大跨度桥梁施工控制讲座斜拉桥悬索桥

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二.施工控制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1.开环施工控制基本原理2.反馈施工控制基本原理日本横滨海湾桥控制流程图3.自适应施工控制基本原理Sakai提出的斜拉桥施工控制系统流程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三.自适应施工控制系统要素1.确定理想状态计算方法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——刚性支承连续梁最优成桥状态确定算法影响方程约束条件优化目标方程弯矩最小求斜拉桥最优索力斜索体系是的拉索以未知索力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。确定扇施工粪目标匙的计厕算方锅法倒拆左法无法考普虑徐变某些意步骤投构造静上无捐法实量现考虑旱施工效过程妙的影架响矩舒阵法适用于炕混凝土概桥，有圾时迭代概不收敛无应破力状宰态法适用提于钢吧桥的典构件爪预制不能确鸡定每个惊施工阶伴段的状摄态需要多葬次调索确定仿施工餐目标聋的计杏算方滋法简化酿做法施工阶慌段斜拉心索索力绒等于节牵段重量裳的一半谎加施工迈机具重近量按照也上述否索力网进行奴正装小模拟场计算色，局驻部调偷整索塔力标高按悉模拟计忙算结果炉设预拱汇度缺点——施工勤状态糊与成横桥理诊想状奔态脱留节2.施工过颗程模拟剩计算施工膛过程厉模拟止计算计算程员序——有限元权程序我国巩：平泻面杆辣系程惰序国外：秀空间计容算程序容开始应逮用考虑的谅因素模拟施铺工构件适的安装摩及拆除晴过程各种线籍形预应看力钢筋肆的张拉页过程不同预谎制龄期纳、加载太龄期下鸟构件的顺收缩徐感变结构的绣非线性阳因素温度影闻响3.最优走控制倒调整易量计鼠算最优采控制要调整香量计陡算控制目政标——应力、流标高调整歼手段——索力、芹预应力缎、标高计算思唇路——优化先方法优化患目标——残余误消差最小献、能量姨最小、宁调整的皱功最小约束条改件——调整药必须杯在材测料强指度允降许范传围内锄、残崭余误跳差在苹允许掌范围腰内优化惕计算子原理影响方程约束条件优化目标方程4.计算模亭型参数估贪计计算模竿型参数浊估计误算法待估计扔参数——构件呜重量求、刚在度、悼徐变食系数血、预厉应力串损失计算思映路——优化方岛法测量变酬量——索力、骗标高、母应力优化目作标——误差最公小约束条叨件——参数在秀物理常钩识范围橡内参数喂估计加计算虾原理影响方程优化目标方程约束条件参数姥估计胆方法昏分类一类愧是基究于误剃差最插小化仍的算挣法，袍如最矿小二朗乘法一类在是基乏于状罩态估歼计理视论的聋算法哄，如腿扩展废卡尔怎曼滤彻波法存在的糕问题：参数的模灵敏度对不高测量数主据不够参数矿估计束的变肾量分零离测量莫时刻籍选定1.挂篮移庄动定位禾立模前培的时刻招；2.挂篮榴移动投定位巧立模肃后的模时刻馆；3.节段理混凝绒土浇恨筑前坊的时饥刻；4.节段注混凝鉴土浇雷筑后予的时扔刻；5.张拉阿斜拉典索前脉的时吃刻；6.张拉斜霸拉索后矛的时刻日；弹性模敬量混凝桥土超蚂重索力误些差5.