大跨度橋梁施工控制講座斜拉橋 懸索橋

大跨度橋梁施工控制使橋梁建成時達到設計確定的內(nèi)力狀態(tài)線形狀態(tài)靜定結(jié)構(gòu)——兩者完全分離超靜定結(jié)構(gòu)——兩者間有聯(lián)系一.施工控制的目的和必要性施工控制的目的一.施工控制的目的和必要性施工控制的必要性大跨度橋梁線剛度較低，相對變形較大大跨度橋梁施工過程復雜，較多體系轉(zhuǎn)換大跨度橋梁施工步驟較多，材料、結(jié)構(gòu)尺寸、施工操作誤差的累計誤差較大斜拉橋設計規(guī)范中把施工控制作為實現(xiàn)設計目標的必要措施二.施工控制的思路開環(huán)施工控制——適用于簡單橋梁或非循環(huán)式施工橋梁反饋施工控制——適用于結(jié)構(gòu)參數(shù)比較穩(wěn)定的橋梁自適應施工控制——適用于循環(huán)式施工橋梁目前尚沒有一種算法可直接用于施工控制，控制方法只是一種思路的應用1.開環(huán)施工控制基本原理2.反饋施工控制基本原理日本橫濱海灣橋控制流程圖3.自適應施工控制基本原理Sakai提出的斜拉橋施工控制系統(tǒng)流程4.最優(yōu)控制理論應用的問題離散系統(tǒng)方程控制目標問題——控制矩陣Pk,k-1是不斷變化的二.施工控制的思路開環(huán)施工控制反饋施工控制自適應施工控制最優(yōu)控制結(jié)論：自適應控制是目前適用于循環(huán)施工橋梁最理想的方法，最優(yōu)控制不適用于橋梁三.自適應施工控制系統(tǒng)要素1.確定理想狀態(tài)計算方法確定理想狀態(tài)的計算方法確定成橋理想狀態(tài)確定施工步驟的控制目標確定成橋理想狀態(tài)內(nèi)部靜定結(jié)構(gòu)——連續(xù)梁、拱、吊橋結(jié)構(gòu)尺寸、施工方法確定后內(nèi)力狀態(tài)隨之唯一確定內(nèi)部超靜定結(jié)構(gòu)——斜拉橋、組合拱同樣的結(jié)構(gòu)、同樣的施工方法，不同索力（吊桿力）可以獲得不同內(nèi)力狀態(tài)最優(yōu)問題——內(nèi)力最小、應力最小、彎曲能量最小、材料最省、造價最省確定性問題——剛性支承連續(xù)梁最優(yōu)成橋狀態(tài)確定算法影響方程約束條件優(yōu)化目標方程彎矩最小求斜拉橋最優(yōu)索力斜索體系是的拉索以未知索力Ti代替；簡化后的平面框架結(jié)構(gòu)中，目標函數(shù)為：Ti——第i號索力；——Ti=1時的結(jié)構(gòu)彎矩；Mp(s)——恒載作用下的結(jié)構(gòu)彎矩。確定施工目標的計算方法倒拆法無法考慮徐變某些步驟構(gòu)造上無法實現(xiàn)考慮施工過程的影響矩陣法適用于混凝土橋，有時迭代不收斂無應力狀態(tài)法適用于鋼橋的構(gòu)件預制不能確定每個施工階段的狀態(tài)需要多次調(diào)索確定施工目標的計算方法簡化做法施工階段斜拉索索力等于節(jié)段重量的一半加施工機具重量按照上述索力進行正裝模擬計算，局部調(diào)整索力標高按模擬計算結(jié)果設預拱度缺點——施工狀態(tài)與成橋理想狀態(tài)脫節(jié)2.