大跨度橋梁工程施工控制講義

大跨度橋梁施工控制XX橋梁工程系

二○○一年 五月使橋梁建成時達(dá)到設(shè)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(fù)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(shè)計規(guī)范中把施工控制作為實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)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(yīng)施工控制——適用于循環(huán)式施工橋梁最優(yōu)控制——目前尚不適用于施工控制1.開環(huán)施工控制基本原理2.反饋施工控制基本原理XX橋控制流程圖3.自適應(yīng)施工控制基本原理XX提出的斜拉橋施工控制系統(tǒng)流程4.最優(yōu)控制理論應(yīng)用的問題離散系統(tǒng)方程控制目標(biāo)問題——控制矩陣Pk,k-1是不斷變化的系統(tǒng)的維數(shù)也在變二.施工控制的思路開環(huán)施工控制反饋施工控制自適應(yīng)施工控制最優(yōu)控制結(jié)論：自適應(yīng)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(yīng)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(biāo)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(yīng)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(biāo)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(biāo)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。桿系有限元程序中的處理方法桿端力影響矩陣

{ML}={MLo}+[CL]{T}{MR}={MRo}+[CR]{T}其中：{ML}、{MR}分別是單元在左、右端桿端力向量{MLo}、{MRo}由初始索力引起的桿端力向量{T}是待求的索力修正量[CL]、[CR]就是{T}對{ML}，{MR}的影響矩陣

確定施工目標(biāo)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)倒拆、正裝綜合法疊代不一定能收斂無應(yīng)力狀態(tài)法適用于鋼橋的構(gòu)件預(yù)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(biāo)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(biāo)高按模擬計算結(jié)果設(shè)預(yù)拱度缺點——施工狀態(tài)與成橋理想狀態(tài)脫節(jié)2.施工三過程三模擬三計算施工三過程三模擬三計算計算三程序——有限三元程三序我國三：平三面桿三系程三序國外三：空三間計三算程三序開三始應(yīng)三用考慮三的因三素模擬三施工三構(gòu)件三的安三裝及三拆除三過程各種三線形三預(yù)應(yīng)三力鋼三筋的三張拉三過程不同三預(yù)制三齡期三、加三載齡三期下三構(gòu)件三的收三縮徐三變結(jié)構(gòu)三的非三線性三因素溫度三影響3.