大跨径桥梁施工控制不确定因素分析

大跨径桥梁施工控制不确定因素分析

沈伟

沈伟

中国水利水电第八工程局有限公司

摘要：桥梁作为交通系统中的重要组成部分，其的安全稳定运行对交通系统的顺利发展起着积极的推动作用。随着科学信息技术的高度发展，桥梁的建设技术也取得了飞跃性的发展，近几年来一些大跨径的桥梁开始出现在人们的视野。大跨径桥梁在实际的施工过程中会出现很多不确定因素，本文将结合大跨径桥梁建设施工的实际情况，对大跨径桥梁施工控制中的不确定因素做以具体地分析。

关键词：大跨径；桥梁施工；不确定因素

对大跨径桥梁的施工过程进行严格控制是保证桥梁安全建设的前提，大跨径桥梁的施工流程比较复杂，且在建设过程中使用的施工技术具有较高的综合性和专业性，因此要想对桥梁建设每个环节的应力变化数据进行及时控制是存在很大困难的，但是施工人员可以采用先进的桥梁施工检测方法，通过获取桥梁关键部位的结构应力信息并对其进行科学合理地分析，对桥梁整体的应力信息进行科学地预估，如果发现部分结构应力分析数据不符合预计数值，施工人员应该即刻停止施工行为，对数据出现偏差的原因进行科学分析并加以改正，以避免桥梁在建设过程中埋下安全隐患[1]。本文将以桥梁应力控制为主线，对大跨径桥梁施工控制中的不确定因素进行全面地分析。

1、温度应力

外部温度环境的变化会使桥梁本身的建设结构和结构系统中的相关构件出现伸缩变化，当结构或者构件的伸缩发展到一定程度时，会使结构或者构件本身产生一定的应力，这种应力分为两种情况，一种是温度自约束力，另一种是温度次约束力[2]。温度自约束力是指构件表面因为温度分布位置的不均，使构件材质间的作用力会产生差异，进而使构件本身的不同部位之间产生相互作用力；温度次约束力是指构件因为内部温度存在差异，使构件本身发生变形，并使其在结构中的位置发生微小变化。构件因为组成材质和位置的不同，对温度的感应能力也存在差异，温度应力具有明显的时限性和非线性[3]。

1.1温度载荷

外部温度环境对大跨径施工过程中所使用混凝土的温度能够产生深刻地影响，并且因为混凝土结构的不同，温度对各个部分所产生的影响也不尽相同，一般情况下混凝土结构所承受的温度载荷可以分为以下几类：一，日照温度载荷，这种温度载荷主要受阳光照射因素影响比较大；二，温度突变引起的温差载荷，这种温度载荷一般受温度变化以及外界风速的影响较大；三，整年温度变化所引起的温度载荷，这种温度载荷对混凝土结构产生的影响比较小。

1.2温度载荷分析

天气的变化对温度载荷有着深远的影响，因为在实际的施工过程中人们可以对温度的变化可以进行相对准确地预测，因此技术人员可以利用这些确定的数据，对温度载荷进行准确地分析[4]。混凝土结构因为具有独特的热传导性能，因此施工人员可以利用相关的计算方式，对混凝土的温度载荷进行不同层次地分析。例如，在刚投入运行的大跨径混凝土桥梁结构中，在外部环境没有巨大差异的情况下，认为桥梁整体跨度的本身温度是不存在差异的，因为太阳光对桥梁的照射角度为直角，因此桥梁的截面所接受的热传导速度是相同的，理论上来说水平方向的热传导速度是小于垂直方向热传导速度的，因此，在桥梁施工的实际分析中，可以将水平方向的热传导对桥梁混凝土的产生温度载荷的作用忽略不计。

2、混凝土结构的徐变收缩分析

混凝土在长时间应力的作用下，其的应力会随着时间的推移而增长，这种现象称为混凝土结构的徐变。通常情况下混凝土结构的徐变和收缩是同步发生的，混凝土结构的应力之所以会产生变化与收缩应力、徐变应力以及温度应力的变化是分不开的。

2.1混凝土结构发生收缩变形的原因

2.1.1碳化收缩

大跨径桥梁建筑混凝土结构中的水泥化合物在一般情况下会与外界空气中的二氧化碳等物质发生一系列化学反应，这在一定程度上会导致混凝土结构中的密度发生变化，进而导致桥梁建筑结构中的混凝土体积减小。

