摘要：文章對鋼管混凝土拱橋施工監控的目的和意義、指導原則、內容與方法等方面進行了總結分析，還分析了施工控制中造成控制誤差的主要因素，最后針對性地提出了相應處理方法。
　　關鍵詞：鋼管混凝土系桿拱橋；施工監控；理論研究
　　鋼管混凝土(，簡稱)構件是指在鋼管中填充混凝土而形成的組合構件。鋼管混凝土拱橋一般具有軸壓承載力高、塑性和韌性好、施工方便、耐火性能較好、經濟效果好等特點，是近年來國內應用最多的橋型之一。
　　作為一種新型橋梁結構，鋼管混凝土拱橋在我國仍處于發展階段，目前尚無專門的設計與施工規范。隨著跨徑的不斷增大，結構體系愈來愈復雜，施工難度越來越大，在建設過程中逐漸暴露出一些問題。為了保證鋼管混凝土拱橋這一新型橋梁結構安全可靠的使用，在其施工階段有必要對橋梁施工過程進行有效監控。將有利于為施工質量及安全提供保障，同時也為橋梁運營階段健康監測與維護管理積累寶貴資料。
　　1鋼管混凝土拱橋施工
　　鋼管混凝土拱橋結構性能優越、跨越能力大、結構體系靈活，既可做成有推力拱，也可做成無推力的系桿拱，并能較好地適應不同地質與地形，且外形優美[1]。因施工方法的不同，橋梁各階段內力變化情況亦不盡相同。在大橋建設過程中需根據工程實際情況采用適當的施工方法。
　　
　　                          
　　
　　　　
　                                                               　圖1鋼管混凝土拱橋主要施工方法簡圖
　　鋼管混凝土拱橋的整個施工過程大致可劃分為四個階段:第一階段是鋼管拱肋制作；第二階段是架設空鋼管拱段形成裸拱(即骨架)；第三階段是向空鋼管拱內灌注混凝土形成鋼管混凝土拱；第四階段是橋道系的安裝施工。鋼管拱肋的架設可以根據不同的施工條件采用不同的施工方法，主要有支架施工法、纜索吊裝法、平轉法、豎轉法，或幾種方法綜合應用(如少支架施工、平轉與豎轉結合等)如圖1所示。
　　2施工監控目的及意義
　　橋梁施工監控的目的是使成橋后結構內力和線形處于有效的控制之內，并最大限度的符合設計理想狀態，確保施工質量和安全性。通過對施工過程進行監測收集控制參數，經過理論計算和實測結果的比較分析、誤差調整，預測后續施工過程的結構狀態，進而提出后續施工過程應采取的技術措施[6]。
　　3鋼管混凝土拱橋施工監控原則及要求
　　3.1施工監控原則
　　根據鋼管混凝土拱橋的結構特點，其施工控制應遵循以下控制原則:在拱肋穩定性滿足要求的前提下，對變形、應力進行雙控。其中，以變形控制為主，嚴格控制各個控制截面的撓度和拱軸線的偏移，同時兼顧應力發展情況。
　　3.2施工監控的基本要求
　　施工控制的基本要求是確保施工過程中的結構安全，保證橋梁結構的內力和變形始終處于容許的安全范圍內，成橋狀態(包括成橋線形、結構內力)符合設計要求。施工控制系統應滿足以下要求:(l)控制系統應具有良好的適應性，對于施工過程中可能出現的各種情況，能夠正確、及時處理；(2)控制項目應根據實際需要選擇確定（如索力、扣點標高、拱肋應力等）；(3)施工過程中，對索力或軸線位置的控制都應有一定的寬容度，以適應實際需要；(4)施工控制系統應能根據現場情況，及時制定出最佳的索力調整方案，調整次數應盡量少。
　　4鋼管混凝土拱橋施工監控內容
　　橋梁施工控制主要包括三個方面內容，即結構的幾何(變形)控制、應力控制、穩定控制。大跨度鋼管混凝土拱橋的施工控制是一個循環過程，即施工→量測→識別→修正→預告→施工的。該體系結構總框圖如圖2。
　　
　　                        
　　
　                               　　
　　
　　
　　
　　圖2鋼管混凝土拱橋的施工控制流程圖
　　圖2中的施工控制流程圖包含三個系統:虛線內為監測系統、點劃線內為解析系統、其余的則為實時控制分析系統。施工監測系統是大跨度橋梁施工控制系統的一個重要組成部分，各種橋梁施工控制中都必須根據實際施工情況與控制目標建立完善的監測系統。監測系統在排除環境影響的條件下，可跟蹤施工過程并獲取結構的真實狀態。監測系統的主要內容包括：結構設計參數監測、幾何形態監測、應力監測、動力監測和溫度監測。圖3為施工監測系統示意圖。
　　                 
　　
　　
　　
　　                                                  圖3鋼管混凝土施工監測系統示意圖
　　5鋼管混凝土拱橋施工監控的基本方法
　　橋梁施工監控的主要任務是橋梁施工過程的安全及結構線形、內力狀態控制。根據橋梁結構形式、施工特點及具體控制內容的不同，其施工控制方法也不盡相同�？偟膩碇v，橋梁施工控制可分為開環控制法、閉環反饋控制法、自適應控制法、綜合方法。
