橋樑設計與施工新技術闡述的論文
橋樑設計與施工新技術闡述的論文
【摘要】基於我國橋樑工程技術與施工中存在的問題，本文從設計和施工方面提出了新技術的具體應用方法。在設計方面具體應用的新技術有：機載鐳射雷達技術、計算機技術；在施工方面具體應用的新技術有：大型機械裝置的使用技術、利用儀器裝置對橋樑施工質量進行控制的技術。此外，還根據案例詳細說明了新技術在橋樑工程中的實際應用情況。
【關鍵詞】橋樑設計；橋樑施工；機載鐳射雷達技術；計算機技術
【中圖分類號】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，全球化程序的不斷加快，我國橋樑工程的建設也進入了一個新的階段，即應用先進科學技術提高設計施工水平的階段。機載鐳射雷達技術以及計算機技術都在很大程度上提高了橋樑工程設計的精確度。隨著橋樑建設規模的不斷擴大，在施工建設中應用大型機械裝置以及監測施工質量儀器，是橋樑工程未來發展建設的主要方向。本文對這些內容進行分析，並根據實際案例中所遇到的技術難點提出了一系列的解決措施，其目的是為相關行業建設者提供一些理論依據。
1橋樑設計的新技術
1.1機載鐳射雷達技術
機載鐳射雷達技術（Lidar）是一種集全球定位系統、鐳射技術以及慣性導航系統的資訊資料採集功能為一體的橋樑工程設計新技術。相較於傳統橋樑工程設計所採用的航空攝影測量技術，其具有高效率的自動化技術、降低天氣對設計測量的影響、減少設計測量過程的週期以及提高測量精度等特點。機載鐳射雷達技術系統主要解決了獲取三維空間資訊資料的難題，使得橋樑工程的設計能夠得到高時空解析度的地球空間資訊。具體的應用過程，就是針對橋樑工程的實際情況進行大量高精度、高密度的測量工作。而後，將獲得的資料資訊內容整合成工程地形各方面情況的資料庫，並與計算機CAD軟體技術進行結合。這樣一來，就可以根據資料庫中的橫、縱斷面地形資訊設計出橋樑工程的實際建設路線方案。
1.2計算機技術
就目前來說，橋樑工程的設計中，應用計算機技術較為廣泛的新技術有：視覺化技術、實時拖動技術以及人機交換技術。視覺化技術是將在計算機網路中建立模型，以圖形的輸出、輸入方式來實現對測量結果的顯示。這樣一來，就在很大程度上減少工作人員的工作量，而是由計算機來對複雜的資訊資料內容進行處理。實時拖動技術是指，在操作的過程中將某一自變數的變化數值藉助於點裝置的直觀相對位移來表示。而後，由相應的致電裝置進行連續拖動後位移就會發生變化，而其他的設計因變數也會隨之發生變化。其中主要的變化量內容是由各個變數來共同確定的。當變化數值處於這種情況下，再由視覺化圖形顯示出對應的平滑而連續的動態變形過程。而人機交換技術是指將文字、聲音、影象等資訊藉助於計算機本身進行綜合處理，再加上計算機本身形象、方便的互動性特點，使人機介面得到了大幅度改觀，從而對使用程式進行簡化。在橋樑工程的設計階段，還可以把計算機技術作為輔助工具。將橋樑建設的實際情況透過現實的虛擬技術，以圖形的方式顯示出來。這樣一來設計人員就可以使業主事先看到，橋樑建成後的外型以及當橋樑工程遭遇地震、颱風情況下的具體表現。虛擬技術還可以在計算機上體現出工程對周圍生態環境的影響，以便採取相應的控制措施。就目前來說，已經投入使用的計算機技術包括：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系統以及橋易橋樑下部結構計算分析CAE系統。
2橋樑施工的新技術
2.1大型機械裝置的施工技術
隨著我國經濟建設腳步的不斷向前推進，大跨度橋樑工程的設計施工需求越來越多。在這種需求下應用大型機械裝置對其進行施工建設，是橋樑工程未來發展的主要方向。這是因為大跨度橋樑工程的主樑運輸、吊裝等施工，現有機械裝置的施工技術很難滿足其安全建設的需求。尤其是越來越多的跨海、跨江等特大橋樑工程建設，對橋樑施工機械裝置提出了更高、更專業的要求。在跨海大橋的專用施工裝置中，大型機械裝置作為非標準產品已經開始被應用於實際的工程施工建設。這種裝置是需要依照所建橋樑的施工工藝以及施工的實際條件，進行專門設計製造以及定製。具體應用到的大型機械裝置包括：大口徑專用鑽機、海上運架樑起重裝置、深水打樁機等。在一些特大橋樑工程施工中，已經開始採用9000t的固定雙臂架式浮吊、12000t級的全迴轉自航浮吊、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為90m的鋼管樁打樁船等大型機械裝置。將這些機械裝置應用於橋樑工程的施工建設中，有利於提高橋樑工程施工的質量和進度。
