工 程 技 术
论桥梁施工控制的内容和方法
张明
（江苏东南交通工程咨询监理有限公司 江苏南京 ２１００１８）
摘 要：结构参数、施工工艺、施工监测方法、结构计算分析模型、温度的变化、混凝土的弹性模量及其收缩、徐变等都会对施工中桥梁的状态产生影响，要进行有效地施工控制，必须全面了解这些影响因素，有针对性的制定控制方案。桥梁的施工控制应该从结构变形、结构应力、结构的稳定性等方面进行，其中又以结构的变形控制为主。本文分析了桥梁施工控制的目的与意义，探讨了桥梁施工控制的内容和控制方法，认为灰色预测控制是一种比较好的反馈控制方法。关键词：桥梁施工 控制内容控制方法中图分类号：Ｕ４４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－３７９１（２００７）０６（ｂ）－００６７－０２
１ 桥梁施工控制的涵义和意义
近年来，我国在大江、大河甚至是海湾上修建了很多很大跨径、更为经济合理的预应力混凝土桥梁。为了在建桥中不中断通航和桥下交通，或是跨越深谷、深沟而不设造价昂贵的河道支架，在预应力混凝土桥梁施工中引入了钢桥自架设体系的施工方法。为了保证施工质量，必需对建桥的整个过程进行严格的施工控制。对于采用多阶段、多工序的自架设体系施工的大跨度桥梁上部结构而言，要求结构内力和标高的最终状态符合设计要求相当困难，它需要用分析程序对多阶段、多工序的自架设施工方法进行模拟，对各阶段内力和变形先计算出预计值，将施工中的实测值与预计值进行比较、调整，直到达到满意的设计状态。
桥梁施工控制也是桥梁建设的安全保证。每种体系的桥梁所采用的施工方法均按预定的程序进行，施工中每一阶段的内力与变形是完全可以预计的，同时通过监测手段得到各施工阶段的实际内力与变形，从而可以跟踪掌握施工进程和发展情况，及时发现施工中可能存在的较大偏差，消除事故隐患，确保桥梁安全。施工控制还是桥梁营运中和耐久性的综合监测系统。在桥梁的施工控制中预留长期观测点，给桥梁创造终身监测的条件，从而给桥梁营运阶段的养护工作提供科学的、可靠的数据，给桥梁的安全使用提供可靠保证。由此可见，桥梁施工控制是现代桥梁建设尤其是大跨度桥梁建设的必然趋势。
对于大跨径预应力混凝土连续梁桥，一般采用的施工方法是：在其各主墩上按“Ｔ构”用挂篮分段对称悬臂浇筑（或拼装），在落地支架上浇筑边跨现浇段，在吊架上浇筑跨中台拢段，全桥按对称悬臂浇筑→边跨合拢→中跨合拢的顺序进行施工，在悬臂浇筑节段前还要将主梁与桥墩临时固结，待跨中合拢施加预应力后，再去掉墩顶临时固结，使主梁支承于支座上。由此可见，预应力混凝土连续梁桥施工过程比较复杂，它不但要经历Ｔ型刚构悬臂浇筑阶段形成主梁的过程，还要经历体系转换的过程，即由对称的单“Ｔ”静定结构转变为超静定结构。要求在施工过程中，必须实施有效的施工控制。从某种意义上讲，施工控制成了大跨径预应力混凝土连续梁桥修建和发展必不可少的保证措施。
２ 桥梁施工控制的影响因素
桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理论设计状态（线形与受力）相吻合。要实现上述目标，就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计的所有因素，以便对
施工过程实施有效的控制。２．１ 结构参数
不论何种桥梁的施工控制，结构参数都是必须考虑的重要因素，结构参数是施工控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。实际桥梁结构参数总是会与设计参数存在一定的误差，施工中如何计入这些误差，使结构参数尽量接近桥梁的真实结构参数，是必须首先解决的重要问题。包括：结构截面尺寸。采用动态取值和误差分析；材料弹性模量。随机采样试验，取得混凝土４天、７天、１４天和２８天的弹性模量，预应力钢绞线弹性模量采用国家建材中心实验室实验数据；材料容重。采用随机抽样方法，准确识别钢筋和不同集料对混凝土材料容重的影响程度；材料热膨胀系数；施工荷载。自架设体系中都存在施工临时荷载，它们对结构受力与变形的影响在控制中不可忽视，必须按实际情况取值；预加应力。预加应力是预应力混凝土结构内力与变形控制考虑的重要结构参数，但其大小受多种因素影响，包括张拉设备、管道磨阻、预应力钢绞线断面尺寸、弹性模量等。控制过程中对其取值误差必须合理估计。２．２ 施工工艺
