大跨径桥梁施工控制不确定因素分析

马 俊 英

(山西省公路局吕梁分局，山西 吕梁 033000)

在目前国内的路桥工程中，大跨径桥梁主要指的是单跨跨度在100 m以上的桥梁工程。社会经济的发展，推动了路桥工程建设的发展，也使得大跨径桥梁工程项目的数量不断增加。通常情况下，大跨径桥梁大多都是以自架设的方法来展开施工的，施工分为上下两部分，上部分桥梁结构分段施工，下部分则借助已浇节段的支撑，并逐步完成桥梁的整体施工。由于大跨径桥梁自身的特殊性，在施工期间往往会受到各种不确定因素影响，如温度和湿度变化等，此外施工方法也会在不同程度上影响到施工的质量。如果不能对于施工过程进行有效的控制，就很可能会导致施工质量下降，甚至引发安全事故。因此，施工控制对于大跨径桥梁工程而言至关重要，只有采取有效措施，排除不确定因素的干扰，尽可能降低其对施工质量的影响，减少安全隐患，才能确保大跨径桥梁工程的质量和安全，实现工程效益。

1 大跨径桥梁施工控制影响因素

对于施工过程进行控制，其主要意义就在于保证施工的规范性，避免具体施工流程与施工设计要求发生偏差。而要实现这一目的，就必须尽量将所有可能导致施工与设计要求不符的因素考虑在内，从而加强施工控制的针对性，提升施工控制的效果。

1.1 结构参数

桥梁结构是桥梁施工的关键环节，也是施工控制的重难点所在。在进行施工模拟分析的时候，结构参数是主要参考依据，只有尽可能降低结构参数的误差，提高结构参数的准确性，才能保证施工控制的效果。从实际情况来看，结构参数与施工设计很难做到绝对吻合，无论是预应力还是荷载，或者是材料的膨胀系数和构件的尺寸大小，都会或多或少地存在偏差。因此，在进行施工控制的时候就要注意将这些误差考虑在内，从而尽可能地使结构参数接近施工设计的要求，这是施工控制的关键所在。

1.2 施工工艺

任何工程都少不了对施工工艺的控制。在大跨径桥梁工程的施工中，结构构件从制作到安装并非是处在理想环境下，一旦受到不确定因素影响，就很容易导致失控，从而影响施工质量，因此对于施工工艺的控制也要格外引起注意。

1.3 施工监测

大跨径桥梁工程在施工过程中需要监测的内容较多，温度、湿度、应力、变形等因素都在监测范围之内。而大跨径桥梁工程情况往往较为复杂，参与其中的单位较多，监测工作量也比较大，再加上实际的监测中仪器本身存在误差或使用不当等问题，这些都会对所采集的数据准确性造成影响。施工监测是施工控制的主要手段，所以严格把关，尽可能缩小误差，提高监测质量。

1.4 结构计算模型

结构计算模型是分析桥梁建筑结构的主要工具，然而由于结构计算模型是在实际桥梁建筑基础上按比例进行缩小形成的，因此在细节上往往与桥梁工程的实际情况存在偏差，也就是模型的精确程度不足。要使桥梁结构的分析更加准确，就必须通过实验来反复认证，不断降低误差率，缩小模型计算与实际结构之间的差距。

2 温度效应分析

混凝土的温度应力可以分成自应力和次应力两种。前者主要来自于混凝土结构构件内，由于纤维温度不同，所产生的约束力也存在着一定的差异。后者则是因为温度差对构件造成影响，导致构件变形，形成结构内部和外部的支撑力。非线性以及时间性是温度应力的主要特征。混凝土结构的温度分布具有非线性的特点，这主要是因为混凝土本身导热能力差，当其外部温度变化较大时，混凝土表面的温度直接受到影响，发生变化，而混凝土内部的温度却很难在短时间内发生变化，如此一来，混凝土内外结构层的温度就出现了差异，从而呈现出非线性的分布特征。由此可见，外部的温度变化是影响混凝土结构温度分布的关键因素。

在分析大跨径桥梁温度荷载的时候，构件自身的特点以及桥梁结构体系是分析的要点。例如，如果桥梁采用的是钢梁混凝土面板，那么在分析温度效应的时候就要以钢梁为主要载体。再比如说，分析拱桥的温度效应时，主要分析的是年温度效应，而如果分析对象是组合桥梁，则重点分析构件间的温度荷载。

2.1 温度荷载的特征

尽管混凝土结构的内部温度变化滞后于外部温度，但这并不意味着内部温度的稳定，其变化同样不容忽视。根据时间的长度，我们可以把外部温度变化引起的温度荷载分成日照温度荷载、骤然温度荷载和年温度荷载三大类。在分析日照温度荷载的时候要充分考虑日光的辐射情况、当地的气温变化以及风速等因素，而在设计环节则可简化成环境温度和日光辐射两方面内容。骤然温度荷载的分析由于时间较短，因此可省去对日光辐射的分析。年温度变化已经在桥梁工程设计中引起了普遍关注，相关的论著较多，这里不做分析。