最優(yōu)三控制三調(diào)整三量計三算最優(yōu)三控制三調(diào)整三量計三算控制三目標(biāo)——應(yīng)力三、標(biāo)三高調(diào)整三手段——索力三、預(yù)三應(yīng)力三、標(biāo)三高計算三思路——優(yōu)化三方法優(yōu)化三目標(biāo)——殘余三誤差三最小三、能三量最三小、三調(diào)整三的功三最小約束三條件——調(diào)整三必須三在材三料強三度允三許范三圍內(nèi)三、殘三余誤三差在三允許三范圍三內(nèi)優(yōu)化三計算三原理影響方程約束條件優(yōu)化目標(biāo)方程線性三優(yōu)化三方法影響方程優(yōu)化目標(biāo)方程非線三性優(yōu)三化方三法影響方程優(yōu)化目標(biāo)方程約束三條件位移三殘差三最小索力三殘差三最小4.計算三模型參數(shù)三估計計算三模型參數(shù)三估計三算法待估三計參三數(shù)——構(gòu)件三重量三、剛?cè)?、三徐變?nèi)禂?shù)三、預(yù)三應(yīng)力三損失計算三思路——優(yōu)化三方法測量三變量——索力三、標(biāo)三高、三應(yīng)力優(yōu)化三目標(biāo)——誤差三最小約束三條件——參數(shù)三在物三理常三識范三圍內(nèi)參數(shù)三估計三計算三原理影響方程優(yōu)化目標(biāo)方程約束條件參數(shù)三估計三方法三分類一類三是基三于誤三差最三小化三的算三法，三如最三小二三乘法一類三是基三于狀三態(tài)估三計理三論的三算法三，如三擴展三卡爾三曼濾三波法存在三的問三題：參數(shù)三的靈三敏度三不高測量三數(shù)據(jù)三不夠參數(shù)三估計三的變?nèi)糠秩x測量三時刻三選定1.掛籃三移動三定位三立模三前的三時刻三；2.掛籃三移動三定位三立模三后的三時刻三；3.節(jié)段三混凝三土澆三筑前三的時三刻；4.節(jié)段三混凝三土澆三筑后三的時三刻；5.張拉三斜拉三索前三的時三刻；6.張拉三斜拉三索后三的時三刻；彈性三模量混凝三土超三重索力三誤差5.測量三系統(tǒng)待測三量變?nèi)繕?biāo)高——激光三束、三連通三管、垂度——激光三束索力——隨機三振動三法應(yīng)力——鋼弦三應(yīng)力三計自動三測量三系統(tǒng)自適三應(yīng)施三工控三制系三統(tǒng)流三程四.不同三類型三橋梁三控制三特點自適三應(yīng)控三制方三法、三反饋三控制三方法三只適三用于三有循三環(huán)的三節(jié)段三施工三方法即使三采用三節(jié)段三施工三，不三同橋三型也三有不三同特三點，三必須三采用三不同三的對三策1.懸臂三澆筑三混凝三土斜三拉橋施工三特點三：結(jié)構(gòu)三參數(shù)三的準(zhǔn)三確性三較差三，而三且要三等到三節(jié)段三施工三完成三后才三能確三定主梁三的剛?cè)容^三大，三節(jié)段三的局三部變?nèi)魏苋?，三索力三調(diào)整三對局三部線三形的三調(diào)整三作用三很小調(diào)整三范圍三受到三混凝三土應(yīng)三力的三限制掛籃三剛度三對局三部變?nèi)斡腥^大三影響三，長三掛籃三在混三凝土三澆筑三節(jié)段三參與三結(jié)構(gòu)三受力未施三工節(jié)三段的三立模三標(biāo)高三可以三任意三確定三，與三已澆三筑梁三段無三關(guān)懸臂三澆筑三混凝三土斜三拉橋三控制三對策1．對三于已三建成三梁段三的線三形誤三差在三一定三程度三上可三以通三過斜三拉索三索力三的調(diào)三整來三糾正三，但三是，三由于三主梁三剛度三較大三，不三可能三通過三索力三調(diào)整三糾正三所有三誤差三。殘三余的三誤差三可以三通過三下一三節(jié)段三的立三模標(biāo)三高來三調(diào)整三。2．及三時識三別誤三差產(chǎn)三生的三原因三，估三計計三算程三序參三數(shù)的三實際三值，三主要三是混三凝土三的彈三性模三量、三材料三的比三重、三徐變?nèi)禂?shù)三等，三重新三計算三未澆三筑梁三段的三預(yù)拱三度，三修改三施工三階段三索力三及相三應(yīng)的三標(biāo)高三目標(biāo)三值，三避免三出現(xiàn)三新的三誤差三。懸臂三澆筑三混凝三土斜三拉橋三控制三對策3．由三于立三模標(biāo)三高可三以隨三時調(diào)三整，三索力三值應(yīng)三該作三為控三制的三依據(jù)三，某三節(jié)段三標(biāo)高三只要三控制三在允三許范三圍之三內(nèi)即三可認(rèn)三為滿三足要三求。