楊 賢 舒

(中交三公局第三工程有限公司，湖北 武漢 430034)

分階段施工橋梁的無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法探討

楊 賢 舒

(中交三公局第三工程有限公司，湖北 武漢 430034)

分析了無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法的原理，并將其應(yīng)用到分階段施工橋梁建筑中，研究了利用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于橋梁建設(shè)的重要影響，并從橋梁建筑安裝計(jì)算、溫度、荷載、同步作業(yè)等方面作了闡述，為橋梁施工建設(shè)提供了技術(shù)支撐。

分階段，施工橋梁，無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法

在當(dāng)前的橋梁建筑中，橋梁階段施工技術(shù)和拱橋施工技術(shù)已經(jīng)得到推廣，并且對(duì)于橋梁技術(shù)的發(fā)展也有著促進(jìn)作用。然而也出現(xiàn)了諸如施工過(guò)程和成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)分析的問(wèn)題，傳統(tǒng)的解決方式首先是對(duì)分階段施工橋梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，然后對(duì)其施工過(guò)程中產(chǎn)生的位移和內(nèi)力進(jìn)行演算，通過(guò)這樣的方式得出最終橋梁施工中和成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力和變形，但是由于結(jié)果和實(shí)際的值存在一定的差距，也就使其不能滿(mǎn)足施工的需要。而無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法的產(chǎn)生不僅使這類(lèi)問(wèn)題得到有效的解決，同時(shí)也讓其余的工序得到有效的實(shí)施，從而提高了橋梁建設(shè)的質(zhì)量[1]。

1 無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法的應(yīng)用原理

在分階段施工橋梁結(jié)構(gòu)中，主要有4個(gè)條件會(huì)對(duì)其最終狀態(tài)中的內(nèi)力和位移起到?jīng)Q定作用，分別是外界的條件、外荷載作用的大小以及位置和構(gòu)建單元在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下呈現(xiàn)出的曲率和幾何的長(zhǎng)度、整體的結(jié)構(gòu)體系等。當(dāng)這4個(gè)條件得到確定時(shí)，整個(gè)橋梁的內(nèi)力以及變形得以確定。針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)在進(jìn)行安裝的過(guò)程，即使是利用幾何非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)橋梁的方式，也能使其內(nèi)力和變形不受到影響。換句話(huà)說(shuō)就是分階段施工橋梁的最終內(nèi)力和位移會(huì)受到幾何長(zhǎng)度與曲率變化的影響。因此，可以確定無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制的基礎(chǔ)是將外荷載和結(jié)構(gòu)體系以及支撐邊界和無(wú)應(yīng)力的長(zhǎng)度以及曲率等相關(guān)因素構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。比如某大橋建設(shè)中的兩個(gè)施工段，這兩個(gè)施工階段可以分別使用兩個(gè)公式進(jìn)行表達(dá)，分別是：

[K]{δ1}={P1}+{L01}

(1)

[K]{δ2}={P2}+{L02}

(2)

利用這兩個(gè)公式進(jìn)行應(yīng)力變化的計(jì)算，即使用式(1)減去式(2)，得出[K]{δ1-δ2}={P1-P2}+{L01}-{L02}，并且在利用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行控制的過(guò)程中，橋梁結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)力值會(huì)隨著其結(jié)構(gòu)的加載發(fā)生相應(yīng)的變化，與此同時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)化以及斜拉索張拉變化也會(huì)對(duì)其造成一定的影響。當(dāng)該橋梁的荷載與結(jié)構(gòu)體系處于相對(duì)固定的狀態(tài)時(shí)，其無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度的變化和單位軸力的變化應(yīng)該處于一致?tīng)顟B(tài)[2]。

2 無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法在分階段橋梁施工中的應(yīng)用

2.1 分階段橋梁建筑安裝過(guò)程中的計(jì)算問(wèn)題

針對(duì)分階段橋梁施工中的無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制方法而言，為使其能在橋梁工程建設(shè)中被充分的運(yùn)用，需要將橋梁建設(shè)安裝計(jì)算問(wèn)題作為其中首要解決的問(wèn)題。以江西省的上饒信江大橋?yàn)槔摌蛄旱陌惭b計(jì)算問(wèn)題符合建筑的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為往來(lái)的車(chē)輛和人群的安全提供了保障。

