大跨度桥梁施工控制三

大跨度桥梁施工控制xxx同济大学桥梁工程系

二○○七年 六月4/29/20231同济大学桥梁工程系石雪飞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4/29/20232同济大学桥梁工程系石雪飞一.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4/29/20233同济大学桥梁工程系石雪飞一.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4/29/20234同济大学桥梁工程系石雪飞一.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4/29/20235同济大学桥梁工程系石雪飞二.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4/29/20236同济大学桥梁工程系石雪飞1.开环施工控制基本原理4/29/20237同济大学桥梁工程系石雪飞2.反馈施工控制基本原理4/29/20238同济大学桥梁工程系石雪飞日本横滨海湾桥控制流程图4/29/20239同济大学桥梁工程系石雪飞3.自适应施工控制基本原理4/29/202310同济大学桥梁工程系石雪飞Sakai提出的斜拉桥施工控制系统流程4/29/202311同济大学桥梁工程系石雪飞4.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4/29/202312同济大学桥梁工程系石雪飞二.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4/29/202313同济大学桥梁工程系石雪飞三.自适应施工控制系统要素4/29/202314同济大学桥梁工程系石雪飞1.施工过程模拟计算4/29/202315同济大学桥梁工程系石雪飞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4/29/202316同济大学桥梁工程系石雪飞2.确定理想状态计算方法4/29/202317同济大学桥梁工程系石雪飞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4/29/202318同济大学桥梁工程系石雪飞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4/29/202319同济大学桥梁工程系石雪飞最优成桥状态确定算法影响方程约束条件优化目标方程4/29/202320同济大学桥梁工程系石雪飞弯矩最小孟求斜拉桥象最优索力斜索体系怪是的拉索遍以未知索林力Ti代替；稳简化后用的平面闪框架结重构中，蜂目标函性数为：Ti——第爪i号索誓力；——Ti=1时的母结构弯矩店；Mp(s)——业恒载作低用下的衣结构弯之矩。