测量轮系统待测量钟变量标高—激光宋束、据连通凡管、GPS、全站逆仪垂度—激光束亦、全站幅仪索力—随机振喂动、磁味通量法端、光纤崇光栅应力—钢弦惑应力衫计、颗光纤疼光栅自动测诉量系统自适应不施工控狸制系统横流程四.不同类清型桥梁喉控制特崇点自适应贺控制方墙法、反唯馈控制御方法只修适用于拼有循环杆的节段真施工方授法即使采拍用节段烦施工，瓣不同桥脱型也有短不同特旷点，必黎须采用编不同的摄对策1.悬臂姿浇筑尖混凝缠土斜敲拉桥施工特佳点：结构参弊数的准碰确性较菜差，而互且要等惯到节段姿施工完恳成后才驼能确定主梁的贷刚度较越大，节旧段的局污部变形宁很小，护索力调后整对局叹部线形欧的调整犁作用很柳小调整范颗围受到滩混凝土并应力的私限制挂篮刚誓度对局妖部变形祝有较大乏影响，生长挂篮祸在混凝醉土浇筑拦节段参鱼与结构窜受力未施工睛节段的峡立模标镇高可以诊任意确台定，与衣已浇筑翠梁段无蹈关悬臂袍浇筑吸混凝信土斜客拉桥坛控制初对策1．对于仰已建成婚梁段的梁线形误坛差在一客定程度岔上可以移通过斜失拉索索荐力的调切整来纠拾正，但挑是，由忘于主梁室刚度较针大，不次可能通备过索力屡调整纠夜正所有燃误差。纤残余的纳误差可戒以通过你下一节惭段的立阅模标高哀来调整姜。2．及跳时识书别误睡差产努生的客原因牢，估毒计计转算程程序参秆数的助实际典值，巴主要助是混模凝土宇的弹雄性模厦量、同材料这的比档重、答徐变零系数轧等，板重新困计算稿未浇马筑梁捐段的药预拱租度，梳修改惭施工叔阶段女索力借及相推应的虎标高奔目标迈值，房诚避免驰出现娱新的仔误差涨。悬臂奶浇筑逼混凝孟土斜炭拉桥高控制顿对策3．由倒于立孔模标净高可阶以随榆时调趟整，禽索力拾值应努该作先为控黄制的趋依据挪，某遣节段贱标高册只要档控制畅在允悔许范水围之久内即须可认虎为满楼足要馅求。读如果西索力抚到达坏设计虚值时蛛标高洪同时贡达到婶预计赞值，野说明轨计算畅模型卷与实运际结册构是劈燕吻合东的，跳否则秒，说驳明两签者之居间存臭在差区异，猴必须脏对参束数进杨行重赖新估发计。4．挂篮松刚度只惯影响正丑在浇筑查的梁段改标高，蝴但由此聪引起的片误差将袜永远存莫在于主宅梁线形淋中，必圣须考虑亩钢筋骨竿架对挂贸篮刚度据的影响世。自适应间控制思腐路在瓯草江二桥掠施工些控制中锦的应用工程堵概况控制慢目标控制的帽最终目搂标是：樱使成桥飘后的线湾形与设摧计线形狱所有各绢点的误退差均控煎制在4厘米范交围之内种，且们斜拉索狼索力与桌设计值连的误差倡控制在5%范围之亭内。每一名施工考步骤额中的精误差阴控制复水平馆：斜拉索对张拉索彼力与理贱论预报救值的相沉对误差山应控制挨在2%以内会；挂篮柔定位铜标高喷与预拾报标勺高之薪差控丝式制在1厘米嚷以内每；斜拉索往张拉完呆后，如辨梁端测息点标高达与控制冻预报标唯高之怨差超过4厘米烛，需院研究康调整姐方案静，确脂定索咸力调闪整措爽施。观测泽变量瞧为：裹标高矩、索肌力、茂塔顶杆水平途位移伏、主散梁及旁塔身州的局驶部温家度场输和应建力场添；混申凝土样徐变枕系数愈和弹扑性模困量测庭试试破验；在悬臂垄浇筑之率前对挂学篮进行慈了现场砌预压试着验。控制祸措施小：斜更拉索透的索午力及诱梁段芽的立垄模标闻高。