三如果三索力三到達(dá)三設(shè)計三值時三標(biāo)高三同時三達(dá)到三預(yù)計三值，三說明三計算三模型三與實三際結(jié)三構(gòu)是三吻合三的，三否則三，說三明兩三者之三間存三在差三異，三必須三對參三數(shù)進三行重三新估三計。4．掛三籃剛?cè)戎蝗绊懭谌凉仓牧喝螛?biāo)三高，三但由三此引三起的三誤差三將永三遠(yuǎn)存三在于三主梁三線形三中，三必須三考慮三鋼筋三骨架三對掛三籃剛?cè)鹊娜绊懭?。自適三應(yīng)控三制思三路在XX施工三控制三中的三應(yīng)用工程三概況XX計算三工況三表控制三目標(biāo)控制三的最三終目三標(biāo)是三：使三成橋三后的三線形三與設(shè)三計線三形所三有各三點的三誤差三均控三制在4厘米三范圍三之內(nèi)三，三且斜三拉索三索力三與設(shè)三計值三的誤三差控三制在5%范圍三之內(nèi)三。每一三施工三步驟三中的三誤差三控制三水平三：斜拉三索張三拉索三力與三理論三預(yù)報三值的三相對三誤差三應(yīng)控三制三在2%以內(nèi)三；掛籃三定位三標(biāo)高三與預(yù)三報標(biāo)三高之三差控三制在1厘米三以內(nèi)三；斜拉三索張三拉完三后，三如梁三端測三點標(biāo)三高與三控制三預(yù)報三標(biāo)三高之三差超三過4厘米三，需三研究三調(diào)整三方案三，確三定索三力調(diào)三整措三施。觀測三變量三為：三標(biāo)高三、索三力、三塔頂三水平三位移三、主三梁及三塔身三的局三部溫三度場三和應(yīng)三力場三；混三凝土三徐變?nèi)禂?shù)三和彈三性模三量測三試試三驗；在懸三臂澆三筑之三前對三掛籃三進行三了現(xiàn)三場預(yù)三壓試三驗?？刂迫胧┤盒比魅乃魅叭憾稳牧⑷?biāo)三高。測量三值和三控制三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(yù)報值：每對斜拉索增加初始索力30噸施工三中期三（4-三12三#節(jié)段三）按預(yù)三報值三進行三正常三施工施工三后期三（12三#節(jié)段三以后三）參數(shù)三估計三：自三重集三度估三計調(diào)整三預(yù)報三值：三斜拉三索索三力初三始值三調(diào)回三到設(shè)三計值控制三結(jié)果全橋三按照三預(yù)計三的目三標(biāo)合三攏；全橋三的線三形除三少數(shù)三節(jié)點三外，三所有三節(jié)點三標(biāo)高三與設(shè)三計線三形的三誤差三均在4厘米三以內(nèi)三；除南三塔邊三跨13、14三#索因三為邊三跨和三中跨三發(fā)生三了三不對三稱變?nèi)?，三在施三工過三程中三進行三了補三張拉三外，三斜拉三索均三是在三節(jié)段三施工三中張三拉到三位合攏三后只三對兩三根索三由于三上下三游索三力有三較大三差異三進行三了很三小的三補張三拉。2.懸臂三拼裝三混凝三土斜三拉橋施工三特點三：主梁三每個三節(jié)段三的定三位標(biāo)三高受三到預(yù)三制線三形的三限制三，只三能通三過接三縫間三的契三塊調(diào)三節(jié)，三余地三很小三，全部三節(jié)段三的重三量在三拼裝三前可三以預(yù)三先獲三得，沒有三掛籃三變形三的影三響。懸臂三拼裝三混凝三土斜三拉橋三控制三對策由于三定位三標(biāo)高三可調(diào)三余地三較小三，拼三裝階三段的三線形三應(yīng)該三作為三控制三的主三要依三據(jù)，三如果三標(biāo)高三到達(dá)三設(shè)計三值時三索力三同時三達(dá)到三預(yù)計三值，三說明三計算三模型三與實三際結(jié)三構(gòu)是三吻合三的，三否則三，說三明兩三者之三間存三在差三異，三必須三對參三數(shù)進三行重三新估三計。參數(shù)三估計三的對三象主三要是三主梁三的剛?cè)燃叭熳內(nèi)禂?shù)三，在三估計三后重三新確三定每三階段三的張三拉索三力。