1、大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制方法論述連續(xù)剛構(gòu)橋施工掌握的必要性及主要內(nèi)容,并對幾種常用的施工掌握方法進(jìn)行了介紹。隨著交通事業(yè)的不斷進(jìn)展,大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的建設(shè)越來越多,據(jù)不完全統(tǒng)計,目前世界上已建或在建的主跨大于240 m的特大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋就有18座之多。然而連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程中的各種隨機性因素(如材料的彈性模量、混凝土收縮徐變系數(shù)、結(jié)構(gòu)自重、施工荷載、溫度等),使得橋梁的實際狀態(tài)偏離抱負(fù)狀態(tài),為了確保大橋成橋后的狀態(tài)滿意設(shè)計要求,有必要對大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行施工監(jiān)控。1 橋梁施工掌握的內(nèi)容橋梁施工掌握就是在對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工仿真計算分析的基礎(chǔ)上,通過現(xiàn)場測試,采集橋梁施工過程中各類數(shù)據(jù)信息。結(jié)

2、合橋梁仿真分析計算,對采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析。尤其是對施工中各類結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)(如變形、內(nèi)力、應(yīng)力)分析,運用現(xiàn)代掌握理論對誤差進(jìn)行分析,并依據(jù)需要討論制定出精度掌握和誤差調(diào)整的詳細(xì)措施,最終以施工掌握指令的形式為橋梁的施工供應(yīng)反饋信息。橋梁施工掌握的主要內(nèi)容有:主梁線形掌握;箱梁掌握斷面應(yīng)力監(jiān)控;穩(wěn)定掌握。2 施工掌握方法在實際施工中,橋梁的實際狀態(tài)與抱負(fù)狀態(tài)總是存在著肯定的誤差,施工掌握就是采納現(xiàn)代掌握理論和方法去分析這些誤差,并調(diào)整誤差,使成橋線形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的最終狀態(tài)符合設(shè)計要求,并且確保橋梁施工過程中的結(jié)構(gòu)平安。大跨度橋梁施工掌握采納的理論和方法主要有:參數(shù)識別與調(diào)整(最小二乘法)、Ka

3、lman濾波法和灰色理論法。3.參數(shù)識別參數(shù)識別就是分析結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)與抱負(fù)狀態(tài)的偏差,用誤差分析理論來確定或識別引起這種偏差的主要設(shè)計參數(shù)的誤差,經(jīng)過設(shè)計參數(shù)誤差的調(diào)整來掌握橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)與抱負(fù)狀態(tài)之間的偏差,使結(jié)構(gòu)的成橋狀態(tài)與設(shè)計盡可能全都。參數(shù)識別在中國的橋梁施工掌握中有著廣泛的應(yīng)用。其計算通常采納最小二乘法。相對于Kalman濾波法和灰色理論法,參數(shù)識別方法具有以下特點:(1)參數(shù)識別方法將引起誤差的因素完全歸結(jié)于設(shè)計參數(shù),認(rèn)為引起結(jié)構(gòu)狀態(tài)偏差是由于設(shè)計參數(shù)的取值(如砼彈模、砼容重、預(yù)應(yīng)力筋管道偏差系數(shù)、管道摩阻系數(shù)、砼收縮徐變系數(shù)等)與實際不符。忽視了施工定位誤差、測量系統(tǒng)誤差、

4、溫度影響誤差等。由此可能導(dǎo)致所估量的參數(shù)并非實際值,而是包含了施工定位誤差、測量系統(tǒng)誤差、溫度影響等的數(shù)值。(2)參數(shù)識別一般采納最小二乘進(jìn)行線形回歸分析,其回歸方程為:Y=+E。式中:Y:誤差向量;:線性轉(zhuǎn)化矩陣(即被估參數(shù)與撓度之間的線性關(guān)系矩陣);:估量參數(shù)向量;E:殘差(包含量測誤差、參數(shù)估量誤差、系統(tǒng)誤差)。其中Y可由理論分析值與實際觀測值相減求得,而矩陣m,n則需要依據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)計算求得,其物理意義為,單位n變化m節(jié)點所產(chǎn)生的撓度Ym。在橋梁施工監(jiān)控中,一般需要采集每一施工工況下各節(jié)段測點的撓度數(shù)據(jù),從而使得矩陣m,n的計算顯得尤為簡單,且隨著數(shù)據(jù)的增加,矩陣m,n的規(guī)模也越大,采納

