橋梁設計與施工新技術(shù)闡述的論文
【摘要】基于我國橋梁工程技術(shù)與施工中存在的問(wèn)題，本文從設計和施工方面提出了新技術(shù)的具體應用方法。在設計方面具體應用的新技術(shù)有：機載激光雷達技術(shù)、計算機技術(shù)；在施工方面具體應用的新技術(shù)有：大型機械設備的使用技術(shù)、利用儀器設備對橋梁施工質(zhì)量進(jìn)行控制的技術(shù)。此外，還根據案例詳細說(shuō)明了新技術(shù)在橋梁工程中的實(shí)際應用情況。
【關(guān)鍵詞】橋梁設計；橋梁施工；機載激光雷達技術(shù)；計算機技術(shù)
【中圖分類(lèi)號】U442.5【文獻標識碼】A【文章編號】2095-2066（2015）33-0136-02
在21世紀的今天，全球化進(jìn)程的不斷加快，我國橋梁工程的建設也進(jìn)入了一個(gè)新的階段，即應用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)提高設計施工水平的階段。機載激光雷達技術(shù)以及計算機技術(shù)都在很大程度上提高了橋梁工程設計的精確度。隨著(zhù)橋梁建設規模的不斷擴大，在施工建設中應用大型機械設備以及監測施工質(zhì)量?jì)x器，是橋梁工程未來(lái)發(fā)展建設的主要方向。本文對這些內容進(jìn)行分析，并根據實(shí)際案例中所遇到的技術(shù)難點(diǎn)提出了一系列的解決措施，其目的是為相關(guān)行業(yè)建設者提供一些理論依據。
1橋梁設計的新技術(shù)
1.1機載激光雷達技術(shù)
機載激光雷達技術(shù)（Lidar）是一種集全球定位系統、激光技術(shù)以及慣性導航系統的信息數據采集功能為一體的橋梁工程設計新技術(shù)。相較于傳統橋梁工程設計所采用的航空攝影測量技術(shù)，其具有高效率的自動(dòng)化技術(shù)、降低天氣對設計測量的影響、減少設計測量過(guò)程的周期以及提高測量精度等特點(diǎn)。機載激光雷達技術(shù)系統主要解決了獲取三維空間信息數據的難題，使得橋梁工程的設計能夠得到高時(shí)空分辨率的地球空間信息。具體的應用過(guò)程，就是針對橋梁工程的實(shí)際情況進(jìn)行大量高精度、高密度的測量工作。而后，將獲得的數據信息內容整合成工程地形各方面情況的數據庫，并與計算機CAD軟件技術(shù)進(jìn)行結合。這樣一來(lái)，就可以根據數據庫中的橫、縱斷面地形信息設計出橋梁工程的實(shí)際建設路線(xiàn)方案。
1.2計算機技術(shù)
就目前來(lái)說(shuō)，橋梁工程的設計中，應用計算機技術(shù)較為廣泛的新技術(shù)有：可視化技術(shù)、實(shí)時(shí)拖動(dòng)技術(shù)以及人機交換技術(shù)�？梢暬夹g(shù)是將在計算機網(wǎng)絡(luò )中建立模型，以圖形的輸出、輸入方式來(lái)實(shí)現對測量結果的顯示。這樣一來(lái)，就在很大程度上減少工作人員的工作量，而是由計算機來(lái)對復雜的信息數據內容進(jìn)行處理。實(shí)時(shí)拖動(dòng)技術(shù)是指，在操作的過(guò)程中將某一自變量的變化數值借助于點(diǎn)設備的直觀(guān)相對位移來(lái)表示。而后，由相應的致電設備進(jìn)行連續拖動(dòng)后位移就會(huì )發(fā)生變化，而其他的設計因變量也會(huì )隨之發(fā)生變化。其中主要的變化量?jì)热菔怯筛鱾�(gè)變量來(lái)共同確定的。當變化數值處于這種情況下，再由可視化圖形顯示出對應的平滑而連續的動(dòng)態(tài)變形過(guò)程。而人機交換技術(shù)是指將文字、聲音、圖像等信息借助于計算機本身進(jìn)行綜合處理，再加上計算機本身形象、方便的交互性特點(diǎn)，使人機界面得到了大幅度改觀(guān)，從而對使用程序進(jìn)行簡(jiǎn)化。