施工過程模擬計算施工過崇程模擬最計算計算程序轎——有限兩元程序我國：少平面桿折系程序國外：聰空間計系算程序績開始應量用考慮的翁因素模擬施工定構(gòu)件的安坦裝及拆除盟過程各種線形露預應力鋼旗筋的張拉挖過程不同預插制齡期譯、加載雖齡期下職構(gòu)件的甘收縮徐罩變結(jié)構(gòu)的耽非線性勵因素溫度影飄響3.最優(yōu)控制斑調(diào)整量計攜算最優(yōu)控找制調(diào)整但量計算控制目標絞——應力塔、標高調(diào)整手嬸段——咸索力、泛預應力慢、標高計算思路高——優(yōu)化障方法優(yōu)化目友標——棗殘余誤克差最小繭、能量窯最小、童調(diào)整的屋功最小約束條件鍬——調(diào)整詳必須在材西料強度允殺許范圍內(nèi)掛、殘余誤搶差在允許聰范圍內(nèi)優(yōu)化計零算原理影響方程約束條件優(yōu)化目標方程4.計阻算模型參數(shù)估計計算模型參數(shù)估計將算法待估計液參數(shù)—優(yōu)—構(gòu)件熔重量、睡剛度、盒徐變系師數(shù)、預秀應力損啞失計算思路羅——優(yōu)化村方法測量變量赴——索力旅、標高、望應力優(yōu)化目膽標——賴誤差最中小約束條族件——訪參數(shù)在村物理常值識范圍嫁內(nèi)參數(shù)估計逼計算原理影響方程優(yōu)化目標方程約束條件參數(shù)估計易方法分類一類是基獻于誤差最鐮小化的算痕法，如最尤小二乘法一類是略基于狀痛態(tài)估計報理論的惱算法，淺如擴展挽卡爾曼逮濾波法存在的問鞭題：參數(shù)的療靈敏度陵不高測量數(shù)據(jù)懸不夠參數(shù)估計催的變量分質(zhì)離測量時刻盜選定1.掛籃貢移動定位蜜立模前的近時刻；2.掛稼籃移動充定位立園模后的或時刻；3.節(jié)鬧段混凝迎土澆筑奔前的時三刻；4.節(jié)段相混凝土澆牛筑后的時褲刻；5.張拉穩(wěn)斜拉索前梢的時刻；6.張悉拉斜拉看索后的相時刻；彈性模量混凝土趁超重索力誤差5.測量半系統(tǒng)待測量恐變量標高—縣激光束讀、連通赴管、G箏PS、驗全站儀垂度—硬激光束運、全站疼儀索力—隨倍機振動、喘磁通量法醉、光纖光揉柵應力—鋼井弦應力計勉、光纖光沾柵自動測蠶量系統(tǒng)自適應施阿工控制系棵統(tǒng)流程四.不暑同類型腎橋梁控丑制特點自適應邊控制方割法、反廚饋控制批方法只榮適用于遲有循環(huán)常的節(jié)段傲施工方家法即使采叔用節(jié)段遲施工，莫不同橋兆型也有盈不同特齊點，必黑須采用蛾不同的祥對策1.懸級臂澆筑障混凝土潤斜拉橋施工特卻點：結(jié)構(gòu)參數(shù)豆的準確性鑰較差，而憂且要等到騾節(jié)段施工佳完成后才秋能確定主梁的眉剛度較賢大，節(jié)渴段的局罪部變形友很小，賠索力調(diào)謎整對局沖部線形潔的調(diào)整處作用很微小調(diào)整范圍密受到混凝燒土應力的虎限制掛籃剛栽度對局支部變形煮有較大陶影響，挪長掛籃圓在混凝句土澆筑孔節(jié)段參鄉(xiāng)豐與結(jié)構(gòu)督受力未施工抱節(jié)段的特立模標塑高可以仔任意確悲定，與呢已澆筑課梁段無斯關(guān)懸臂澆哪筑混凝還土斜拉絨橋控制理對策1．對礎于已建諒成梁段第的線形貴誤差在細一定程霸度上可涂以通過恰斜拉索葛索力的五調(diào)整來樸糾正，兼但是，青由于主潑梁剛度定較大，脆不可能穴通過索納力調(diào)整圾糾正所訊有誤差句。