大跨度橋梁施工控制使橋梁建成時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)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(duì)變形較大大跨度橋梁施工過(guò)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(jì)誤差較大斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范中把施工控制作為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(jiǎn)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日本橫濱海灣橋控制流程圖3.自適應(yīng)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(yīng)用的問(wèn)題離散系統(tǒng)方程控制目標(biāo)問(wèn)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.施工控制的思思路開環(huán)施工控制制反饋施工控制制自適應(yīng)施工控控制最優(yōu)控制結(jié)論：自適適應(yīng)控制是目目前適用于循循環(huán)施工橋梁梁最理想的方方法，最優(yōu)控控制不適用于于橋梁三.自適應(yīng)施工控控制系統(tǒng)要素素1.確定理想狀態(tài)態(tài)計(jì)算方法確定理想狀態(tài)態(tài)的計(jì)算方法法確定成橋理想想狀態(tài)確定施工步驟驟的控制目標(biāo)標(biāo)確定成橋理想想狀態(tài)內(nèi)部靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)——連續(xù)梁、拱、、吊橋結(jié)構(gòu)尺寸、施施工方法確定定后內(nèi)力狀態(tài)態(tài)隨之唯一確確定內(nèi)部超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)——斜拉橋、組合合拱同樣的結(jié)構(gòu)、、同樣的施工工方法，不同同索力（吊桿桿力）可以獲獲得不同內(nèi)力力狀態(tài)最優(yōu)問(wèn)題——內(nèi)力最小、應(yīng)應(yīng)力最小、彎彎曲能量最小小、材料最省省、造價(jià)最省省確定性問(wèn)題——?jiǎng)傂灾С羞B續(xù)續(xù)梁最優(yōu)成橋狀態(tài)態(tài)確定算法影響方程約束條件優(yōu)化目標(biāo)方程彎矩最小求斜斜拉橋最優(yōu)索索力斜索體系是的的拉索以未知知索力Ti代替；簡(jiǎn)化后后的平面框架架結(jié)構(gòu)中，目目標(biāo)函數(shù)為：：Ti——第i號(hào)索力；——Ti=1時(shí)的結(jié)構(gòu)彎矩矩；Mp(s)——恒載作用下的的結(jié)構(gòu)彎矩。。桿系有限元程程序中的處理理方法桿端力影響矩矩陣{ML}={MLo}+[CL]{T}{MR}={MRo}+[CR]{T}其中：{ML}、{MR}分別是單元在在左、右端桿桿端力向量{MLo}、{MRo}由初始索力引引起的桿端力力向量{T}是待求的索力力修正量[CL]、[CR]就是{T}對(duì){ML}，{MR}的影響矩陣確定施工目標(biāo)標(biāo)的計(jì)算方法法倒拆法無(wú)法考慮徐變變某些步驟構(gòu)造造上無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)倒拆、正裝綜綜合法疊代不一定能能收斂無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法法適用于鋼橋的的構(gòu)件預(yù)制不能確定每個(gè)個(gè)施工階段的的狀態(tài)需要多次調(diào)索索確定施工目標(biāo)標(biāo)的計(jì)算方法法簡(jiǎn)化做法施工階段斜拉拉索索力等于于節(jié)段重量的的一半加施工工機(jī)具重量按照上述索力力進(jìn)行正裝模模擬計(jì)算，局局部調(diào)整索力力標(biāo)高按模擬計(jì)計(jì)算結(jié)果設(shè)預(yù)預(yù)拱度缺點(diǎn)——施工狀態(tài)與成成橋理想狀態(tài)態(tài)脫節(jié)2.