2.1.2自发收缩

混凝土结构出现自发收缩的原因是混凝土组织内部产生了相应的水化反应，水化反应会将混凝土的结构进行化学性质的分解，而分解的物质体积小于原来混凝土本身的体积，因此混凝土结构在外在形式上通常会表现出现收缩的情况。

2.1.3干燥收缩

大跨径桥梁的外部环境如果比较干燥时，会使桥梁混凝土结构中的水分出现一定程度的减少，混凝土结构中的水分组成部分比较小时，就会出现混凝土结构收缩的现象。

2.2混凝土徐变现象发生的原因

目前国际上对混凝土徐变现象产生的原因没有给出具体的科学答案，一般认为混凝土产生徐变现象的原因如下：

（1）混凝土结构表面如果出现微小的裂缝，混凝土会同与外界接触的新物质之间发生化学反应，产生新型的物质结晶，从而使混凝土的整体结构的位置产生变化。

（2）在外部压力的作用下，混凝土结构中的水分会随着压力的增加而流失，从而造成混凝土结构疏松，长期下去就会导致混凝土结构出席那收缩。

（3）外部应力的变化，会使混凝土细小结构中的水分发生微小流动，这在一定程度上改变了混凝土整体结构的应力，使混凝土结构容易产生裂缝。

（4）外部应力的变化，会使混凝土整体结构中的胶体物质产生微小的位移，这种位移在一定程度上会造成混凝土结构整体的位移。

2.3导致混凝土结构产生徐变和收缩的因素

能够对混凝土结构产生徐变和收缩的因素，通常会因为各自实际情况的不同使其对混凝土结构的影响结果也不尽相同[5]。一般来说，影响混凝土结构收缩的因素通常与荷载条件无关，而混凝土结构徐变与荷载条件有关，在实际的混凝土徐变测试中，技术人员向混凝土结构施加单方向的压力时，对压力数值一般控制在混凝土本身强度的50%，根据实际的测试结果可以得出以下结论：当大跨径桥梁的外部应力不超过混凝土本身强度的一半时，桥梁混凝土结构的应力同外部压力环境的变化之间保持着很好的线性关系，当大跨径桥梁的外部应力超过混凝土本身强度的一半时，这种良好的线性关系将不复存在，产生这种现象的原因主要是混凝土泥浆与其他建筑材料的衔接位置出现了裂缝，针对这种情况，在大跨径桥梁的实际施工过程中，技术人员通常会将混凝土徐变的泊松比用与其相类似的弹性泊松比来代替。

3、结束语

综上所述，大跨径桥梁在施工过程中所使用施工技术在一定程度上代表了我国桥梁建设的整体水平，随着交通系统的不断发展完善，未来会有更多的大跨径桥梁出现在交通系统中，大跨径桥梁建设是一项综合的工程，相关施工人员必须对桥梁整体的施工流程进行严格的控制，对一些不确定因素进行预先分析并在实际施工中加以控制，才能在一定程度上保证桥梁建设的安全性。总之，本文结合大跨径桥梁建设施工的实际情况，对大跨径桥梁施工控制中的不确定因素进行具体地分析是具有实际意义的。

参考文献：

[1]吴亚平，郭春香，潘卫东等.冻土区桩基回冻过程对单桩承载力和桥梁施工的影响分析[J].岩石力学与工程学报，2004，23（24）：4229-4233.

[2]袁剑波，崔钢，符秋生等.基于网络分析法的公路桥梁施工安全风险评价研究[J].科技进步与对策，2014，（11）：96-99，100.

[3]王卫东，周承汉，杜香刚等.基于OpenGL的桥梁施工实时动态仿真系统研究与实现[J].桥梁建设，2008，（6）：73-75.

[4]彭文件，尹紫红，杨正虎等.桥梁施工对临近高速公路路堤的影响及桥墩沉降监测分析[J].铁道建筑，2014，（2）：18-20.

[5]俞建辉，王建国.浅谈公路桥梁施工中预应力的应用及存在的问题[J].中国高新技术企业，2010，（2）：167-168.