2.2監測施工質量儀器裝置的使用
橋樑工程施工的監測與控制是以設計成橋的實際應用狀態作為實現目標的。在整個橋樑工程的施工過程中，透過實時監測橋樑結構的實際狀態和環境狀況，能夠減小橋樑結構的實際狀態與理想狀態的差距。這樣一來，就可以運用現代控制理論對差異進行預測、識別和調整。那麼橋樑工程的實際施工狀態，就可以最大限度地接近理想的作業狀態，從而保證橋樑結構在施工過程中的安全，最終達到橋樑結構成橋狀態，同時還能夠滿足設計和施工的規範要求。施工質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題。而施工質量監測的具體方法包括：正演算法、倒拆法以及引數擬合法。具體施工方法的控制內容包括：卡爾曼濾波法、設計引數識別和修正法、一次張拉法以及多次張拉法。對橋樑工程的施工質量進行監控的裝置包括：應變儀、熱電偶、全站儀、精密水準儀以及測力計等。現階段，橋樑監測與控制已經由施工工序監控轉向了施工全過程的監控，這實現了對橋樑工程施工全過程的質量控制。事實證明，透過監測可以有效地控制橋樑的受力情況以及線形等施工問題。此外，監測的儀器裝置還能夠為工程建設提供一定的指導建議，為橋樑工程的施工運營和養護提供參考資料。
2.3例項
對於近幾年越來越多大型橋樑的建設施工，本文以某橋樑為例來說明具體應用的施工新技術有哪些。該橋樑是國內跨徑最大的斜拉橋，全橋長32.4km，主橋主跨採用1088m雙塔斜拉橋。該橋的施工建設過程主要運用了大型群樁基礎施工裝置和永久性鋼護筒支承鑽孔施工裝置。大型群樁基礎施工流程為：插打專用鋼管樁→搭設樁基施工平臺→下沉鋼護管→鑽孔樁施工→施工平臺拆除→吊箱下放就位→吊箱封底、抽水→承臺混凝土澆築。以上施工流程中關鍵在於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橋樑建設的基礎。針對這一問題該工程在施工過程中遇到的施工技術難點以及創新技術的應用內容有：在國內，首次使用大型永久性鋼護筒支承鑽孔施工裝置，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。事實證明，普通的鋼管樁施工裝置平臺很難解決施工水域深、流速高以及沖刷深度大的技術難點。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，在具體施工中，使用了液壓千斤頂同步下放技術和計算機的控制技術。這些技術的應用，使得350t的`千斤頂和40臺250t千斤頂實現了聯動技術並取得了成功。再以另一橋樑工程的施工建設過程為例，該橋全長716m，是國內首座鋼筋混凝土疊合梁懸索橋。對於橋樑主鞍的施工專案，採用的是邊跨主纜索股來調整索塔偏心距的施工方法。具體施工的過程中，應用了固定雙臂架式吊裝裝置。這對於橋面施工、加勁梁以及中跨吊杆等施工內容，有效的解決了其中存在的塔頂主跨方向的偏移問題。此外，還採用了多臺千斤頂來進行迴圈張拉索股的施工，成功的利用連線杆代替了常規的索鞍預偏分階段的頂推索鞍。對於這一橋樑工程中索塔頂部施工存在的位移問題，透過專用的儀器裝置（如測力計、應變儀、熱電偶、全站儀、精密水準儀等）進行了全程監測。有效的解決了橋樑中跨、邊跨施工內容的受力不平衡的問題，使得橋樑在建成後其內力與線型無限接近於設計理想狀態。
3結束語
橋樑工程是我國重要的基礎設施建設專案之一，它的建設技術水平是綜合國力的真實展現。隨著科學技術的不斷髮展以及橋樑工程建設需求的不斷提高，原有的設計方法和施工技術已經很難滿足實際的建設需要。本文闡述了橋樑工程設計以及施工新技術的應用方法，其目的是使建設需求與建設技術得到很好的平衡。尤其是對於大跨度的跨海、跨江橋樑工程的建設，其具有施工水域深、流速高以及沖刷深度大的技術難點。而從多數專案的開展情況來看，上述新技術、新設計思路的應用顯著提高了工程專案的整體質量，說明上述技術具有良好的應用價值，應該在更多地區進行應用與推廣。
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