施工過(guò)程模擬擬計(jì)算施工過(guò)程模擬擬計(jì)算計(jì)算程序——有限元程序我國(guó)：平面桿桿系程序國(guó)外：空間計(jì)計(jì)算程序開始始應(yīng)用考慮的因素模擬施工構(gòu)件件的安裝及拆拆除過(guò)程各種線形預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋的張張拉過(guò)程不同預(yù)制齡期期、加載齡期期下構(gòu)件的收收縮徐變結(jié)構(gòu)的非線性性因素溫度影響3.最優(yōu)控制調(diào)整整量計(jì)算最優(yōu)控制調(diào)整整量計(jì)算控制目標(biāo)——應(yīng)力、標(biāo)高調(diào)整手段——索力、預(yù)應(yīng)力力、標(biāo)高計(jì)算思路——優(yōu)化方法優(yōu)化目標(biāo)——?dú)堄嗾`差最小小、能量最小小、調(diào)整的功功最小約束條件——調(diào)整必須在材材料強(qiáng)度允許許范圍內(nèi)、殘殘余誤差在允允許范圍內(nèi)優(yōu)化計(jì)算原理理影響方程約束條件優(yōu)化目標(biāo)方程線性優(yōu)化方法法影響方程優(yōu)化目標(biāo)方程非線性優(yōu)化方方法影響方程優(yōu)化目標(biāo)方程約束條件位移殘差最小小索力殘差最小小4.計(jì)算模型參數(shù)估計(jì)計(jì)算模型參數(shù)估計(jì)算法法待估計(jì)參數(shù)——構(gòu)件重量、剛剛度、徐變系系數(shù)、預(yù)應(yīng)力力損失計(jì)算思路——優(yōu)化方法測(cè)量變量——索力、標(biāo)高、、應(yīng)力優(yōu)化目標(biāo)——誤差最小約束條件——參數(shù)在物理常常識(shí)范圍內(nèi)參數(shù)估計(jì)計(jì)算算原理影響方程優(yōu)化目標(biāo)方程約束條件參數(shù)估計(jì)方法法分類一類是基于誤誤差最小化的的算法，如最最小二乘法一類是基于狀狀態(tài)估計(jì)理論論的算法，如如擴(kuò)展卡爾曼曼濾波法存在的問(wèn)題：：參數(shù)的靈敏度度不高測(cè)量數(shù)據(jù)不夠夠參數(shù)估計(jì)的變變量分離測(cè)量時(shí)刻選定定1.掛籃移動(dòng)定位位立模前的時(shí)時(shí)刻；2.掛籃移動(dòng)定位位立模后的時(shí)時(shí)刻；3.節(jié)段混凝土澆澆筑前的時(shí)刻刻；4.節(jié)段混凝土澆澆筑后的時(shí)刻刻；5.張拉斜拉索前前的時(shí)刻；6.張拉斜拉索后后的時(shí)刻；彈性模量混凝土超重索力誤差5.測(cè)量系統(tǒng)待測(cè)量變量標(biāo)高——激光束、連通通管、垂度——激光束索力——隨機(jī)振動(dòng)法應(yīng)力——鋼弦應(yīng)力計(jì)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)自適應(yīng)施工控控制系統(tǒng)流程程四.不同類型橋梁梁控制特點(diǎn)自適應(yīng)控制方方法、反饋控控制方法只適適用于有循環(huán)環(huán)的節(jié)段施工工方法即使采用節(jié)段段施工，不同同橋型也有不不同特點(diǎn)，必必須采用不同同的對(duì)策1.懸臂澆筑混凝凝土斜拉橋施工特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)參數(shù)的準(zhǔn)準(zhǔn)確性較差，，而且要等到到節(jié)段施工完完成后才能確確定主梁的剛度較較大，節(jié)段的的局部變形很很小，索力調(diào)調(diào)整對(duì)局部線線形的調(diào)整作作用很小調(diào)整范圍受到到混凝土應(yīng)力力的限制掛籃剛度對(duì)局局部變形有較較大影響，長(zhǎng)長(zhǎng)掛籃在混凝凝土澆筑節(jié)段段參與結(jié)構(gòu)受受力未施工節(jié)段的的立模標(biāo)高可可以任意確定定，與已澆筑筑梁段無(wú)關(guān)懸臂澆筑混凝凝土斜拉橋控控制對(duì)策1．對(duì)于已建成成梁段的線形形誤差在一定定程度上可以以通過(guò)斜拉索索索力的調(diào)整整來(lái)糾正，但但是，由于主主梁剛度較大大，不可能通通過(guò)索力調(diào)整整糾正所有誤誤差。