　　5.1開環控制法
　　對于較簡單橋型施工，一般按照設計中估計的狀態變量施工，完工后的結構基本上能夠達到設計所需的線型和內力要求，此類即是開環施工過程。施工過程中控制是單向的，不需要結構的反應來改變施工中的狀態變量。當結構的安裝誤差影響不大時，開環控制方法較為可行。通常應用于大中小橋梁中。
　　5.2閉環反饋控制
　　對于較復雜的橋型，實際施工狀態和計算狀態之間存在差異，且在每個施工階段的積累誤差不可忽略。在出現誤差之后須及時糾正，糾正的措施和控制量的大小必須由誤差反饋計算決定，從而形成了閉環反饋控制過程。
　　5.3自適應控制法
　　對于鋼管混凝土拱橋進行施工控制，通常采用自適應控制法。這種方法是在閉環反饋控制的基礎上，消除由模型誤差和測量噪聲所引起的結構狀態誤差，然后加上系統參數（如截面幾何特性、材料密度、彈性模量、混凝土收縮徐變）等識別過程系統。即施工→量測→參數識別→分析→修正→預測→施工的循環過程。最后比較測量的受力狀態與模型計算結果，依據兩者的誤差進行參數調整，使得模型的輸出結果與實際測量結果相一致，再利用修正的計算模型參數，重新計算各施工階段理想狀態，按反饋控制方法對結構進行綜合分析和判斷，并對誤差原因進行分析。經過幾個工況的反復識別后，計算模型基本上與實際結構相一致，在此基礎上可對施工狀態進行較好的控制。
　　5.4綜合方法
　　除了上述三種控制方法之外，還有其他一些控制方法，如最優控制、模糊控制、專家系統控制等。隨著橋梁結構形式、施工特點及具體施工方法的不同，其施工控制的方法也不同。一般而言，對于大跨度橋梁均需采用多種方法同時進行施工控制，即采用綜合方法。
　　6鋼管混凝土拱橋施工控制影響因素
　　對于鋼管混凝土拱橋來說，影響施工控制的因素涉及范圍極其廣泛，包括設計參數誤差、施工工藝誤差、施工監測誤差、結構分析計算模型誤差、施工管理等。
　　6.1設計參數誤差
　　設計參數誤差，即在進行橋梁施工控制結構分析時所采用的理想設計參數值與結構實際狀態所具有的相應設計參數值的偏差。對于鋼管混凝土拱橋，設計參數誤差主要包括以下幾個方面:（1）結構幾何形態參數誤差、（2）結構構件截面尺寸誤差、（3）材料特性參數誤差、（4）與時間相關的參數誤差、（5）荷載參數誤差。
　　6.2施工工藝誤差
　　鋼管混凝土拱橋施工主要包括空鋼管拱肋的安裝、弦桿內混凝土澆注以及橋道系安裝三個主要階段。主要存在以下施工誤差:拱肋的制作誤差、拱肋線形的安裝誤差、管內灌注混凝土的密實度誤差、混凝土配合比誤差、橋道系預制構件制作誤差及橋道系線形施工誤差。
　　6.3施工監測誤差
　　由于測量儀器、儀器安裝、測量方法、數據采集、環境情況等情況引起的誤差，稱為施工監測誤差。該誤差一方面可能造成結構實際參數、狀態與設計或控制值吻合較好的假象，也可能造成將本來較好的狀態調整得更差的情況。因此，保證測量的可靠性對于施工控制極為重要。
　　6.4結構分析計算模型誤差
　　在結構分析中需對實際橋梁結構進行建立計算模型簡化。這種簡化使得計算機模型與實際情況之間存在誤差，包括各種假定、邊界條件處理、模型化的本身精度等�？刂浦�，必要時需要對簡化進行專門的試驗研究，以使建模誤差所產生的影響減到最低限度。
　　6.5施工管理質量
　　橋梁施工控制的對象就是橋梁施工本身，施工管理的好壞直接影響到橋梁施工質量、進度等。特別是施工進度一旦不按計劃進行，必然給施工控制帶來一定的難度。
　　6.6降低誤差的方法
　　通過對誤差原因的分析，降低誤差可從以下幾個方面著手:(l)仿真計算與施工實施相互靠近；(2)計算參數的取值接近實際；(3)減小環境影響，應以年平均溫度為準，根據實測數據進行修正，避免強日照及風大時測量；(4)嚴格施工管理，測量精心操作；(5)優化結構計算模型，對于空間析架拱橋應采用三維模型，考慮結構的幾何非線性及材料非線性。
　　7結語
　　文章簡單總結了橋梁施工監控的發展概況，列舉了橋梁現場施工控制的原則、內容與方法，并詳細分析了鋼管混凝土拱橋施工控制中造成施工控制誤差的因素，最后提出了應對方法。對于鋼管混凝土拱橋施工質量監控具有一定指導意義。
　　參考文獻：
　　[1]邵旭東.橋梁工程.北京：人民交通出版社，2004.
　　[2]姚玲森.橋梁工程.北京：人民交通出版社，1985.
　　[3]蔡紹懷.論鋼筋混凝土在拱橋工程中的應用.中國土木工程學會第五屆年會暨第二次全國城市橋梁學術會議論文集.天津:天津大學出版社，1999.
　　[4]陳寶春.橋梁建設.鋼管混凝土拱橋發展綜述.1997(2).
　　[5]陳寶春.鋼管混凝土拱橋實例集(一).北京:人民交通出版社，2002.
　　[6]劉浩.大跨徑鋼管混凝土拱橋力學行為分析與監側.重慶:重慶交通學院，2001.