桥梁设计与施工新技术阐述的论文

2021-04-19 论文

　　【摘要】基于我国桥梁工程技术与施工中存在的问题，本文从设计和施工方面提出了新技术的具体应用方法。在设计方面具体应用的新技术有：机载激光雷达技术、计算机技术；在施工方面具体应用的新技术有：大型机械设备的使用技术、利用仪器设备对桥梁施工质量进行控制的技术。此外，还根据案例详细说明了新技术在桥梁工程中的实际应用情况。

　　【关键词】桥梁设计；桥梁施工；机载激光雷达技术；计算机技术

　　【中图分类号】U442.5【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2015）33-0136-02

　　在21世纪的今天，全球化进程的不断加快，我国桥梁工程的建设也进入了一个新的阶段，即应用先进科学技术提高设计施工水平的阶段。机载激光雷达技术以及计算机技术都在很大程度上提高了桥梁工程设计的精确度。随着桥梁建设规模的不断扩大，在施工建设中应用大型机械设备以及监测施工质量仪器，是桥梁工程未来发展建设的主要方向。本文对这些内容进行分析，并根据实际案例中所遇到的技术难点提出了一系列的解决措施，其目的是为相关行业建设者提供一些理论依据。

　　1桥梁设计的新技术

　　1.1机载激光雷达技术

　　机载激光雷达技术（Lidar）是一种集全球定位系统、激光技术以及惯性导航系统的信息数据采集功能为一体的桥梁工程设计新技术。相较于传统桥梁工程设计所采用的航空摄影测量技术，其具有高效率的自动化技术、降低天气对设计测量的影响、减少设计测量过程的周期以及提高测量精度等特点。机载激光雷达技术系统主要解决了获取三维空间信息数据的难题，使得桥梁工程的设计能够得到高时空分辨率的地球空间信息。具体的应用过程，就是针对桥梁工程的实际情况进行大量高精度、高密度的测量工作。而后，将获得的数据信息内容整合成工程地形各方面情况的数据库，并与计算机CAD软件技术进行结合。这样一来，就可以根据数据库中的横、纵断面地形信息设计出桥梁工程的实际建设路线方案。

　　1.2计算机技术

　　就目前来说，桥梁工程的设计中，应用计算机技术较为广泛的新技术有：可视化技术、实时拖动技术以及人机交换技术。可视化技术是将在计算机网络中建立模型，以图形的输出、输入方式来实现对测量结果的显示。这样一来，就在很大程度上减少工作人员的工作量，而是由计算机来对复杂的信息数据内容进行处理。实时拖动技术是指，在操作的过程中将某一自变量的变化数值借助于点设备的直观相对位移来表示。而后，由相应的致电设备进行连续拖动后位移就会发生变化，而其他的设计因变量也会随之发生变化。其中主要的变化量内容是由各个变量来共同确定的。当变化数值处于这种情况下，再由可视化图形显示出对应的平滑而连续的动态变形过程。而人机交换技术是指将文字、声音、图像等信息借助于计算机本身进行综合处理，再加上计算机本身形象、方便的交互性特点，使人机界面得到了大幅度改观，从而对使用程序进行简化。在桥梁工程的设计阶段，还可以把计算机技术作为辅助工具。将桥梁建设的实际情况通过现实的虚拟技术，以图形的方式显示出来。这样一来设计人员就可以使业主事先看到，桥梁建成后的外型以及当桥梁工程遭遇地震、台风情况下的具体表现。虚拟技术还可以在计算机上体现出工程对周围生态环境的影响，以便采取相应的控制措施。就目前来说，已经投入使用的计算机技术包括：桥易大跨度变截面箱梁设计绘图CAD系统、桥易弯斜变宽箱梁设计绘图CAD系统以及桥易桥梁下部结构计算分析CAE系统。

　　2桥梁施工的新技术

　　2.1大型机械设备的施工技术

　　随着我国经济建设脚步的不断向前推进，大跨度桥梁工程的设计施工需求越来越多。在这种需求下应用大型机械设备对其进行施工建设，是桥梁工程未来发展的主要方向。这是因为大跨度桥梁工程的`主梁运输、吊装等施工，现有机械设备的施工技术很难满足其安全建设的需求。尤其是越来越多的跨海、跨江等特大桥梁工程建设，对桥梁施工机械设备提出了更高、更专业的要求。在跨海大桥的专用施工设备中，大型机械设备作为非标准产品已经开始被应用于实际的工程施工建设。这种设备是需要依照所建桥梁的施工工艺以及施工的实际条件，进行专门设计制造以及定制。具体应用到的大型机械设备包括：大口径专用钻机、海上运架梁起重设备、深水打桩机等。在一些特大桥梁工程施工中，已经开始采用9000t的固定双臂架式浮吊、12000t级的全回转自航浮吊、4000t海上工作平台、20000t级的半潜驳船、50m深水抛石整平船以及长为90m的钢管桩打桩船等大型机械设备。将这些机械设备应用于桥梁工程的施工建设中，有利于提高桥梁工程施工的质量和进度。