殘余的的誤差可以通通過(guò)下一節(jié)段段的立模標(biāo)高高來(lái)調(diào)整。2．及時(shí)識(shí)別誤誤差產(chǎn)生的原原因，估計(jì)計(jì)計(jì)算程序參數(shù)數(shù)的實(shí)際值，，主要是混凝凝土的彈性模模量、材料的的比重、徐變變系數(shù)等，重重新計(jì)算未澆澆筑梁段的預(yù)預(yù)拱度，修改改施工階段索索力及相應(yīng)的的標(biāo)高目標(biāo)值值，避免出現(xiàn)現(xiàn)新的誤差。。懸臂澆筑混凝凝土斜拉橋控控制對(duì)策3．由于立模標(biāo)標(biāo)高可以隨時(shí)時(shí)調(diào)整，索力力值應(yīng)該作為為控制的依據(jù)據(jù)，某節(jié)段標(biāo)標(biāo)高只要控制制在允許范圍圍之內(nèi)即可認(rèn)認(rèn)為滿足要求求。如果索力力到達(dá)設(shè)計(jì)值值時(shí)標(biāo)高同時(shí)時(shí)達(dá)到預(yù)計(jì)值值，說(shuō)明計(jì)算算模型與實(shí)際際結(jié)構(gòu)是吻合合的，否則，，說(shuō)明兩者之之間存在差異異，必須對(duì)參參數(shù)進(jìn)行重新新估計(jì)。4．掛籃剛度只只影響正在澆澆筑的梁段標(biāo)標(biāo)高，但由此此引起的誤差差將永遠(yuǎn)存在在于主梁線形形中，必須考考慮鋼筋骨架架對(duì)掛籃剛度度的影響。自適應(yīng)控制思思路在甌江二二橋

施工控控制中的應(yīng)用用工程概概況甌江二二橋計(jì)計(jì)算工工況表表控制目目標(biāo)控制的的最終終目標(biāo)標(biāo)是：：使成成橋后后的線線形與與設(shè)計(jì)計(jì)線形形所有有各點(diǎn)點(diǎn)的誤誤差均均控制制在4厘米范范圍之之內(nèi)，，且且斜拉拉索索索力與與設(shè)計(jì)計(jì)值的的誤差差控制制在5%范圍之之內(nèi)。。每一施施工步步驟中中的誤誤差控控制水水平：：斜拉索索張拉拉索力力與理理論預(yù)預(yù)報(bào)值值的相相對(duì)誤誤差應(yīng)應(yīng)控制制在在2%以內(nèi)；；掛籃定定位標(biāo)標(biāo)高與與預(yù)報(bào)報(bào)標(biāo)高高之差差控制制在1厘米米以以內(nèi)內(nèi)；；斜拉拉索索張張拉拉完完后后，，如如梁梁端端測(cè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)標(biāo)高高與與控控制制預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)標(biāo)標(biāo)高高之之差差超超過(guò)過(guò)4厘米米，，需需研研究究調(diào)調(diào)整整方方案案，，確確定定索索力力調(diào)調(diào)整整措措施施。。觀測(cè)測(cè)變變量量為為：：標(biāo)標(biāo)高高、、索索力力、、塔塔頂頂水水平平位位移移、、主主梁梁及及塔塔身身的的局局部部溫溫度度場(chǎng)場(chǎng)和和應(yīng)應(yīng)力力場(chǎng)場(chǎng)；；混混凝凝土土徐徐變變系系數(shù)數(shù)和和彈彈性性模模量量測(cè)測(cè)試試試試驗(yàn)驗(yàn)；；在懸懸臂臂澆澆筑筑之之前前對(duì)對(duì)掛掛籃籃進(jìn)進(jìn)行行了了現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)預(yù)預(yù)壓壓試試驗(yàn)驗(yàn)。?？刂浦拼氪胧┦海盒毙崩魉鞯牡乃魉髁α凹傲毫憾味蔚牡牧⒘⒛Ｄ?biāo)標(biāo)高高。。