大跨度桥梁施工控制 (2)

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1、大跨度桥梁施工控制使桥梁建成时达到设计确定的内力状态线形状态静定结构——两者完全分离超静定结构——两者间有联系斜拉桥、悬臂施工拱桥、连续梁（刚构）桥一.施工监控的目的和内容施工控制的目的监测结构的安全性，保证施工精度拱桥、悬索桥2一.施工监控的目的和内容施工控制的必要性大跨度桥梁线刚度较低，相对变形较大大跨度桥梁施工过程复杂，较多体系转换大跨度桥梁施工步骤较多，材料、结构尺寸、施工操作误差的累计误差较大斜拉桥设计规范中把施工控制作为实现设计目标的必要措施3一.施工监控的内容理论计算确定控制目标成桥时的理想控制目标值每个施工步骤中的分

2、步控制目标值成桥及施工过程中各目标值的精度标准施工现场跟踪实际操作保证目标的实现获得结构行为的实测值对实际结构进行调整调整施工阶段控制目标值4一.施工监控的内容成桥理想状态施工控制目标值误差标准施工和结构状态监测是否误差满足误差标准误差原因辨识调整结构状态后续施工步骤调整施工控制目标5二.施工监控的思路开环施工控制——适用于简单桥梁或非循环式施工桥梁反馈施工控制——适用于结构参数比较稳定的桥梁自适应施工控制——适用于循环式施工桥梁目前尚没有一种算法可直接用于施工控制，控制方法只是一种思路的应用61.开环施工控制基本原理72.反馈施工

3、控制基本原理8日本横滨海湾桥控制流程图93.自适应施工控制基本原理10Sakai提出的斜拉桥施工控制系统流程114.最优控制理论应用的问题离散系统方程控制目标问题——控制矩阵Pk,k-1是不断变化的12二.施工控制的思路开环施工控制反馈施工控制自适应施工控制最优控制结论：自适应控制是目前适用于循环施工桥梁最理想的方法，最优控制不适用于桥梁13三.自适应施工控制系统要素141.施工过程模拟计算15施工过程模拟计算计算程序——有限元方法我国：平面杆系程序国外：空间计算程序开始应用考虑的因素模拟施工构件的安装及拆除过程各种线形预应力钢筋的

4、张拉过程不同预制龄期、加载龄期下构件的收缩徐变结构的非线性因素温度影响162.确定理想状态计算方法17确定理想状态的计算方法确定成桥理想状态确定施工步骤的控制目标18确定成桥理想状态内部静定结构——连续梁、拱、吊桥结构尺寸、施工方法确定后内力状态随之唯一确定内部超静定结构——斜拉桥、组合拱同样的结构、同样的施工方法，不同索力（吊杆力）可以获得不同内力状态最优问题——内力最小、应力最小、弯曲能量最小、材料最省、造价最省确定性问题——刚性支承连续梁19最优成桥状态确定算法影响方程约束条件优化目标方程20弯矩最小求斜拉桥最优索力斜索体系是

5、的拉索以未知索力Ti代替；简化后的平面框架结构中，目标函数为：Ti——第i号索力；——Ti=1时的结构弯矩；Mp(s)——恒载作用下的结构弯矩。21确定施工目标的计算方法倒拆法无法考虑徐变某些步骤构造上无法实现考虑施工过程的影响矩阵法适用于混凝土桥，有时迭代不收敛无应力状态法适用于钢桥的构件预制不能确定每个施工阶段的状态需要多次调索22确定施工目标的计算方法简化做法施工阶段斜拉索索力等于节段重量的一半加施工机具重量按照上述索力进行正装模拟计算，局部调整索力标高按模拟计算结果设预拱度缺点——施工状态与成桥理想状态脱节23悬索桥的特殊问

6、题成桥线形空缆线形计算起始线形由于大变形几何非线性，只能正装叠代243.允许误差确定方法随机误差传递法可靠度反问题方法目前状态：经验法254.最优控制调整量计算26最优控制调整量计算控制目标——应力、标高调整手段——索力、预应力、标高计算思路——优化方法优化目标——残余误差最小、能量最小、调整的功最小约束条件——调整必须在材料强度允许范围内、残余误差在允许范围内27优化计算原理影响方程约束条件优化目标方程285.计算模型参数估计29计算模型参数估计算法待估计参数——构件重量、刚度、徐变系数、预应力损失计算思路——优化方法测量变量——

7、索力、标高、应力优化目标——误差最小约束条件——参数在物理常识范围内30参数估计计算原理影响方程优化目标方程约束条件31参数估计方法分类一类是基于误差最小化的算法，如最小二乘法一类是基于状态估计理论的算法，如扩展卡尔曼滤波法存在的问题：参数的灵敏度不高测量数据不够32参数估计的变量分离测量时刻选定1.挂篮移动定位立模前的时刻；2.挂篮移动定位立模后的时刻；3.节段混凝土浇筑前的时刻；4.节段混凝土浇筑后的时刻；5.张拉斜拉索前的时刻；6.张拉斜拉索后的时刻；弹性模量混凝土超重索力误差336.测量系统34待测量变量标高—激光束、连通管

8、、GPS、全站仪垂度—激光束、全站仪索力—随机振动、磁通量法、光纤光栅应力—钢弦应变计、差阻应变计、光纤光栅35自动测量系统36自适应施工控制系统流程37四.不同类型桥梁控制特点自适应控制方法、反馈控制方法只适用于有循环的节段施工方法