殘余腥的誤差返可以通濤過下一廚節(jié)段的頁立模標槳高來調(diào)眉整。2．及艦時識別怨誤差產(chǎn)柱生的原們因，估腥計計算舊程序參斃數(shù)的實每際值，矮主要是纖混凝土瞞的彈性賄模量、齒材料的憲比重、泰徐變系鞭數(shù)等，非重新計野算未澆傲筑梁段暗的預拱運度，修毀改施工蛙階段索姿力及相俯應的標扣高目標賤值，避奧免出現(xiàn)謀新的誤愚差。懸臂澆筑鼓混凝土斜雞拉橋控制遷對策3．由于鵲立模標高河可以隨時臭調(diào)整，索弄力值應該藥作為控制淘的依據(jù)，嚷某節(jié)段標淘高只要控鴿制在允許閉范圍之內(nèi)膚即可認為為滿足要求銜。如果索停力到達設夠計值時標煤高同時達補到預計值間，說明計輕算模型與岔實際結(jié)構(gòu)魔是吻合的幕，否則，部說明兩者凡之間存在怒差異，必師須對參數(shù)惡進行重新幣估計。4．掛籃宿剛度只影蹄響正在澆誼筑的梁段趕標高，但痕由此引起長的誤差將虛永遠存在糊于主梁線遷形中，必澤須考慮鋼掛筋骨架對組掛籃剛度左的影響。自適應女控制思唇路在甌槐江二橋巡壽施工羽控制中剃的應用工程概況控制目腔標控制的晶最終目座標是：配使成橋橋后的線舉形與設諷計線形搏所有各栽點的誤權(quán)差均控公制在4坊厘米范捐圍之內(nèi)渾，且央斜拉索梢索力與施設計值拼的誤差雀控制在泥5%范提圍之內(nèi)緞。每一施工訪步驟中的凳誤差控制泥水平：斜拉索理張拉索只力與理皂論預報個值的相僅對誤差積應控制率在2稍%以內(nèi)禁；掛籃定死位標高賄與預報顧標高之融差控制骨在1厘側(cè)米以內(nèi)詢；斜拉索張候拉完后，勿如梁端測段點標高與垃控制預報瓜標高之陣差超過4矮厘米，需靜研究調(diào)整棟方案，確德定索力調(diào)恭整措施。觀測變鍋量為：檔標高、斤索力、嘴塔頂水蠟平位移燥、主梁風及塔身招的局部林溫度場啞和應力桌場；混念凝土徐婚變系數(shù)畜和彈性騙模量測管試試驗療；在懸臂蹄澆筑之借前對掛憤籃進行唱了現(xiàn)場赴預壓試拉驗。控制措企施：斜午拉索的諷索力及龍梁段的霞立模標支高。測量值輩和控制險措施控制實施施工初期（0-3#節(jié)段）參數(shù)估計：自重集度、彈性模量、掛籃剛度調(diào)整預報值：每對斜拉索增加初始索力30噸施工中鋪期（4-1渴2#節(jié)段）按預報丘值進行省正常施損工施工后獸期（12#節(jié)段以后繁）參數(shù)估計料：自重集歇度估計調(diào)整預堵報值：轟斜拉索粗索力初結(jié)始值調(diào)員回到設恰計值控制結(jié)果全橋按娘照預計袍的目標垃合攏；全橋的赴線形除嗽少數(shù)節(jié)巧點外，謠所有節(jié)頭點標高督與設計己線形的浩誤差均塵在4厘米以內(nèi)仁；除南塔邊搏跨13、14#索因為邊甜跨和中跨秩發(fā)生了蘿不對稱變元形，在施眨工過程中慰進行了補勺張拉外，腿斜拉索均萬是在節(jié)段啟施工中張足拉到位合攏后塞只對兩甘根索由恐于上下縮慧游索力育有較大怎差異進膨行了很算小的補早張拉。2.懸臂堤拼裝混凝鋪土斜拉橋施工特點梁：主梁每個易節(jié)段的定樓位標高受瓣到預制線亦形的限制扔，只能通邊過接縫間楚的契塊調(diào)躲節(jié)，余地晉很小，全部節(jié)憂段的重貝量在拼餐裝前可醒以預先青獲得，沒有掛籃灶變形的影鋪響。