　　2.2监测施工质量仪器设备的使用

　　桥梁工程施工的监测与控制是以设计成桥的实际应用状态作为实现目标的。在整个桥梁工程的施工过程中，通过实时监测桥梁结构的实际状态和环境状况，能够减小桥梁结构的实际状态与理想状态的差距。这样一来，就可以运用现代控制理论对差异进行预测、识别和调整。那么桥梁工程的实际施工状态，就可以最大限度地接近理想的作业状态，从而保证桥梁结构在施工过程中的安全，最终达到桥梁结构成桥状态，同时还能够满足设计和施工的规范要求。施工质量监测的具体内容则包括：温度、结构应力以及几何变形等问题。而施工质量监测的具体方法包括：正算法、倒拆法以及参数拟合法。具体施工方法的控制内容包括：卡尔曼滤波法、设计参数识别和修正法、一次张拉法以及多次张拉法。对桥梁工程的施工质量进行监控的设备包括：应变仪、热电偶、全站仪、精密水准仪以及测力计等。现阶段，桥梁监测与控制已经由施工工序监控转向了施工全过程的监控，这实现了对桥梁工程施工全过程的质量控制。事实证明，通过监测可以有效地控制桥梁的受力情况以及线形等施工问题。此外，监测的仪器设备还能够为工程建设提供一定的指导建议，为桥梁工程的施工运营和养护提供参考数据。

　　2.3实例

　　对于近几年越来越多大型桥梁的建设施工，本文以某桥梁为例来说明具体应用的施工新技术有哪些。该桥梁是国内跨径最大的斜拉桥，全桥长32.4km，主桥主跨采用1088m双塔斜拉桥。该桥的施工建设过程主要运用了大型群桩基础施工设备和永久性钢护筒支承钻孔施工设备。大型群桩基础施工流程为：插打专用钢管桩→搭设桩基施工平台→下沉钢护管→钻孔桩施工→施工平台拆除→吊箱下放就位→吊箱封底、抽水→承台混凝土浇筑。以上施工流程中关键在于搭设桩基施工平台和吊箱下放的位置调整，这两方面内容直接影响着桥梁建设的基础。针对这一问题该工程在施工过程中遇到的施工技术难点以及创新技术的应用内容有：在国内，首次使用大型永久性钢护筒支承钻孔施工设备，有效地解决了主桥墩施工水域深（深度达35m）、高流速（4.01m/s）以及冲刷深度大（冲刷深度达28m）的施工难题。事实证明，普通的钢管桩施工设备平台很难解决施工水域深、流速高以及冲刷深度大的技术难点。主塔墩钢吊箱平面呈哑铃形结构，结构面积为5500m2、重为5880t。这就意味着，在具体施工中，使用了液压千斤顶同步下放技术和计算机的控制技术。这些技术的应用，使得350t的千斤顶和40台250t千斤顶实现了联动技术并取得了成功。再以另一桥梁工程的施工建设过程为例，该桥全长716m，是国内首座钢筋混凝土叠合梁悬索桥。对于桥梁主鞍的施工项目，采用的是边跨主缆索股来调整索塔偏心距的施工方法。具体施工的过程中，应用了固定双臂架式吊装设备。这对于桥面施工、加劲梁以及中跨吊杆等施工内容，有效的解决了其中存在的塔顶主跨方向的偏移问题。此外，还采用了多台千斤顶来进行循环张拉索股的施工，成功的利用连接杆代替了常规的索鞍预偏分阶段的顶推索鞍。对于这一桥梁工程中索塔顶部施工存在的位移问题，通过专用的仪器设备（如测力计、应变仪、热电偶、全站仪、精密水准仪等）进行了全程监测。有效的解决了桥梁中跨、边跨施工内容的受力不平衡的问题，使得桥梁在建成后其内力与线型无限接近于设计理想状态。

　　3结束语

　　桥梁工程是我国重要的基础设施建设项目之一，它的建设技术水平是综合国力的真实展现。随着科学技术的不断发展以及桥梁工程建设需求的不断提高，原有的设计方法和施工技术已经很难满足实际的建设需要。本文阐述了桥梁工程设计以及施工新技术的应用方法，其目的是使建设需求与建设技术得到很好的平衡。尤其是对于大跨度的跨海、跨江桥梁工程的建设，其具有施工水域深、流速高以及冲刷深度大的技术难点。而从多数项目的开展情况来看，上述新技术、新设计思路的应用显著提高了工程项目的整体质量，说明上述技术具有良好的应用价值，应该在更多地区进行应用与推广。

　　参考文献

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