4/24摔/202咸321同济大学珍桥梁工程貌系石雪肢飞确定施低工目标唯的计算砍方法倒拆法无法考虑真徐变某些步蓄骤构造皂上无法匠实现考虑施缩慧工过程考的影响藏矩阵法适用于小混凝土腿桥，有财时迭代膨不收敛无应力状茎态法适用于缠钢桥的偷构件预掩制不能确定籍每个施工喷阶段的状这态需要多次牧调索4/24独/202钳322同济大烫学桥梁泉工程系三石雪惩飞确定施畜工目标作的计算蜘方法简化做法施工阶蜓段斜拉椅索索力井等于节剥段重量提的一半摊加施工烂机具重悲量按照上述幸索力进行炭正装模拟端计算，局仓部调整索岛力标高按模扰拟计算结凯果设预拱雁度缺点—拾—施工侧状态与烈成桥理淹想状态铅脱节4/2苦4/2衔02323同济大争学桥梁鞠工程系恶石雪予飞悬索桥的卖特殊问题成桥线携形空缆线形计算起覆始线形由于大变灶形几何非网线性，只互能正装叠嚼代4/24低/202墓324同济大学宽桥梁工程盈系石雪勇飞3.允许误差肠确定方法随机误节差传递惭法可靠度龟反问题承方法目前状采态：经斗验法4/24葡/202战325同济大学李桥梁工程删系石雪倘飞4.最优控制蚁调整量计灾算4/2蛋4/2豆02326同济大学漏桥梁工程丧系石雪倦飞最优控剂制调整浴量计算控制目难标——拥应力、歉标高调整手书段——词索力、敞预应力解、标高计算思路厘——优化失方法优化目标宁——残余刘误差最小紫、能量最威小、调整祥的功最小约束条件见——调整肢必须在材成料强度允丘许范围内怎、残余误倚差在允许蒜范围内4/24你/202违327同济大动学桥梁能工程系蜓石雪现飞优化计算妈原理影响方程约束条件优化目标方程4/2鸦4/2厌02328同济大学桨桥梁工程鄙系石雪储飞5.计算陆模型参数估来计4/2块4/2顺02329同济大学馋桥梁工程浆系石雪激飞计算模轨型参数估计贿算法待估计参岸数——构谈件重量、保刚度、徐闯变系数、狡预应力损瓶失计算思路劫——优化荡方法测量变量仿——索力陪、标高、贺应力优化目标钟——误差记最小约束条件风——参数尝在物理常播识范围内4/24遥/202州330同济大怎学桥梁双工程系倘石雪傲飞参数估计席计算原理影响方程优化目标方程约束条件4/24声/202打331同济大角学桥梁姻工程系圆石雪发飞参数估计欠方法分类一类是基调于误差最客小化的算其法，如最隐小二乘法一类是基悦于状态估猛计理论的俘算法，如我扩展卡尔直曼滤波法存在的问籍题：参数的吓灵敏度战不高测量数据喝不够4/24饶/202前332同济大学拆桥梁工程矮系石雪堪飞参数估销计的变蜻量分离测量时没刻选定1.挂篮递移动定位写立模前的驱时刻；2.挂篮到移动定位哪立模后的纺时刻；3.节段族混凝土浇场筑前的时而刻；4.节段舒混凝土浇毫筑后的时恒刻；5.张拉充斜拉索前告的时刻；6.张滋拉斜拉破索后的雹时刻；弹性模量混凝土愈超重索力误漏差4/24戏/202贱333同济大学病桥梁工程宽系石雪夹飞6.测量赶系统4/2久4/2羊02334同济大学漠桥梁工程宪系石雪薪飞待测量警变量标高—激述光束、连孕通管、G傅PS、全爷站仪垂度—获激光束谢、全站换仪索力—半随机振熟动、磁讯通量法剂、光纤焰光栅应力—钢稳弦应变计肯、差阻应过变计、光薄纤光栅4/24羽/202塌335同济大学参桥梁工程设系石雪坛飞自动测量横系统4/24斗/202滩336同济大总学桥梁疯工程系青石雪需飞自适应桌施工控敬制系统波流程4/24伍/202父337同济大腾学桥梁拨工程系臭石雪匪飞四.不同即类型桥梁衔控制特点自适应罢控制方农法、反殿馈控制炎方法只朱适用于氏有循环缴的节段响施工方声法即使采用室节段施工悠，不同桥芝型也有不芽同特点，姜必须采用岁不同的对刊策4/24纳/202饮338同济大学隆桥梁工程零系石雪鲜飞1.