2.2 桥梁结构纵向温度应力分析

温度应力计算通常以纵向分析为主，横向温度则往往被假设为均匀分布，还有的时候温度差异是由于断面导致的，这种情况也可略去不计。设混凝土结构温度分布为T，材料的膨胀系数为a，应力为Y，则y=aT。该等式对于计算任意截面的温度自应力也同样适用。

3 混凝土徐变收缩分析

混凝土的徐变主要是荷载引起的混凝土构件变形，而收缩则是混凝土构件的自然变形，两者往往是同时存在的，因此我们在测量混凝土的徐变应变时，不可避免地会受到收缩应变的干扰。为了保证混凝土徐变应变测量结果的准确性，有必要采取措施，在应变值中剔除收缩和温度应变。在分析计算过程中，要注意将温度应变和温度应力区分开来，不过徐变和收缩可以共同考虑。

当混凝土内水分出现蒸发，其含水量就会下降，这是导致混凝土结构收缩的关键因素，此外其他导致混凝土含水量下降的物理变化和化学变化也可能导致收缩。而如果混凝土内水分增加，混凝土的结构也会相应地扩大。可见，收缩应变与环境的变化密切相关，只有将温度、湿度以及混凝土的材料构成，混凝土结构大小等因素充分考虑在内，才能确保混凝土收缩应变的准确性。

徐变和收缩都会对桥梁结构产生不同程度的影响，具体而言包括以下几点：首先，两者都会打乱构件内部作用力的原有分布情况，从而导致预应力出现损失；其次，对于分段浇筑的混凝土结构而言，后期结构会影响到前期结构的徐变，从而改变原有的结构内力和支点反力分布；最后，有的混凝土结构较细较长，一旦受到徐变影响，很可能会产生挠度。

尽管导致徐变和收缩的原因不同，其影响因素也存在着差异，但归根结底，其根本影响因素来源于水化水泥浆，水化水泥浆的物理结构不同才是导致徐变和收缩差异的主要原因。反之，混凝土所使用的水泥化学成分对于徐变和收缩的影响则十分有限，即便混凝土使用了完全不一样的两种水泥，如果水化水泥浆的物理结构相同或相近，其徐变与收缩情况也不会出现很大的差异。

根据以上的分析，我们可以看出，徐变和收缩的情况往往较为复杂，具有很大的不确定性，在徐变和收缩过程中随时可能发生变化。所以，为了实现对徐变和收缩的准确预估，避免造成较大误差，对于计算所得的参数一定要借助模拟实验进行校验。

4 大跨径桥梁施工控制研究

对于大跨径桥梁的施工控制，除了能够保证桥梁工程的质量和安全，降低不确定因素所造成的影响以外，对于桥梁建成后的使用也同样有着重要的意义。因此，对于桥梁工程的观测不能仅仅局限于施工期间，在桥梁投入使用以后也要注意观测，以便随时掌握桥梁工程的动态变化。具体而言，在大跨径桥梁施工过程中，需要注意控制的因素主要包括以下几方面内容。

4.1 大跨径桥梁结构应力控制

结构应力对于大跨径桥梁而言至关重要，如果对于结构应力不能做到很好地控制，桥梁工程的质量也就很难得到保证。因此，从浇筑上部结构开始，一直到桥梁合龙，对于结构应力的检测都不能有丝毫的放松，以便于随时掌握结构应力发生的变化，避免应力变化使得桥梁合龙段挠度出现较大变化，甚至引起桥梁塌方，造成不必要的损失。

4.2 大跨径桥梁结构稳定性控制

由于大跨径桥梁自身的特性，使得稳定性成为了施工控制的重点。桥梁跨径越大，就越容易导致桥梁结构刚度的下降，如果不注意桥梁结构稳定性的控制，就很可能出现桥梁结构失稳的现象。因此对于大跨径桥梁一定要进行实时监测，一旦发现稳定性指标出现下滑，应马上采取有效措施。

4.3 大跨径桥梁结构变形控制

导致桥梁结构变形的原因往往较为复杂，在对大跨径桥梁结构变形进行控制的时候，一定要注意分析是何种原因引发的结构变形，从而有针对性地采取措施，将变形控制在可允许的范围之内，降低变形对于大跨径桥梁工程质量和安全的影响。

5 结语

温度效应和混凝土徐变收缩等不确定因素，对于大跨径桥梁工程施工质量和安全有着极大的影响，也是大跨径桥梁施工控制的难点所在。对于不确定因素，要结合工程具体情况进行研究和分析，找到不确定因素的影响规律，进而采取相应措施排除其对大跨径桥梁施工的干扰，保证大跨径桥梁工程的施工得以正常开展。

[1] 范仁攀，生秀柱.大跨径桥梁施工控制不确定因素分析[J].科技视界,2015(30)：6.

[2] 杨明广.浅谈大跨径桥梁施工控制中的不确定因素[J].黑龙江交通科技,2011(10)：34.