測(cè)量量值值和和控控制制措措施施控制實(shí)施施工初期（0-3#節(jié)段）參數(shù)估計(jì)：自重集度、彈性模量、掛籃剛度調(diào)整預(yù)報(bào)值：每對(duì)斜拉索增加初始索力30噸施工工中中期期（（4-12#節(jié)段段））按預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)值值進(jìn)進(jìn)行行正正常常施施工工施工工后后期期（（12#節(jié)段段以以后后））參數(shù)數(shù)估估計(jì)計(jì)：：自自重重集集度度估估計(jì)計(jì)調(diào)整整預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)值值：：斜斜拉拉索索索索力力初初始始值值調(diào)調(diào)回回到到設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值控制制結(jié)結(jié)果果全橋橋按按照照預(yù)預(yù)計(jì)計(jì)的的目目標(biāo)標(biāo)合合攏攏；；全橋橋的的線線形形除除少少數(shù)數(shù)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)外外，，所所有有節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)標(biāo)高高與與設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)線線形形的的誤誤差差均均在在4厘米米以以內(nèi)內(nèi)；；除南南塔塔邊邊跨跨13、14#索因因?yàn)闉檫呥吙缈绾秃椭兄锌缈绨l(fā)發(fā)生生了了不不對(duì)對(duì)稱稱變變形形，，在在施施工工過(guò)過(guò)程程中中進(jìn)進(jìn)行行了了補(bǔ)補(bǔ)張張拉拉外外，，斜斜拉拉索索均均是是在在節(jié)節(jié)段段施施工工中中張張拉拉到到位位合攏攏后后只只對(duì)對(duì)兩兩根根索索由由于于上上下下游游索索力力有有較較大大差差異異進(jìn)進(jìn)行行了了很很小小的的補(bǔ)補(bǔ)張張拉拉。。2.懸臂臂拼拼裝裝混混凝凝土土斜斜拉拉橋橋施工工特特點(diǎn)點(diǎn)：：主梁梁每每個(gè)個(gè)節(jié)節(jié)段段的的定定位位標(biāo)標(biāo)高高受受到到預(yù)預(yù)制制線線形形的的限限制制，，只只能能通通過(guò)過(guò)接接縫縫間間的的契契塊塊調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)，，余余地地很很小小，，全部部節(jié)節(jié)段段的的重重量量在在拼拼裝裝前前可可以以預(yù)預(yù)先先獲獲得得，，沒(méi)有有掛掛籃籃變變形形的的影影響響。。懸臂臂拼拼裝裝混混凝凝土土斜斜拉拉橋橋控控制制對(duì)對(duì)策策由于于定定位位標(biāo)標(biāo)高高可可調(diào)調(diào)余余地地較較小小，，拼拼裝裝階階段段的的線線形形應(yīng)應(yīng)該該作作為為控控制制的的主主要要依依據(jù)據(jù)，，如如果果標(biāo)標(biāo)高高到到達(dá)達(dá)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)值值時(shí)時(shí)索索力力同同時(shí)時(shí)達(dá)達(dá)到到預(yù)預(yù)計(jì)計(jì)值值，，說(shuō)說(shuō)明明計(jì)計(jì)算算模模型型與與實(shí)實(shí)際際結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)是是吻吻合合的的，，否否則則，，說(shuō)說(shuō)明明兩兩者者之之間間存存在在差差異異，，必必須須對(duì)對(duì)參參數(shù)數(shù)進(jìn)進(jìn)行行重重新新估估計(jì)計(jì)。。參數(shù)估計(jì)計(jì)的對(duì)象象主要是是主梁的的剛度及及徐變系系數(shù)，在在估計(jì)后后重新確確定每階階段的張張拉索力力。由于沒(méi)有有掛籃剛剛度及節(jié)節(jié)段重量量誤差，，每節(jié)段段吊裝完完成時(shí)，，標(biāo)高誤誤差較小小，可以以通過(guò)索索力調(diào)整整來(lái)糾正正。3.結(jié)合梁斜斜拉橋施工特點(diǎn)點(diǎn)：主梁的線線形在鋼鋼梁預(yù)拼拼裝階段段已經(jīng)完完全確定定，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)拼裝時(shí)時(shí)節(jié)段之之間相對(duì)對(duì)位置幾幾乎沒(méi)有有調(diào)整的的余地，，全部節(jié)段段的重量量在拼裝裝前可以以預(yù)先獲獲得，拼裝階段段鋼梁剛剛度很小小，索力力及荷載載對(duì)標(biāo)高高的影響響非常明明顯，鋼梁的抗抗拉、抗抗壓能力力均較強(qiáng)強(qiáng)。