大跨径桥梁施工控制不确定因素分析

方芳 郑大伟

摘 要：随着社会经济的高速发展，各种大型工程应运而生，大跨度桥梁工程在当今交通运输过程中的作用日益提升。然而，由于大跨度桥梁不论是结构还是施工难度都较为复杂，对于工程质量与安全要求度更高但却受到诸多不确定因素的影响。文章就此加以分析，并对其施工质量与安全提出个人的建议。

关键词：大跨径桥梁；不确定因素；控制方法

1 影响施工控制的因素

桥梁施工质量与安全不仅关系到桥梁工程自身的使用寿命，更关系到人们生命安全，加强对施工过程中的控制是必不可少的环节。尤其是对于预应力砼桥梁，因其施工材料具有不稳定性，受使用环境中的温度与湿度等气候因素影响较大，同时还受到施工技术与方法的影响但其影响度存在一定差异，以下重点围绕温度效应以及混凝土徐变加以分析。

1.1 温度效应分析

温度应力分为两种：一种是在结构物内部某一构件单元中，因纤维间的温度不同，所产生的应变差受到纤维间的相互约束而引起的应力，称其为温度自约束应力或温度自应力；另一种是结构或体系内部各构件，因内部构件温度之间的差异而导致不同程度上的变形并在结构外支承约束所产生的次内力的相应应力也即温度次约束力，其显著的特点为非线性和时间性。而温度分布指的是，混凝土结构在单位时间内内部结构与其表面之间的温度情况。一般情况下，因内外部热传导性能的差异，外部热传导速度要明显快于内部热传导，导致混凝土内部受到的热传导之间的差异较大，进而形成了非线性的温度分布状态。而影响混凝土温度差异的外部因素主要在于大气温度的变化。例如，太阳光照的强度与变化、昼夜温差的变化、风雪雨等天气变化等；内部因素主要有构件的结构与形状、混凝土内部的物理性质等。

（1）温度载荷。不论是在施工阶段还是竣工的使用过程中，桥梁工程中的混凝土都会受到环境中的温度影响导致其内部存在一定的差异。根据现有理论以及实践，混凝土结构桥梁承受的温度荷载有以下三类：其一，因光照而导致的温度荷载；其二，因温度骤变而引起的温度荷载；其三，因温度常年变化而造成的温度载荷。而引起温度载荷的主要原因就是风速以及温度的变化，第一类载荷主要是由于太阳光照而造成的，对于混凝土的结构均构成严重影响。因此，为确保工程质量与安全，在桥梁的设计与施工阶段应重视温度荷载的不良影响。

（2）温度载荷分析。温度载荷的变化受到气候和天气的影响，当前对于天气变化的监测技术已经较为完善，能够为桥梁施工提供可靠的数据进而设定施工方案。根据所提供的数据以及现有施工案例总结出的规律，对于温度荷载可以通过函数公式加以估算，但要想精准的解除这个函数中的值，还有一定困难。因此，很多时候我们做的都是分析工作，也就是依据一些算法来定向的分析建筑物的温度载荷状况。但函数求解的过程中，可以利用热传导方程。

根据实践经验得知，通过模拟技术能够将复杂的问题简单化处理，而且能够提前预知存在的误差并将之控制在可允许的数值之内。例如，假设桥梁结构为混凝土桥，设定桥梁所处的稳定状态相同，将差异忽略不计，在光照的影响会导致其横截面上的热传递程序垂直分布而且因水平方向的热传导速度相对较慢，可以作为零而加以处理。

1.2 凝土徐变收缩分析

所谓徐变即混凝土在受到荷载力的影响下，随着时间的推移其内部结构会缓慢的出现的一种变形。收缩则指的是，混凝土在未受到荷载力的前提下而出现的一种缓慢变形。徐变与收缩均是混凝土内部结构的一种缓慢变化，仅影响的因素不同而已而且均会影响到混凝土结构的稳定性。在实际混凝土结构中，徐变、收缩与温度应变是混杂在一起的。从实测的应变中，应扣除温度应变和收缩应变，才能得到徐变应变。在分析计算中温度应力与温度应变往往单独考虑。而徐变与收缩则可在一起考虑。此外，混凝土发生收缩和徐变而对桥梁质量与安全产生的影响主要有以下几个方面：

其一，在采用预应力混凝土和钢筋混凝土的桥梁工程中，混凝土的内力会随着时间的变化、混凝土的徐变、混凝土配筋约束力的不同而重新分布，对于桥梁结构的产生一定的影响。

其二，对于预制混凝土以及钢梁与就地浇筑混凝土的结合梁而言，因其内部的徐变与收缩的变化而导致内力的重新分布，进而引发桥梁结构不同程度上的变形。

其三，分阶段施工的混凝土超静定结构，如连续梁、刚架、斜拉桥、拱桥等，在施工过程中发生体系转换时，从前期结构继承下来的应力状态所产生的徐变受到后期结构的约束，从而导致结构内力与支点反力的重分布。

其四，外形的沉降或变化而产生的约束内力也会随着因混凝土的徐变的发生而发生，并在其内部逐步释放。

其五，因徐变作用会导致混凝土出现附加挠度。

2 大跨径桥梁施工控制方法

2.1 稳定控制

对于桥梁工程而言，其质量与安全的关键在于科学合理且稳定的内部结构。同时，为确保结构的稳定性还需要先进的监控技术，但受限于我国当前的科技水平还没有可靠的技术对其加以检测，尤其对于结构复杂且跨度较大的桥梁工程，在受动荷载影响，并没有相应的快速反应系统，因此在施工过程中对于桥梁的施工安全很难进行保证。因此，建立一套稳定的监控系统迫在眉睫。对于桥梁来说，稳定安全系数是衡量结构安全的重要指标，但目前在我国还在该方面还没有明确的列表，对此，相关工作人员应该对其进行完善。

2.2 几何控制

对于大跨径桥梁的几何控制，其最终目的在于确保桥梁施工质量符合设计需求，达到预计的几何状态。此外，因技术因素、桥梁规模、使用环境等因素的影响，实际状态与设计状态之间必然存在差異，而差异范围目前还没有形成标准，需根据工程的实际情况而定。

2.3 安全控制

想要对桥梁进行控制，以确保桥梁的质量，首先要保证施工的安全。其实对于桥梁的安全控制就是对多种控制的总体体现，如果能够对桥梁中的多种不确定因素进行控制，那么自然也就是实现了桥梁的安全控制。另外，不同的桥梁因内部结构、使用环境、用途等情况均存在一定从差异，影响其施工质量与安全的因素也不尽相同。因此，对于施工安全以及工程安全的管理措施也要因地制宜。

参考文献

[1]薛家伟.大跨径预应力连续刚构施工控制[J].四川建筑，2013，3.

[2]郑平安.关于大跨径T梁施工控制要点的探讨[J].城市建设理论研究，2012，14.