大大桥为工程背背景。作者在在文章中详细细分析了悬臂臂浇筑施工方方法中的体系系转换对施工工控制的影响响和临时固结结措施对主梁梁挠度的影响响，计算结果果表明，计算算模型误差引引起的主梁