悬臂语浇筑混凝以土斜拉桥施工特佛点：结构参辰数的准巩确性较姿差，而耽且要等悼到节段舰施工完民成后才应能确定主梁的膝刚度较宇大，节休段的局废部变形奏很小，锯索力调输整对局颜部线形御的调整匙作用很大小调整范围圣受到混凝芳土应力的宪限制挂篮刚喷度对局拒部变形伏有较大箱影响，索长挂篮鸽在混凝桶土浇筑糠节段参构与结构舱受力未施工节获段的立模洪标高可以友任意确定铅，与已浇哄筑梁段无杠关4/2岭4/2雀02339同济大磨学桥梁士工程系尝石雪砍飞悬臂浇桐筑混凝德土斜拉续桥控制财对策立模标船高＝设瞎计成桥叮位置＋奔施工中辆的位移日累计值缺（反向路）1．对蛮于已建诊成梁段也的线形见误差在咐一定程汉度上可圣以通过默斜拉索拆索力的锡调整来膊纠正，朱但是，侨由于主漂梁刚度己较大，桂不可能猫通过索缠力调整景纠正所贯有误差谨。残余呀的误差舌可以通梁过下一脆节段的贼立模标兰高来调掀整。2．及时割识别误差璃产生的原邻因，估计软计算程序虑参数的实墙际值，主长要是混凝猜土的弹性座模量、材滴料的比重挎、徐变系快数等，重挺新计算未穗浇筑梁段郊的预拱度脱，修改施该工阶段索驾力及相应返的标高目巧标值，避倘免出现新凳的误差。4/2模4/2心02340同济大学续桥梁工程玻系石雪拢飞悬臂浇筑偶混凝土斜荷拉桥控制警对策3．由于俩立模标高村可以随时谷调整，索另力值应该补作为控制栏的依据，灿某节段标贡高只要控般制在允许液范围之内股即可认为哈满足要求滥。如果索煌力到达设等计值时标养高同时达伯到预计值参，说明计反算模型与昌实际结构恼是吻合的他，否则，经说明两者购之间存在旺差异，必远须对参数浅进行重新如估计。4．挂篮蚁刚度只影早响正在浇沫筑的梁段牌标高，但缴由此引起吵的误差将怀永远存在渐于主梁线蚂形中，必磁须考虑钢名筋骨架对船挂篮刚度裙的影响。4/2缘瑞4/2吵02341同济大学迎桥梁工程贞系石雪橡飞自适应换控制思比路在瓯轿江二桥尾施工乌控制中兰的应用工程概况4/2动4/2碗02342同济大学手桥梁工程茅系石雪棍飞4/24殿/202说343同济大学浅桥梁工程辈系石雪文飞控制目标控制的挎最终目絮标是：松使成桥践后的线惜形与设吩计线形降所有各舟点的误飘差均控雷制在4劣厘米范绘围之内启，且榴斜拉索说索力与酿设计值债的误差挤控制在歪5%范裹围之内丈。每一施工纲步骤中的乱误差控制亮水平：斜拉索张均拉索力与返理论预报漏值的相对什误差应控赢制在2店%以内；挂篮定位腔标高与预乞报标高之忙差控制在锅1厘米以波内；斜拉索张救拉完后，捡如梁端测甩点标高与牛控制预报弦标高之亡差超过4录厘米，需殃研究调整娘方案，确击定索力调半整措施。4/24姐/202它344同济大学败桥梁工程昨系石雪盛飞观测变或量为：价标高、宰索力、汽塔顶水赢平位移型、主梁逗及塔身看的局部丑温度场穴和应力编场；混茶凝土徐影变系数诵和弹性样模量测己试试验呢；在悬臂哑浇筑之揉前对挂鞠篮进行竞了现场牺预压试悄验。控制措谣施：斜汤拉索的离索力及劈燕梁段的膛立模标雅高。测量值和歉控制措施4/2薪4/2廉02345同济大学低桥梁工程嫌系石雪厨飞控制实施施工初期（0-3#节段）参数估计：自重集度、弹性模量、挂篮刚度调整预报值：每对斜拉索增加初始索力30吨施工中欣期（4-12嫁#节段）按预报值君进行正常瞎施工施工后期捡（12#节段以绪后）参数估计敏：自重集绸度估计调整预报泪值：斜拉割索索力初真始值调回停到设计值4/2侍4/2商02346同济大学狼桥梁工程淡系石雪好飞控制结果全桥按填照预计捡的目标备合拢；全桥的线吧形除少数笛节点外，城所有节点完标高与设懒计线形的隐误差均在4厘米以磁内；除南塔边贞跨13、14#索因为边夏跨和中跨量发生了会不对称变婚形，在施沫工过程中忌进行了补解张拉外，活斜拉索均膨是在节段下施工中张虚拉到位合拢后迎只对两推根索由恭于上下封游索力怠有较大呀差异进缩慧行了很熄小的补员张拉。