在橋梁工程的設計階段，還可以把計算機技術(shù)作為輔助工具。將橋梁建設的實(shí)際情況通過(guò)現實(shí)的虛擬技術(shù)，以圖形的方式顯示出來(lái)。這樣一來(lái)設計人員就可以使業(yè)主事先看到，橋梁建成后的外型以及當橋梁工程遭遇地震、臺風(fēng)情況下的具體表現。虛擬技術(shù)還可以在計算機上體現出工程對周?chē)鷳B(tài)環(huán)境的影響，以便采取相應的控制措施。就目前來(lái)說(shuō)，已經(jīng)投入使用的計算機技術(shù)包括：橋易大跨度變截面箱梁設計繪圖CAD系統、橋易彎斜變寬箱梁設計繪圖CAD系統以及橋易橋梁下部結構計算分析CAE系統。
2橋梁施工的新技術(shù)
2.1大型機械設備的施工技術(shù)
隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設腳步的不斷向前推進(jìn)，大跨度橋梁工程的設計施工需求越來(lái)越多。在這種需求下應用大型機械設備對其進(jìn)行施工建設，是橋梁工程未來(lái)發(fā)展的主要方向。這是因為大跨度橋梁工程的主梁運輸、吊裝等施工，現有機械設備的施工技術(shù)很難滿(mǎn)足其安全建設的需求。尤其是越來(lái)越多的跨海、跨江等特大橋梁工程建設，對橋梁施工機械設備提出了更高、更專(zhuān)業(yè)的要求。在跨海大橋的專(zhuān)用施工設備中，大型機械設備作為非標準產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始被應用于實(shí)際的工程施工建設。這種設備是需要依照所建橋梁的施工工藝以及施工的實(shí)際條件，進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設計制造以及定制。具體應用到的大型機械設備包括：大口徑專(zhuān)用鉆機、海上運架梁起重設備、深水打樁機等。在一些特大橋梁工程施工中，已經(jīng)開(kāi)始采用9000t的固定雙臂架式浮吊、12000t級的全回轉自航浮吊、4000t海上工作平臺、20000t級的半潛駁船、50m深水拋石整平船以及長(cháng)為90m的鋼管樁打樁船等大型機械設備。將這些機械設備應用于橋梁工程的施工建設中，有利于提高橋梁工程施工的質(zhì)量和進(jìn)度。
2.2監測施工質(zhì)量?jì)x器設備的使用
橋梁工程施工的監測與控制是以設計成橋的實(shí)際應用狀態(tài)作為實(shí)現目標的。在整個(gè)橋梁工程的施工過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)監測橋梁結構的實(shí)際狀態(tài)和環(huán)境狀況，能夠減小橋梁結構的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的差距。這樣一來(lái)，就可以運用現代控制理論對差異進(jìn)行預測、識別和調整。那么橋梁工程的實(shí)際施工狀態(tài)，就可以最大限度地接近理想的作業(yè)狀態(tài)，從而保證橋梁結構在施工過(guò)程中的安全，最終達到橋梁結構成橋狀態(tài)，同時(shí)還能夠滿(mǎn)足設計和施工的規范要求。施工質(zhì)量監測的具體內容則包括：溫度、結構應力以及幾何變形等問(wèn)題。而施工質(zhì)量監測的具體方法包括：正算法、倒拆法以及參數擬合法。具體施工方法的控制內容包括：卡爾曼濾波法、設計參數識別和修正法、一次張拉法以及多次張拉法。對橋梁工程的施工質(zhì)量進(jìn)行監控的設備包括：應變儀、熱電偶、全站儀、精密水準儀以及測力計等�，F階段，橋梁監測與控制已經(jīng)由施工工序監控轉向了施工全過(guò)程的監控，這實(shí)現了對橋梁工程施工全過(guò)程的質(zhì)量控制。事實(shí)證明，通過(guò)監測可以有效地控制橋梁的受力情況以及線(xiàn)形等施工問(wèn)題。此外，監測的儀器設備還能夠為工程建設提供一定的指導建議，為橋梁工程的施工運營(yíng)和養護提供參考數據。