懸臂拼瓦裝混凝凡土斜拉捐橋控制搏對策由于定位程標高可調(diào)拍余地較小決，拼裝階寶段的線形悼應該作為詞控制的主股要依據(jù)，出如果標高弓到達設計幼值時索力迅同時達到標預計值，快說明計算床模型與實感際結(jié)構(gòu)是狂吻合的，錯否則，說盯明兩者之述間存在差永異，必須餓對參數(shù)進眨行重新估藍計。參數(shù)估計臥的對象主威要是主梁派的剛度及量徐變系數(shù)賞，在估計輝后重新確兵定每階段商的張拉索尺力。由于沒有卻掛籃剛度用及節(jié)段重惰量誤差，礙每節(jié)段吊峽裝完成時泥，標高誤挑差較小，紐奉可以通過汁索力調(diào)整結(jié)來糾正。3.大跨悶度鋼斜拉哥橋施工特點如：主梁的表線形在申鋼梁預臭拼裝階翻段已經(jīng)丸完全確繭定，現(xiàn)咸場拼裝善時節(jié)段蜻之間相摸對位置儲幾乎沒薪有調(diào)整饅的余地租，全部節(jié)燭段的重弄量在拼絨裝前可臺以預先遲獲得，拼裝階段警鋼梁剛度拋很小，索狡力及荷載排對標高的劍影響非常至明顯，鋼梁的抗愛拉、抗壓云能力均較滑強。大跨度劃鋼斜拉差橋控制方對策在確定施碼工控制目靈標時，一世般使用無伏應力狀態(tài)釣法。由于梁捉段間相核對位置問不能調(diào)劈燕整，某潤一梁段越的誤差嫁除影響姥本節(jié)段置外，誤隊差的趨閑勢還將修影響以歇后的梁詞段，因自此，拼贏裝階段鹿的線形抖是控制票的主要鄙目標，爆必須在砍下一節(jié)喚段拼裝衰前通過丑斜拉索譯索力的緊調(diào)整來示糾正已腿建成梁靈段的線壓形誤差鉛，而將夏索力控表制在一堅定誤差林范圍內(nèi)價。大跨度鋼妙斜拉橋控欣制對策參數(shù)估糖計的對扯象對主裹要是主研梁的剛饒度，需拘要通過腔參數(shù)估窄計算法隱來估計怨。在參數(shù)估抄計后應重鐮新確定每寄階段的張四拉索力，帽如果不進偵行修正，標則在以后毯每個階段氣施工完成揚時索力與他標高均不遙能同時達縫到控制目襖標，從而概每次均需醫(yī)要標高調(diào)顆整，這將鐘大大增加古施工調(diào)索黃工作量。由于線形撇的主要靠疾索力調(diào)整丘來保證，畏但是索力兩調(diào)整必須垂在梁體強粉度允許的魂范圍之內(nèi)站，因此，押必須分析殘索力誤差情對主梁應擠力的影響廳，確保施邪工應力控池制在允許玩范圍之內(nèi)翼。4.結(jié)合禽梁斜拉橋施工特點堡：主梁的斯線形在舌鋼梁預跪拼裝階構(gòu)段已經(jīng)勺完全確擇定，現(xiàn)嫁場拼裝閃時節(jié)段繡之間相層對位置牛幾乎沒鄙有調(diào)整劇的余地后，全部節(jié)航段的重總量在拼縣裝前可獵以預先略獲得，拼裝階段液鋼梁剛度貫很小，索權(quán)力及荷載培對標高的導影響非常斯明顯，鋼梁的時抗拉、窄抗壓能赴力均較子強。結(jié)合梁倉斜拉橋霉控制對該策在確定癥施工控族制目標須時，應揪充分利探用鋼梁諒的抗彎姓能力使月混凝土鑒橋面板濾承擔較始大壓應爭力。由于梁段版間相對位擔置不能調(diào)舞整，某一嚼梁段的誤棚差除影響短本節(jié)段外危，誤差的倡趨勢還將群影響以后誘的梁段，穿因此，拼級裝階段的連線形是控永制的主要夢目標，必芹須在下一屢節(jié)段拼裝架前通過斜總拉索索力發(fā)的調(diào)整來清糾正已建滾成梁段的繩線形誤差街，而將索韻力控制在閣一定誤差志范圍內(nèi)。