4/24开/202芳347同济大绘学桥梁鞭工程系苹石雪站飞2.悬繁臂拼装勇混凝土家斜拉桥施工特点灾：主梁每个贴节段的定计位标高受毙到预制线允形的限制织，只能通杨过接缝间已的契块调剪节，余地介很小，全部节忽段的重顶量在拼祸装前可番以预先肚获得，没有挂篮奖变形的影死响。4/2昏4/2欺02348同济大拍学桥梁咽工程系碌石雪捉飞悬臂拼佛装混凝务土斜拉您桥控制慈对策各节段预栋制长度由吓无应力状除态法确定笼，索力由庸施工阶段萝内力状态早不超标确为定。由于定位县标高可调吹余地较小缸，拼装阶傍段的线形爹应该作为欧控制的主棚要依据，碧如果标高室到达设计继值时索力崖同时达到啄预计值，递说明计算炼模型与实沿际结构是恐吻合的，裤否则，说搬明两者之猛间存在差梨异，必须船对参数进仍行重新估预计。参数估好计的对捆象主要子是主梁片的刚度畏及徐变胳系数，揭在估计语后重新驱确定每姑阶段的或张拉索虫力。由于没退有挂篮灾刚度及碗节段重病量误差迅，每节休段吊装于完成时铃，标高某误差较闭小，可章以通过邮索力调加整来纠茧正。4/24灶/202学349同济大学娱桥梁工程侵系石雪荐飞3.大跨寒度钢斜拉批桥施工特点倘：主梁的勿线形在络钢梁预炒拼装阶先段已经吩完全确俯定，现带场拼装甩时节段狠之间相偶对位置垦几乎没匠有调整魂的余地委，全部节段踪蝶的重量在见拼装前可荡以预先获酷得，拼装阶桨段钢梁纽奉刚度很斥小，索椅力及荷泡载对标单高的影蓬响非常圆明显，钢梁的刮抗拉、姑抗压能瓦力均较目强。4/24模/202档350同济大学粉桥梁工程归系石雪政飞大跨度渴钢斜拉蹈桥控制牵对策在确定悦施工控绸制目标厨时，一检般使用精无应力售状态法犹。由于梁段泥间相对位攀置不能调侄整，某一务梁段的误鄙差除影响铜本节段外烈，误差的颜趋势还将守影响以后贺的梁段，神因此，拼愁装阶段的捞线形是控位制的主要佳目标，必尖须在下一蝇节段拼装耕前通过斜困拉索索力约的调整来册纠正已建抱成梁段的乡丰线形误差随，而将索国力控制在既一定误差贺范围内。4/2戒4/2像02351同济大阔学桥梁涝工程系谣石雪穴飞大跨度却钢斜拉语桥控制缓对策参数估计么的对象对妙主要是主办梁的刚度型，需要通愈过参数估占计算法来烈估计。在参数休估计后去应重新归确定每洋阶段的锹张拉索扬力，如扩果不进惊行修正缎，则在件以后每滋个阶段外施工完们成时索袭力与标挺高均不辽能同时论达到控脑制目标唤，从而抖每次均齿需要标晋高调整极，这将猴大大增糊加施工仆调索工翻作量。由于线查形的主恳要靠索遍力调整保来保证截，但是遇索力调布整必须尿在梁体递强度允僵许的范逼围之内移，因此桑，必须卧分析索仆力误差衔对主梁面应力的链影响，只确保施荐工应力万控制在惨允许范煤围之内尊。4/24及/202仗352同济大敲学桥梁迟工程系白石雪着飞4.结合殃梁斜拉桥施工特点北：主梁的线锐形在钢梁冒预拼装阶殃段已经完暗全确定，六现场拼装虹时节段之援间相对位抄置几乎没宫有调整的能余地，全部节绩段的重毙量在拼伶装前可斗以预先隐获得，拼装阶通段钢梁刮刚度很忘小，索斑力及荷遵载对标茎高的影望响非常样明显，钢梁的抗扶拉、抗压膛能力均较矛强。4/2乡丰4/2慕02353同济大皆学桥梁行工程系仙石雪梳飞结合梁当斜拉桥软控制对鞭策在确定施旺工控制目废标时，应甚充分利用挤钢梁的抗鹅弯能力使带混凝土桥概面板承担似较大压应习力。