2.3實(shí)例
對于近幾年越來(lái)越多大型橋梁的建設施工，本文以某橋梁為例來(lái)說(shuō)明具體應用的施工新技術(shù)有哪些。該橋梁是國內跨徑最大的斜拉橋，全橋長(cháng)32.4km，主橋主跨采用1088m雙塔斜拉橋。該橋的施工建設過(guò)程主要運用了大型群樁基礎施工設備和永久性鋼護筒支承鉆孔施工設備。大型群樁基礎施工流程為：插打專(zhuān)用鋼管樁→搭設樁基施工平臺→下沉鋼護管→鉆孔樁施工→施工平臺拆除→吊箱下放就位→吊箱封底、抽水→承臺混凝土澆筑。以上施工流程中關(guān)鍵在于搭設樁基施工平臺和吊箱下放的位置調整，這兩方面內容直接影響著(zhù)橋梁建設的基礎。針對這一問(wèn)題該工程在施工過(guò)程中遇到的施工技術(shù)難點(diǎn)以及創(chuàng )新技術(shù)的應用內容有：在國內，首次使用大型永久性鋼護筒支承鉆孔施工設備，有效地解決了主橋墩施工水域深（深度達35m）、高流速（4.01m/s）以及沖刷深度大（沖刷深度達28m）的施工難題。事實(shí)證明，普通的鋼管樁施工設備平臺很難解決施工水域深、流速高以及沖刷深度大的技術(shù)難點(diǎn)。主塔墩鋼吊箱平面呈啞鈴形結構，結構面積為5500m2、重為5880t。這就意味著(zhù)，在具體施工中，使用了液壓千斤頂同步下放技術(shù)和計算機的控制技術(shù)。這些技術(shù)的應用，使得350t的`千斤頂和40臺250t千斤頂實(shí)現了聯(lián)動(dòng)技術(shù)并取得了成功。再以另一橋梁工程的施工建設過(guò)程為例，該橋全長(cháng)716m，是國內首座鋼筋混凝土疊合梁懸索橋。對于橋梁主鞍的施工項目，采用的是邊跨主纜索股來(lái)調整索塔偏心距的施工方法。具體施工的過(guò)程中，應用了固定雙臂架式吊裝設備。這對于橋面施工、加勁梁以及中跨吊桿等施工內容，有效的解決了其中存在的塔頂主跨方向的偏移問(wèn)題。此外，還采用了多臺千斤頂來(lái)進(jìn)行循環(huán)張拉索股的施工，成功的利用連接桿代替了常規的索鞍預偏分階段的頂推索鞍。對于這一橋梁工程中索塔頂部施工存在的位移問(wèn)題，通過(guò)專(zhuān)用的儀器設備（如測力計、應變儀、熱電偶、全站儀、精密水準儀等）進(jìn)行了全程監測。有效的解決了橋梁中跨、邊跨施工內容的受力不平衡的問(wèn)題，使得橋梁在建成后其內力與線(xiàn)型無(wú)限接近于設計理想狀態(tài)。
3結束語(yǔ)
橋梁工程是我國重要的基礎設施建設項目之一，它的建設技術(shù)水平是綜合國力的真實(shí)展現。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及橋梁工程建設需求的不斷提高，原有的設計方法和施工技術(shù)已經(jīng)很難滿(mǎn)足實(shí)際的建設需要。本文闡述了橋梁工程設計以及施工新技術(shù)的應用方法，其目的是使建設需求與建設技術(shù)得到很好的平衡。尤其是對于大跨度的跨海、跨江橋梁工程的建設，其具有施工水域深、流速高以及沖刷深度大的技術(shù)難點(diǎn)。而從多數項目的開(kāi)展情況來(lái)看，上述新技術(shù)、新設計思路的應用顯著(zhù)提高了工程項目的整體質(zhì)量，說(shuō)明上述技術(shù)具有良好的應用價(jià)值，應該在更多地區進(jìn)行應用與推廣。
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