由于三沒有三掛籃三剛度三及節(jié)三段重三量誤三差，三每節(jié)三段吊三裝完三成時三，標(biāo)三高誤三差較三小，三可以三通過三索力三調(diào)整三來糾三正。3.結(jié)合三梁斜三拉橋施工三特點三：主梁三的線三形在三鋼梁三預(yù)拼三裝階三段已三經(jīng)完三全確三定，三現(xiàn)場三拼裝三時節(jié)三段之三間相三對位三置幾三乎沒三有調(diào)三整的三余地三，全部三節(jié)段三的重三量在三拼裝三前可三以預(yù)三先獲三得，拼裝三階段三鋼梁三剛度三很小三，索三力及三荷載三對標(biāo)三高的三影響三非常三明顯三，鋼梁三的抗三拉、三抗壓三能力三均較三強。結(jié)合三梁斜三拉橋三控制三對策在確三定施三工控三制目三標(biāo)時三，應(yīng)三充分三利用三鋼梁三的抗三彎能三力使三混凝三土橋三面板三承擔(dān)三較大三壓應(yīng)三力。由于三梁段三間相三對位三置不三能調(diào)三整，三某一三梁段三的誤三差除三影響三本節(jié)三段外三，誤三差的三趨勢三還將三影響三以后三的梁三段，三因此三，拼三裝階三段的三線形三是控三制的三主要三目標(biāo)三，必三須在三下一三節(jié)段三拼裝三前通三過斜三拉索三索力三的調(diào)三整來三糾正三已建三成梁三段的三線形三誤差三，而三將索三力控三制在三一定三誤差三范圍三內(nèi)。結(jié)合三梁斜三拉橋三控制三對策參數(shù)三估計三的對三象對三主要三是主三梁的三剛度三，特三別是三已安三裝好三橋面三板但三尚未三形成三結(jié)合三梁的三梁段三，此三時的三剛度三實際三上是三處于三裸鋼三梁與三結(jié)合三梁之三間，三需要三通過三參數(shù)三估計三算法三來估三計。在參三數(shù)估三計后三應(yīng)重三新確三定每三階段三的張三拉索三力，三如果三不進三行修三正，三則在三以后三每個三階段三施工三完成三時索三力與三標(biāo)高三均不三能同三時達(dá)三到控三制目三標(biāo)，三從而三每次三均需三要標(biāo)三高調(diào)三整，三這將三大大三增加三施工三調(diào)索三工作三量。由于三線形三的主三要靠三索力三調(diào)整三來保三證，三但是三索力三調(diào)整三必須三在梁三體強三度允三許的三范圍三之內(nèi)三，因三此，三必須三分析三索力三誤差三對主三梁應(yīng)三力的三影響三，確三保施三工應(yīng)三力控三制在三允許三范圍三之內(nèi)三。4.懸臂三施工三混凝三土連三續(xù)梁三橋連續(xù)三梁線三形控三制與三斜拉三橋施三工控三制不三同之三處兩者三的控三制目三標(biāo)不三完全三相同。混三凝土三連續(xù)三梁橋三由于三在懸三臂施三工階三段是三靜定三結(jié)構(gòu)三，合三攏過三程中三如不三施加三額外三的壓三重，三成橋三后內(nèi)三力狀三態(tài)一三般不三會偏三離設(shè)三計值三很多三，因三此連三續(xù)梁三橋施三工控三制的三主要三目標(biāo)三是控三制主三梁的三線形三。兩者三實施三控制三的手三段不三相同。對三于混三凝土三連續(xù)三梁橋三，已三施工三梁段三上出三現(xiàn)誤三差時三，只三能通三過張三拉預(yù)三備預(yù)三應(yīng)力三束調(diào)三整，三而這三一調(diào)三整量三是非三常有三限的三，因三此，三一旦三出現(xiàn)三線形三誤差三，誤三差將三永遠(yuǎn)三存在三，只三能通三過立三模標(biāo)三高消三除已三施工三梁段三的殘三余誤三差，三有時三調(diào)整三需經(jīng)三過幾三個梁三段才三能完三成?；炷吝B三續(xù)梁三橋控三制對三策參數(shù)三估計三及對三計算三模型三的修三正特三別重三要，三只有三與實三際施三工過三程相三吻合三的計三算模三型計三算出三的預(yù)三報標(biāo)三高才三是可三實現(xiàn)三的，三施工三結(jié)果三的誤三差才三能減三小。在進三行施三工模三擬計三算時三必須三充分三考慮三各種三施工三因素三，特三別要三正確三計算三主梁三的軸三線坐三標(biāo)，三同時三計算三中要三計入三豎曲三線的三影響三。由于三沒有三