由于梁段狡间相对位殊置不能调远整，某一搞梁段的误怪差除影响洋本节段外旷，误差的石趋势还将乓影响以后株的梁段，暑因此，拼课装阶段的乎线形是控床制的主要并目标，必融须在下一益节段拼装裁前通过斜援拉索索力园的调整来幻玉纠正已建伟成梁段的破线形误差血，而将索猾力控制在愧一定误差着范围内。4/2柴4/2锄02354同济大学跟桥梁工程贼系石雪休飞结合梁见斜拉桥恩控制对搜策参数估惯计的对劫象对主疤要是主芬梁的刚貌度，特屋别是已烘安装好秃桥面板赚但尚未仅形成结府合梁的纠梁段，有此时的战刚度实劝际上是荡处于裸寺钢梁与诱结合梁渠之间，趣需要通冶过参数犹估计算弃法来估杯计。在参数州估计后描应重新椒确定每乱阶段的唤张拉索顿力，如察果不进毯行修正译，则在摔以后每厦个阶段熟施工完谜成时索坝力与标芝高均不固能同时容达到控绒制目标遮，从而孤每次均蛇需要标矩高调整惰，这将扁大大增茫加施工蹲调索工桑作量。由于线形老的主要靠筐索力调整肆来保证，骡但是索力店调整必须仿在梁体强答度允许的震范围之内湾，因此，握必须分析闭索力误差姿对主梁应播力的影响嫩，确保施分工应力控减制在允许挽范围之内聋。4/24济/202沃355同济大姥学桥梁庭工程系去石雪搁飞6.悬臂喊施工混凝役土连续梁鲁桥连续梁线熊形控制与末斜拉桥施凑工控制不杨同之处两者的恳控制目西标不完门全相同。混凝企土连续待梁桥由逮于在悬絮臂施工蜂阶段是般静定结花构，合制拢过程礼中如不例施加额趟外的压锹重，成抓桥后内伟力状态考一般不柜会偏离壳设计值很很多，身因此连非续梁桥卷施工控欢制的主晌要目标竭是控制盈主梁的党线形。两者实幅施控制皂的手段傻不相同。对于混谅凝土连续姐梁桥，已昌施工梁段孝上出现误错差时，只搅能通过张扰拉预备预虏应力束调喂整，而这消一调整量夫是非常有趴限的，因舞此，一旦划出现线形附误差，误弱差将永远轿存在，只蹄能通过立即模标高消虑除已施工难梁段的残姨余误差，仍有时调整安需经过几酷个梁段才终能完成。4/2风4/2冠02356同济大史学桥梁猛工程系衔石雪蓝飞混凝土井连续梁卡桥控制汪对策立模标诊高＝设同计成桥歪位置＋唉施工中膝的位移域累计值质（反向承）参数估计例及对计算泻模型的修巴正特别重射要，只有额与实际施棵工过程相都吻合的计缺算模型计浸算出的预挣报标高才性是可实现瘦的，施工恢结果的误钞差才能减绕小。在进行施眠工模拟计余算时必须夺充分考虑桌各种施工缴因素，特已别要正确浅计算主梁享的轴线坐篇标，同时钱计算中要轻计入竖曲兽线的影响施。4/2拾4/2析02357同济大学真桥梁工程送系石雪比飞混凝土连齿续梁桥控肠制对策由于没炕有高效伪的调整危措施，占必须合裁理制定件施工步寄骤，使嘴每个步上骤的变奏形量减梅小，这趋样即使三某个施袜工步骤甚产生误增差，该检误差在拔总体变脸形中所直占比例穿就较小洗。4/2轧4/2切02358同济大学断桥梁工程宇系石雪户飞混凝土眼连续梁阴桥注意劣事项必须在惑施工前愉制定好窄全桥得戚的施工完方案，域在执行攻过程中弄不能随定意改变施工控制躁只能控制产总体线形缸，局部线纳形取决于依挂篮的施允工误差必须对残已经建妥好的梁舍段进行有全程测歇量才能床保证参井数估计驶的准确疗性4/2毛4/2脂02359同济大践学桥梁贞工程系躲石雪惩飞7.组合弯体系拱桥冷控制特点在施工侍过程中鹊循环性寸的工序厉相当少羡，且对鸦已施工窗结构进寨行调整鱼的措施俱不多，抹只能采隔用开环痕控制。施工前对娱施工过