施工控制是为施工服务的，反过来，施工的好坏又直接影响控制目标的实现。除要求施工工艺必须符合控制要求外，在施工控制中必须计入施工条件非理想化而带来挂蓝就位安装和梁段浇筑等方面误差，使施工状态保持在控制之中。２．３ 施工监测
监测是桥梁施工控制的最基本手段之一，使大桥顺利、成功修建的重要工序，也是为后期调控提供基础数据的重要手段，包括对应力、变形、温度以及建材力学指标的监测。在控制过程中，保证测量的可靠性极为重要，除了要从测量设备、方法上尽量减少测量误差外，在进行控制分析时必须将误差计入。２．４ 结构计算分析模型
对实际桥梁结构进行减化并建立计算模型，必然存在误差，包括各种假定、边界条件处理、模型化的本身精度等。２．５ 温度变化
温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大，其程度随温度变化而变化。在不同时刻对结构状态（应力、变形）进行量测，其结果是不同的，温度变化的影响必须考虑。通常都是将控制理想状态定位在一天的一个特定温度下，从而将温度变化对结构的影响相对排除。一般是将一天中温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间。
２．６ 混凝土材料收缩与徐变
对预应力混凝土桥梁而言，混凝土收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响，这主要是因为预应力混凝土桥梁施工必须经历一个比较长而又复杂的施工与体系转化过程，普遍存在加载龄期小、各阶段龄期相差大等情况，在控制中必须采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。
以上这些误差可以归结为两种类型，即系统误差和随机误差。对于悬臂浇筑的大跨度连续梁桥，其施工控制是通过控制各施工阶段主梁悬臂端截面的预留拱度来实现的。而这又与截面在个施工阶段的挠度密切相关。因此，如果截面在理想状态计算的各阶段的挠度值都是正确的，那么截面的预留拱度也是正确的，依此施工，就能保证桥面标高在各施工阶段达到理想状态的计算标高。然而实际上，由于上述各种误差干扰的存在，各阶段的计算值不可能完全正确，这就需要在施工过程中根据结构的实际反应对挠度计算值进行修正。由于各阶段的挠度是各项参数的函数，所以挠度的修正可以通过参数的调整来实现。同时干扰各阶段挠度的误差，除了参数的误差外还有非参数系统误差和随机误差。对于这类误差，也必须采取适当的方法加以滤除、估计、预测和调整。
通过以上分析，确定控制方案为：通过参数调整，消除参数误差；修正结构计算数据，消除非参数误差；通过反馈控制，滤除随机误差，确定预留拱度调整量。
３ 桥梁施工控制的主要内容
３．１ 结构变形控制
不论采用什么施工方法，桥梁结构在施工过程中总要产生变形，并且结构的变形将受到诸多因素的影响，很容易使桥梁结构在施工过程中的实际位置偏离预期状态，使桥梁难以合拢或成桥状态与设计要求不符，影响桥梁的运营。所以必须对桥梁结构的变形实施控制。
桥梁结构几何尺寸的控制是施工控制的基本要求，任何一个结构不可能达到与设计尺寸准确无误的吻合，固要尽量减少结构尺寸与设计尺寸的偏差，并将其降低到《公路桥涵施工技术规范》规定的容许范围内。对于悬臂浇筑的混凝土梁：梁轴线偏位ｌ．ｍｍ，挠度士２０ｍｍ，梁顶面宽度士３０ｍｍ。３．２ 结构应力控制