5、常用橋梁分析軟件根本無法計算,需要編制專用程序求得。(3)最小二乘法的原理是求得一組參數(shù),使得模型的輸入輸出數(shù)據(jù)之間關(guān)系擬合的最好,這就要求殘差E最小,因而若數(shù)據(jù)被噪聲污染的越厲害(如溫度影響、施工誤差等因素),參數(shù)估量的精確性也就越差。(4)為了能夠使得參數(shù)識別更加精確,這就要求數(shù)據(jù)有較好的規(guī)律性,且需要較多數(shù)據(jù),因此在梁段數(shù)比較少時所得到的回歸曲線的精度難以保證。3.2 卡爾曼濾波法卡爾曼濾波法的實質(zhì)是從被噪聲污染的信號中提取真實的信號,采納由狀態(tài)方程和觀測方程組成的線形隨機系統(tǒng)的狀態(tài)空間來描述濾波器,并利用狀態(tài)方程的遞推性,按線性無偏最小均方誤差估量準(zhǔn)則,采納一套遞推算法對濾波器的狀態(tài)變

6、量作最佳估量,從而求得濾掉噪聲后有用信號的最佳估量,即估量出系統(tǒng)的真實狀態(tài),然后用估量出來的狀態(tài)變量,按確定的掌握規(guī)律對系統(tǒng)進(jìn)行掌握?？柭鼮V波法具有以下特點:(1)卡爾曼濾波法將概率論和數(shù)理統(tǒng)計理論用于解釋濾波估量問題,提出了新的線性遞推方法,不需要儲存過去數(shù)據(jù),只需依據(jù)新數(shù)據(jù)和前一時刻估量量,借助狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程,根據(jù)遞推公式計算新的估量量,從而節(jié)省計算時間。(2)卡爾曼濾波法進(jìn)行遞推的關(guān)鍵在建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移 方程,通過狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程,使得誤差估量具有肯定的收斂性,特殊當(dāng)數(shù)據(jù)污染嚴(yán)峻的狀況下,估量量仍有肯定的信服力。(3)卡爾曼濾波法進(jìn)行遞推計算時,需要輸入系統(tǒng)狀態(tài)初始值,而初始值對計算結(jié)果有很大影

7、響,若初始值取值不當(dāng),會使結(jié)果失真。3.3 灰色系統(tǒng)理論灰色系統(tǒng)可以看作是在肯定時間內(nèi)變化的隨機過程,環(huán)境干擾將使系統(tǒng)行為特征量過分別散,為此灰色系統(tǒng)用灰色數(shù)生成對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到隨機性弱化、規(guī)律性強化了的序列,在此基礎(chǔ)上以灰色動態(tài)GM模型作為猜測模型,并準(zhǔn)時對模型進(jìn)行滾動優(yōu)化和反饋校正?；疑聹y掌握具有以下特點:(1)灰色猜測掌握建模是可利用少數(shù)據(jù)建模,是一種實時掌握。在處理方法上,灰色過程是通過原始數(shù)據(jù)的整理來找數(shù)的規(guī)律,是一種就數(shù)找數(shù)的現(xiàn)實規(guī)律的途徑,而數(shù)理統(tǒng)計方法是按先驗規(guī)律來處理問題,要求數(shù)據(jù)越多越好,越具規(guī)律性越好。(2)灰色猜測掌握是后果掌握,不需要追究引起狀態(tài)變化的緣由,不

8、必處置簡單的隨機過程,這使得掌握大為簡化。(3)灰色系統(tǒng)理論是“瞬態(tài)建?！?每新增數(shù)據(jù)便生成新的模型,因而數(shù)據(jù)的取舍對于灰色系統(tǒng)至為關(guān)鍵,數(shù)據(jù)太多將降低模型預(yù)報精度,數(shù)據(jù)太少,模型將找不出數(shù)據(jù)間的規(guī)律。(4)當(dāng)數(shù)據(jù)污染嚴(yán)峻時,灰色系統(tǒng)猜測結(jié)果也同樣有較大的偏差,數(shù)據(jù)估量的收斂性較差。4 工程應(yīng)用在祁臨高速仁義河特大橋施工監(jiān)控中,采納參數(shù)識別進(jìn)行誤差分析,結(jié)果在不同施工階段,所估量參數(shù)也不一樣,且隨著懸臂的漸漸加長,識別的參數(shù)差異性也就越大。這說明,懸臂越長,數(shù)據(jù)越簡單被污染,因而估量的精確性也就越差。同樣,在晉濟高速大路橋梁施工監(jiān)控中,分別采納灰色系統(tǒng)理論和卡爾曼濾波法進(jìn)行誤差分析,在懸臂施工初期,由于主梁變形不大,二者差別不大,但進(jìn)入長懸臂施工后,相對而言,卡爾曼濾波法猜測值較小,數(shù)據(jù)曲線較為光滑平順。5 結(jié)束語(1)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋采納參數(shù)識別進(jìn)行誤差分析,計算繁瑣,要求數(shù)據(jù)有較好的規(guī)律性。在實際監(jiān)控工作中,對于設(shè)計參數(shù)引起的誤差,應(yīng)盡可能采納實際試驗結(jié)果,在消失明顯系統(tǒng)誤差狀況