高速铁路大跨度连续梁桥线形监控技术

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1、高速铁路大跨度连续梁桥线形监控技术摘要：悬臂施工法是预应力混凝土连续梁桥的主要施工方法，对于预应力混凝土连续梁桥来说，采用悬臂施工方法虽有许多优点，但是这类桥梁的形成要经过一个复杂的过程，尤其是跨径较大时，为保证合拢前两悬臂端竖向挠度的偏差不超过容许范围，须对该类桥梁的施工过程进行线形监控。关键词：工程施工技术；连续梁；线形控制一、工程概况广西沿海铁路钦州北至北海段扩能改造工程丹田双线特大桥（72+128+72）m预应力混凝土连续梁桥桥型布置如图1所示。梁体截面类型为单箱单室直腹板变截面箱梁，桥面板宽12.2m，梁体

2、全长273.6m，中跨中部18m梁段和边跨端部17.8m梁段为等高梁段，梁高为5.5m；中支点处梁高为10m，除0号段外其余梁段梁底下缘按二次抛物线变化。二、施工监控的原则和方法梁部结构采用悬臂施工方法，属于典型的自架设施工方法，对于本桥来讲，由于在施工过程中的已成结构（悬臂阶段）状态是无法事后调整的或可调整的余地很小，所以，针对主梁的结构和施工特点，梁部的施工监控主要采用预测控制法。23本桥的施工监控包括两个方面的内容：变形控制和内力控制，变形控制就是严格控制每一阶段梁的竖向挠度，若有偏差并且偏差较大时，就必须立即

3、进行误差分析并确定调整方法，为下一阶段更为精确的施工做好准备工作；内力控制则是控制主梁在施工过程中以及成桥后的应力，尤其是合拢时间的控制，使其不致过大而偏于不安全或在施工过程中造成主梁的破坏。三、施工控制体系为有效地开展施工监控工作，在本桥的施工监控中建立如图2所示的施工监控体系。四、施工控制基本理论在丹田双线特大桥72+128+72m预应力混凝土连续梁桥的施工监控中，对梁体线形、应力进行重点控制。在控制过程中，采用自适应控制方法对本桥进行线型控制，采用最小二乘法对结构参数进行调整、估计。（一）自适应施工控制系统23

4、对于预应力混凝土桥梁，施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是有限元计算模型中的计算参数取值，主要是混凝土的弹性模量、材料的比重、徐变系数等，与施工中的实际情况有一定的差距。要得到比较准确的控制调整量，必须根据施工中实测到的结构反应修正计算模型中的这些参数值，以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律。在闭环反馈控制的基础上，再加上一个系统参数辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。（二）参数识别在本桥的施工控制中按照自适应控制思路，采用“最小二乘法”进行参数识别和误

5、差分析，其基本方法是：当预应力混凝土连续梁悬臂施工到某一阶段时，测得已施工梁段悬臂端m个阶段的挠度为：S=[S(1),(2),…,S(m)]T设原定理想状态的梁体理论计算挠度为：μ=[μ(1),μ(2),…,μ(m)]T上述两者有误差量：Y=[Y(1),Y(2),…,Y(m)]T若记待识别的参数误差为：θ=[θ(1),θ(2),…,θ(m)]T由θ引起的各阶段挠度误差为：γ=[γ(1),γ(2),…,γ(m)]Tγ＝Φθ式中：Φ-参数误差θ到γ的线性变换矩阵。残差：ε＝Y-γ＝Y-ΦθY＝Φθ+ε23方差：V＝εTε

6、=(Y-γ)T(Y-γ)=(Y-Φθ)T(Y-Φθ)＝YTY-YTΦθ-θTΦY+θTΦTΦθ将上式配成完全平方的形式：V＝(θ-(ΦTΦ)-1ΦTY)TΦTΦ(θ-(ΦTΦ)-1ΦTY)+YTY-YTΦ(ΦTΦ)-1ΦTY≥YTY-YTΦ(ΦTΦ)-1ΦTY当■＝0时，即θ-（ΦTΦ）-1ΦTY＝0时，上述不等式中的等号成立，此时V达到最小，因此θ的最小二乘估计为：θ＝（ΦTΦ）-1ΦTY引入加权矩阵：ρ＝ρ■…0┆ρ■┆0…ρ■有：θ＾＝（ΦTρΦ）-1ΦTρY在连续梁桥悬臂施工的高程控制中，可以由结构性能计算出

7、Φ，按工程条件定义ρ，由箱梁阶段标高观测得到挠度实测值S，计算Y，最后获得参数误差估计值β，根据参数误差对参数进行修正。五、桥梁施工控制结构分析（一）结构分析依据及计算参数的确定23影响结构线形及内力的基本参数有很多个，需测定的参数主要有：1、混凝土弹性模量，前期结构计算按照规范取值，在施工过程中根据试验结果确定，混凝土的弹性模量的测试应采用现场取样的方法分别测定混凝土在3天、7天、28天龄期的弹模值，为主梁预拱度的修正提供数据。2、预应力钢绞线弹性模量，按照现场取样试验结果采用。3、恒载按设计图提供的尺寸，并根据施

8、工现场采集的混凝土容重等参数进行必要的修正，考虑结构自重和临时荷载，并考虑梁面坡度的影响。4、混凝土收缩、徐变系数，按照规范采用，计算按规范考虑结构局部温差效应及考虑混凝土实际加载龄期的收缩、徐变的影响。5、材料热胀系数，按规范取值。6、施工临时荷载，现场进行统计，尽量减少材料等的堆放，本阶段不用的材料堆放在0＃块附近。7、预应力孔道摩阻系数，