如果结构实际应力状态与设计应力状态不符，将会给结构造成一定程度的危害，其影响远比结构变形的影响大。所以，在对桥梁进行施工控制时，尤其要注意对结构应力的监控。对
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采暖分户计量的探讨
付天君 高连江
（七台河市二建公司安装分公司 １５４６００）
摘 要：本文探讨了采暖分户计量。关键词：采暖分户 计量中图分类号：ＴＵ８３文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－３７９１（２００７）０６（ｂ）－００６８－０１
本人通过近几年的施工接触，对采暖分户计量有一些体验，总结出来供大家参考。
（１）现在随着房屋改革的发展，采暖费用计量的问题成为居民关注的重点，如何收费、收多少。目前我国主要采用按每平方米计费办法，但如果用户欠费进行清欠是很困难的。采暖系统是一个闭合系统，立管从上到下贯穿每一个用户的房间，不可能因、为某一个用户欠费而、停掉整栋楼的采暖。且在同一座城市内，同一小区内、同一栋楼内同一户型内相同的两个房间的冬季采暖温度也不一定相同，相差较小的只有１—２℃，相差较大的达到４——５℃，但缴纳的采暖费是一样。所以人们一直在寻找一种合理的采暖计费办法。采暖分户计量解决了这个问题，分户计量顾名思义——是按照每户实际用热量进行缴费。要根据实际调查，分户计量节省的热费最高达３０％。但单靠降低室内采暖温度，降低舒适度去节能不是分户计量的目的。建设部２０００年２月１８日发布要求于２０００年１０月１日起实行的《民事建筑节能管理规定》明确指出“新建居住建筑的集中采暖系统应当使用双管系统，推行温度调节和用户热主量装置，实行供热计量收费。
（２）“分户计量，按热收费”势在必行，但难度较大，问题不少。通过有关专家计算表明，在一般地区，一间完全不供暖的中间楼层南向房间，由于从上下及周围获取热量可以维持，１２－１４℃室温。而此时该用房并没有花钱买热，可周围的每户均有将近１／４－１／５的热量传给了这个房间争他们为此多付了热费，这当然是下合理的。可见，即使实现了分户热计量，但由于存在房间的热传递，要解决分户计量收费的问题，还有许多技术上和政策上的问题需要解决研究，为了减少户间热传递对收费的困扰，增强户间建筑的隔热性能是可选择的有力措施。它们的隔热性能也会提高，建筑物的舒适性会增加。
另外，在分产收费政策上厅采取措施，例如国外规定的那样，将总热量的４０％仍按热用户面积分摊收费，６０％按热计量数收费。
（３）根据北京ＤＢＪ０１—６０５－２０００新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程，供暖负荷计算规定卧室、起居室（厅）和卫生间等主要居住空间的室内计算温度，应按相应的设计标准提高２℃，房间因室温差异而形成灼热传递，应按相应的设计标准提高２℃，户间因空温差异而形成的热传递，应按下列原则计算热负荷：１）应计算通过户间楼板和隔墙的热传递量；２）与邻室的温差暂按６℃计算，采暖地板供暖时，哲按８℃计算；３）以各向户间传热量总和的适当比例，作为房间总传热负荷。同时规定，户间传热量仅作为确定户内供暖设备和计算户内管道的依据，不应计入户外供暖干管热负荷和建筑总热负荷内，关于热计量的装置，由流量计、测温传感器和热量的积极积分计算显示器三部分组成
的机电一体化仪表，即热量表与其它相关功能配件结合构成热计量装置。户用热量表宜设置在供水管上。
（４）热量分户计量控制仪表性能与控制方式。１）单纯计量，人工抄表、收费、控制，此种方式采用的热计量仪表只具有计量功能。给小区管理部门收费造成困难，且需要占用一定的人力；２）远程计量与控制，住户上门交费。此种方式也属子先厨热后交费，存在费用回收田难的问题，同时安装远程控制设备增加建设投资；３）预付热费，自动计量，刷卡控制。此类仪表将计量、显示、交费、控制一体化。这是一种分产热计量、控制、收费最有效的方式，管理简单，供暖费回收可大幅度提高。