1)外荷載的問(wèn)題。在進(jìn)行橋梁的施工過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)恒載的施工一般會(huì)通過(guò)分次施加的方式進(jìn)行，并且最后構(gòu)建單元恒載施加完成后，會(huì)將其臨時(shí)荷載進(jìn)行去除，進(jìn)而其荷載和位置等都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。但是針對(duì)外荷載來(lái)說(shuō)，在整個(gè)橋梁建設(shè)安全計(jì)算過(guò)程中，由于該項(xiàng)有著重要的影響，需要完全避免被疏忽的情況發(fā)生。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，由于外荷載的處理不到位造成的安全隱患問(wèn)題占據(jù)著一定的比例，給過(guò)往的行人和車(chē)輛造成較大的威脅。

2)支撐邊界條件的問(wèn)題。和橋梁建筑中的外荷載與結(jié)構(gòu)體系一致，在分階段施工橋梁的建設(shè)施工竣工后，該支撐邊界需要和設(shè)計(jì)中的目標(biāo)狀態(tài)保持一致。就當(dāng)前的情況而言，在我國(guó)橋梁建設(shè)中相關(guān)的成功案例并不少，但是能夠?qū)蛄航ㄔO(shè)中的每一個(gè)細(xì)節(jié)做到突出的橋梁并不多，而上饒信江大橋就是其中的典型，該橋梁能夠取得較大的成功主要是由于相關(guān)設(shè)計(jì)人員和施工人員能對(duì)其支撐邊界的條件實(shí)施全面且系統(tǒng)的研究，并結(jié)合橋梁建設(shè)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行施工，并沒(méi)有通過(guò)一味按照其余優(yōu)秀橋梁進(jìn)行照搬照抄，只是從借鑒適合本橋梁建設(shè)的關(guān)鍵部分進(jìn)行施工，并積極處理建設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，最終取得成效。

2.2 分階段橋梁建設(shè)過(guò)程中受溫度及臨時(shí)荷載影響

在分階段橋梁施工過(guò)程中，利用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法進(jìn)行處理，雖然能使其橋梁的質(zhì)量和進(jìn)度等方面得到有效提升，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)闊o(wú)應(yīng)力階段狀態(tài)控制法本身會(huì)和相關(guān)環(huán)節(jié)有著密切的聯(lián)系，并且涉及的范圍較廣，因此需要對(duì)分階段施工橋梁中的無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法進(jìn)行合理的控制，并將其運(yùn)用到橋梁建設(shè)中，從而保證其質(zhì)量，此外對(duì)橋梁進(jìn)行施工的過(guò)程中還需要對(duì)其進(jìn)行溫度和索力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置[3]。而針對(duì)其特殊時(shí)段中的監(jiān)控，要求能在氣溫穩(wěn)定的狀態(tài)下對(duì)橋梁的溫度以及索力等條件進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)橋梁中出現(xiàn)臨時(shí)荷載的狀態(tài)時(shí)同樣需要對(duì)其位置以及大小等因素進(jìn)行記錄。因?yàn)樵趯?duì)其進(jìn)行測(cè)試和記錄的過(guò)程中，都能找出其橋梁的索力以及應(yīng)力的相對(duì)值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將計(jì)算過(guò)程中實(shí)際的測(cè)值轉(zhuǎn)變?yōu)樵诰邆錁?biāo)準(zhǔn)荷載條件和溫度下的值，在將其進(jìn)行處理后，和橋梁在施工過(guò)程中出現(xiàn)的狀態(tài)值進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行判斷，并將其作為下一道工序開(kāi)展的依據(jù)。同時(shí)還需要將無(wú)應(yīng)力施工法和過(guò)程沒(méi)有關(guān)聯(lián)的原則作為其施工人員進(jìn)行調(diào)整的主要參考依據(jù)，即利用斜拉索的長(zhǎng)度值作為調(diào)整依據(jù)，讓進(jìn)行橋梁施工過(guò)程中出現(xiàn)的臨時(shí)荷載以及溫度間產(chǎn)生的影響被有效的避免。