結(jié)合梁斜擾拉橋控制廟對策參數(shù)估計伐的對象對春主要是主擠梁的剛度矩，特別是蝕已安裝好礙橋面板但欣尚未形成乏結(jié)合梁的興梁段，此瞧時的剛度非實際上是近處于裸鋼啦梁與結(jié)合云梁之間，霉需要通過瞇參數(shù)估計參算法來估仔計。在參數(shù)回估計后砌應重新破確定每杠階段的患張拉索簡力，如永果不進鍬行修正悼，則在究以后每途個階段盾施工完財成時索俗力與標娛高均不芒能同時琴達到控愁制目標耀，從而元每次均插需要標娛高調(diào)整凱，這將圈大大增濕加施工從調(diào)索工傅作量。由于線形燈的主要靠急索力調(diào)整母來保證，辯但是索力腥調(diào)整必須悔在梁體強層度允許的衡范圍之內(nèi)采，因此，奏必須分析菜索力誤差企對主梁應刑力的影響滑，確保施驢工應力控犬制在允許搶范圍之內(nèi)病。6.懸臂抓施工混凝賽土連續(xù)梁疲橋連續(xù)梁線證形控制與元斜拉橋施躍工控制不劑同之處兩者的控生制目標不吊完全相同?；炷帘⑦B續(xù)梁橋翅由于在懸趕臂施工階羊段是靜定粗結(jié)構(gòu)，合疑攏過程中紫如不施加蠟額外的壓延重，成橋驚后內(nèi)力狀障態(tài)一般不滅會偏離設凝計值很多路，因此連達續(xù)梁橋施述工控制的柱主要目標廣是控制主狗梁的線形桌。兩者實鄉(xiāng)豐施控制谷的手段趴不相同。對于混括凝土連續(xù)霧梁橋，已萌施工梁段破上出現(xiàn)誤搶差時，只借能通過張罰拉預備預代應力束調(diào)牢整，而這閱一調(diào)整量阻是非常有咸限的，因辨此，一旦楚出現(xiàn)線形鋒誤差，誤眼差將永遠叉存在，只住能通過立救模標高消幻玉除已施工哨梁段的殘抗余誤差，劃有時調(diào)整批需經(jīng)過幾尾個梁段才丑能完成?；炷裂ㄟB續(xù)梁為橋控制厚對策參數(shù)估助計及對露計算模貸型的修種正特別絕重要，主只有與雕實際施簽工過程代相吻合惡的計算幸模型計遷算出的都預報標禁高才是忙可實現(xiàn)車的，施扶工結(jié)果購的誤差戚才能減壺小。在進行施合工模擬計納算時必須侄充分考慮撒各種施工喂因素，特倡別要正確脫計算主梁曉的軸線坐告標，同時立計算中要爪計入豎曲犁線的影響背?；炷吝B墻續(xù)梁橋控批制對策由于沒有律高效的調(diào)仿整措施，描必須合理筍制定施工弱步驟，使比每個步驟郵的變形量扛減小，這塑樣即使某峰個施工步信驟產(chǎn)生誤虎差，該誤釋差在總體索變形中所固占比例就優(yōu)較小?；炷晾蔬B續(xù)梁門橋注意鉗事項必須在所施工前樸制定好捧全橋得全的施工鬧方案，需在執(zhí)行遇過程中并不能隨忽意改變施工控制寇只能控制穗總體線形栗，局部線稱形取決于輝掛籃的施響工誤差必須對已脾經(jīng)建好的腸梁段進行至全程測量拜才能保證源參數(shù)估計轎的準確性7.組合查體系拱橋健控制特點在施工管過程中第循環(huán)性甚的工序揚相當少觸，且對舅已施工鑰結(jié)構(gòu)進復行調(diào)整層的措施麻不多，貢只能采賊用開環(huán)腸控制。施工前蟻對施工旺過程的摸充分預睡計是施微工控制例成功的叫關(guān)鍵。