（５）改变采暖系统。为配合分户计量采暖系统作了变更，改变为每户单独一根管道进入内连接到每一个散热器，采暖立管设在公共走廊的计量产是内，计量间内设有控制仪表和控制阀门控制每一户的供热与计量。户内管道一般沿地敷设，采用ＰＰＫ管、ＰＥ管和铝塑和等。控制地面下无接头，可保证试压地无问题。但在二次装修时易存在地板钉贯穿管道的现象，解决的办法：一是在室内注明的走向，但效果不大理想。二是管道敷设在预定的沟槽内，沟槽内填充保温材料，沟槽加盖４ｍｍ的钢板，但沟柄的宽度不宜宽于１５０ｍ以上。
预应力混凝土连续梁桥而言，结构体内的应力大小与预加力大小有很大关系，应主要控制预加力：张拉机具与锚具应在现场进行检查和校验。千斤顶与压力表应配套校验，以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲数。所用压力表的读数不宜低于１．５级；检验千斤顶用的试验机或测力计的精度不得低于±２％；预应力钢材用应力控制方法张拉时，应以伸长值进行校核，实际伸长值与理论伸长值应控制在６％。３．３ 结构稳定性控制
桥梁结构的稳定关系到桥梁的安全，它与桥梁的强度有着同等的意义，国内外曾经有过不少桥梁在施工过程中，由于失稳而导致全桥破坏的例子。因此，桥梁施工过程中不仅要严格控制变形和应力，而且更要严格地控制施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。尤其对大跨径桥梁，受动荷载或突发情况的影响，很难保证桥梁施工安全，更难保证运营时的安全。为此，应建立一套全面监控系统，对桥梁进行终身监控，确保桥梁安全施工、安全运营。
４ 桥梁施工控制的主要方法
桥梁的施工控制已逐渐被工程界所重视，并形成了一些实用的控制方法，这些方法包括参数识别法、最佳成桥状态法、无应力法、
神经网络法、线形回归分析法、卡尔曼滤波法和灰色预测控制法，其中灰色预测控制是一种比较好的反馈控制方法。
将灰色系统理论引入桥梁施工控制中。灰色系统可以看作是在一定时间内变化的随机过程，环境干扰将使系统行为特征量过分离散，为此灰色系统用灰色数生成对原始数据进行处理得到随机性弱化、规律性强化了的序列，在此基础上以灰色动态ＧＭ模型作为预测模型，并及时对模型进行滚动优化和反馈校正。灰色预测控制具有以下特点：灰色控制理论是基于系统发展变化的预测控制，是对结构参数及环境影响因素的预测控制，可根据需要把预测得到的结果代入结构方程，从而求得结构的状态参数，这种预测控制方法符合结构实际状态，具有较高的准确性；灰色预测控制建模是少数据建模，是数据的新陈代谢建模，是一种实时控制。在处理方法上，灰色过程是通过原始数据的整理来找数的规律的，是一种就数找数的现实规律的途径，而数理统计方法是按先验规律来处理问题，要求数据越多越好，越具规律性越好；灰色预测控制，是“采样瞬态建模”控制，其过程是：每采集一个新数据便建立一个新模型，随之更新一组模型参数，所以控制过程也就是不断采集数据，不断建模，不断更新参数，不断预
测，不断提高新模型下的预测值的过程。这实际上是采用模型参数的不断更新，来适应行为的不断变化、环境的不断影响、噪声的不断干扰，所以这种控制方法具有较强的适应性；灰色理论将无规律的原始数据进行生成，使其变成较有规律的生成数列在建模，还可以通过残差分析来调整、修正、提高精度；灰色预测控制是后果控制、行为控制，不需要追究行为变化的原因，也不必将系统的控制行为与噪声加以分离，即不必处置复杂的随机过程，这使得控制大为简化；影响主梁挠度变化的主要因素都具有灰色信息的特征。因此，灰色预测控制是一种比较好的反馈控制方法。
参考文献
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