2.3 分段橋梁在施工過(guò)程中出現(xiàn)的同步作業(yè)問(wèn)題

在當(dāng)前我國(guó)的大部分橋梁建設(shè)過(guò)程中，一般只會(huì)對(duì)其中的固定部分進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。通過(guò)這種方式雖然能使其橋梁建設(shè)在該方面獲得一定的成就，但是也就是由于過(guò)分關(guān)注這一點(diǎn)的研究，使橋梁建設(shè)的整體質(zhì)量不能得到有效的保證。其中最為顯著的是同步作業(yè)的問(wèn)題。在橋梁施工建設(shè)中同步作業(yè)對(duì)其有著重要的影響，一旦該項(xiàng)工作沒(méi)有得到妥善的處理，則會(huì)給橋梁的整體發(fā)展帶來(lái)不利的影響，為此在施工過(guò)程中應(yīng)該注重其同步作業(yè)產(chǎn)生的效果。例如在利用混凝土對(duì)其橋梁的主階段進(jìn)行懸澆操作的過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)澆筑完成后上梁的拉力進(jìn)行合理的控制，在進(jìn)行澆筑前需要進(jìn)行斜拉索的張拉操作，進(jìn)而確保橋梁主梁的上緣能夠具備一定的應(yīng)力，當(dāng)在此過(guò)程中出現(xiàn)混凝土數(shù)量較大的情況時(shí)，需要利用在澆筑過(guò)程中添加調(diào)索的方式使其應(yīng)力得到比較合理的控制。

3 無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法在分階段橋梁施工中的影響

就分階段施工橋梁中的無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法而言，該方法在當(dāng)前橋梁建設(shè)中被廣泛的應(yīng)用，并且獲得較大的成就，但并不是所有的橋梁都能利用該方式進(jìn)行處理，甚至出現(xiàn)使用該方式讓橋梁在建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)各種問(wèn)題，究其根本在于沒(méi)有結(jié)合橋梁建設(shè)地的實(shí)際情況，即在利用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法進(jìn)行分階段橋梁的建設(shè)過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際的地理情況，針對(duì)性的處理，因此得出最佳的施工解決方案，從而避免出現(xiàn)相關(guān)的問(wèn)題；其次在利用該方法時(shí)，還需要注重其產(chǎn)生的良性循環(huán)[4]。在實(shí)際的施工過(guò)程中由于相關(guān)環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生沖突，而在這個(gè)時(shí)候需要避免先后順序顛倒的現(xiàn)象發(fā)生。此外還存在部分地區(qū)在進(jìn)行橋梁建設(shè)過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)節(jié)省材料和時(shí)間的目的，對(duì)其無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法進(jìn)行修整和調(diào)節(jié)，最終造成橋梁本身的質(zhì)量受到極大的影響，這對(duì)于橋梁工程建設(shè)來(lái)說(shuō)是極為不利的。因此在利用無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法進(jìn)行分階段的橋梁施工中，需要注重對(duì)其良性循環(huán)的管理，進(jìn)而為橋梁工程的建設(shè)提供有力的幫助。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)分階段施工橋梁的無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法進(jìn)行探討，從其結(jié)果上來(lái)看，為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建質(zhì)量達(dá)標(biāo)的橋梁建筑，需要相關(guān)的研究人員能對(duì)其無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法進(jìn)行進(jìn)一步的研究，使其能夠更加完善，從而為分階段施工橋梁的建設(shè)提供有力的支撐。隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)在橋梁建設(shè)方面的相關(guān)技術(shù)和制度都得到不斷的提升，并且使其中的安全事故得到有效的降低，但是仍需要對(duì)其不斷的進(jìn)行創(chuàng)新和研究，通過(guò)這樣的方式使橋梁的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量得到有效的保證，從而保證出行人員和車(chē)輛的安全。

[1] 彭曉林,徐小霞.分階段施工橋梁的無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法[J].交通世界(建養(yǎng)·機(jī)械),2013(21):210-211.

[2] 易建偉.淺談分階段施工橋梁的無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法[J].中小企業(yè)管理與科技(中旬刊),2014(8):97-98.

[3] 王愛(ài)東.分階段施工橋梁的無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法分析[J].城市建筑,2014(2):271-272.

[4] 楊 軍.分階段施工橋梁的無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制方法[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2014(12):112-113.

Discussion on the stress free state control method for the construction of the bridge

Yang Xianshu

(ThirdEngineeringLimitedCompany,CCCCThirdBureau,Wuhan430034,China)

This paper analyzed the principle of non-stress state control method, and applied to staging construction bridge building, indicated the important influence of non-stress state to bridge construction, and made elaboration from bridge building installation calculation, stability, load, sync operation and other aspects, provided technical support for bridge construction.

staging, construction bridge, non-stress state control method

2015-06-01

楊賢舒(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)23-0155-02

U441.5

A