結(jié)合梁斜斜拉橋控控制對(duì)策策在確定施施工控制制目標(biāo)時(shí)時(shí)，應(yīng)充充分利用用鋼梁的的抗彎能能力使混混凝土橋橋面板承承擔(dān)較大大壓應(yīng)力力。由于梁段段間相對(duì)對(duì)位置不不能調(diào)整整，某一一梁段的的誤差除除影響本本節(jié)段外外，誤差差的趨勢(shì)勢(shì)還將影影響以后后的梁段段，因此此，拼裝裝階段的的線形是是控制的的主要目目標(biāo)，必必須在下下一節(jié)段段拼裝前前通過(guò)斜斜拉索索索力的調(diào)調(diào)整來(lái)糾糾正已建建成梁段段的線形形誤差，，而將索索力控制制在一定定誤差范范圍內(nèi)。。結(jié)合梁斜斜拉橋控控制對(duì)策策參數(shù)估計(jì)計(jì)的對(duì)象象對(duì)主要要是主梁梁的剛度度，特別別是已安安裝好橋橋面板但但尚未形形成結(jié)合合梁的梁梁段，此此時(shí)的剛剛度實(shí)際際上是處處于裸鋼鋼梁與結(jié)結(jié)合梁之之間，需需要通過(guò)過(guò)參數(shù)估估計(jì)算法法來(lái)估計(jì)計(jì)。在參數(shù)估估計(jì)后應(yīng)應(yīng)重新確確定每階階段的張張拉索力力，如果果不進(jìn)行行修正，，則在以以后每個(gè)個(gè)階段施施工完成成時(shí)索力力與標(biāo)高高均不能能同時(shí)達(dá)達(dá)到控制制目標(biāo)，，從而每每次均需需要標(biāo)高高調(diào)整，，這將大大大增加加施工調(diào)調(diào)索工作作量。由于線形形的主要要靠索力力調(diào)整來(lái)來(lái)保證，，但是索索力調(diào)整整必須在在梁體強(qiáng)強(qiáng)度允許許的范圍圍之內(nèi)，，因此，，必須分分析索力力誤差對(duì)對(duì)主梁應(yīng)應(yīng)力的影影響，確確保施工工應(yīng)力控控制在允允許范圍圍之內(nèi)。。4.懸臂施工工混凝土土連續(xù)梁梁橋連續(xù)梁線線形控制制與斜拉拉橋施工工控制不不同之處處兩者的控控制目標(biāo)標(biāo)不完全全相同?；炷镣吝B續(xù)梁梁橋由于于在懸臂臂施工階階段是靜靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)，合攏攏過(guò)程中中如不施施加額外外的壓重重，成橋橋后內(nèi)力力狀態(tài)一一般不會(huì)會(huì)偏離設(shè)設(shè)計(jì)值很很多，因因此連續(xù)續(xù)梁橋施施工控制制的主要要目標(biāo)是是控制主主梁的線線形。兩者實(shí)施施控制的的手段不不相同。對(duì)于混混凝土連連續(xù)梁橋橋，已施施工梁段段上出現(xiàn)現(xiàn)誤差時(shí)時(shí)，只能能通過(guò)張張拉預(yù)備備預(yù)應(yīng)力力束調(diào)整整，而這這一調(diào)整整量是非非常有限限的，因因此，一一旦出現(xiàn)現(xiàn)線形誤誤差，誤誤差將永永遠(yuǎn)存在在，只能能通過(guò)立立模標(biāo)高高消除已已施工梁梁段的殘殘余誤差差，有時(shí)時(shí)調(diào)整需需經(jīng)過(guò)幾幾個(gè)梁段段才能完完成。混凝土連連續(xù)梁橋橋控制對(duì)對(duì)策參數(shù)估計(jì)計(jì)及對(duì)計(jì)計(jì)算模型型的修正正特別重重要，只只有與實(shí)實(shí)際施工工過(guò)程相相吻合的的計(jì)算模模型計(jì)算算出的預(yù)預(yù)報(bào)標(biāo)高高才是可可實(shí)現(xiàn)的的，施工工結(jié)果的的誤差才才能減小小。在進(jìn)行施施工模擬擬計(jì)算時(shí)時(shí)必須充充分考慮慮各種施施工因素素，特別別要正確確計(jì)算主主梁的軸軸線坐標(biāo)標(biāo)，同時(shí)時(shí)計(jì)算中中要計(jì)入入豎曲線線的影響響。由于沒(méi)有有高效的的調(diào)整措措施，必必須合理理制定施施工步驟驟，使每每個(gè)步驟驟的變形形量減小小，這樣樣即使某某個(gè)施工工步驟產(chǎn)產(chǎn)生誤差差，該誤誤差在總總體變形形中所占占比例就就較小。。肇慶大橋橋施工控控制實(shí)例橋梁概況況87+4X136+8