测量值帆和控制忧措施控制实施施工初期（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吨施工暖中期翻（4-1局2#节段格）按预报稍值进行边正常施凉工施工趁后期繁（12#节段精以后提）参数估尚计：自代重集度鸽估计调整种预报缓值：速斜拉错索索庄力初宇始值遗调回叶到设丹计值控制雷结果全桥迷按照奇预计险的目久标合娘拢；全桥绳的线斤形除械少数票节点鲜外，霞所有吵节点挨标高鱼与设您计线京形的棒误差真均在4厘米以道内；除南批塔边锻跨13、14#索因厘为边程跨和炸中跨者发生刑了姐不对迎称变光形，圈在施贝工过谊程中缓进行建了补炎张拉盟外，失斜拉携索均告是在歇节段适施工寄中张休拉到些位合拢后妨只对两歪根索由铅于上下败游索力花有较大早差异进旅行了很胸小的补奥张拉。2.悬臂拼廉装混凝壤土斜拉籍桥施工笛特点灶：主梁能每个膜节段辫的定绣位标附高受盯到预宏制线复形的兰限制缘瑞，只办能通抛过接里缝间技的契糠块调狱节，孤余地错很小蜓，全部节毫段的重岸量在拼唉装前可信以预先耐获得，没有特挂篮努变形航的影选响。悬臂拼言装混凝捐土斜拉薯桥控制越对策由于扒定位舌标高必可调零余地沸较小具，拼急装阶僵段的委线形纹应该雁作为追控制柱的主鹊要依散据，粥如果耗标高枕到达枯设计垫值时约索力权同时授达到熟预计香值，就说明层计算直模型辱与实咏际结响构是屋吻合澡的，愿否则叙，说所明两得者之环间存赖在差抗异，柿必须帽对参奶数进纵行重零新估俩计。参数估供计的对桨象主要指是主梁最的刚度框及徐变崖系数，新在估计桃后重新糊确定每需阶段的印张拉索反力。由于没井有挂篮既刚度及能节段重分量误差暖，每节凳段吊装根完成时差，标高猴误差较桃小，可拳以通过答索力调恒整来纠怒正。3.大跨度闷钢斜拉刻桥施工特竹点：主梁的透线形在黎钢梁预导拼装阶脉段已经果完全确嫩定，现塑场拼装号时节段丈之间相独对位置桐几乎没穗有调整啦的余地沃，全部队节段补的重刘量在欧拼装走前可演以预岁先获起得，拼装坊阶段场钢梁墙刚度吧很小壮，索驰力及杆荷载纤对标翠高的廉影响罩非常恐明显波，钢梁的筒抗拉、歼抗压能拍力均较蠢强。大跨度滑钢斜拉皮桥控制寻对策在确定联施工控她制目标产时，一宰般使用点无应力险状态法经。由于梁什段间相颜对位置搞不能调循整，某演一梁段普的误差诸除影响锹本节段宪外，误液差的趋午势还将万影响以景后的梁栋段，因寻此，拼队装阶段帽的线形单是控制轿的主要脑目标，钥必须在跳下一节品段拼装早前通过能斜拉索帝索力的桨调整来瞎纠正已长建成梁仇段的线朴形误差记，而将薯索力控摔制在一此定误差梅范围内敌。大跨度留钢斜拉朋桥控制朽对策参数典估计伶的对继象对保主要金是主记梁的嘱刚度恶，需斥要通悬过参政数估炮计算育法来擦估计屠。在参数吴估计后陶应重新黑确定每贝阶段的裂张拉索畅力，如索果不进挨行修正把，则在师以后每卷个阶段暑施工完杨成时索普力与标且高均不俘能同时赖达到控痛制目标挡，从而猪每次均币需要标储高调整泳，这将瓜大大增但加施工宏调索工新作量。由于线贫形的主叶要靠索追力调整伍来保证浇，但是梨索力调促整必须论在梁体泡强度允宇许的范给围之内退，因此辛，必须谋分析索亏力误差万对主梁坑应力的永影响，妄确保施凑工应力眠控制在绘允许范尽围之内丑。4.结合顿梁斜脚拉桥施工贞特点著：主梁常的线塘形在指钢梁师预拼带装阶附段已凝经完交全确想定，吐现场逢拼装至时节霸段之朋间相套对位夏置几没乎没抓有调鲜整的鸟余地遥，全部叠节段奥的重仇量在瓦拼装圣前可盘以预东先获哑得，拼装阶纹段钢梁速刚度很钞小，索牙力及荷雀载对标阔高的影柔响非常课明显，钢梁的赔抗拉、拘抗压能办力均较鸟强。结合乌梁斜隙拉桥献控制衣对策在确定慈施工控胆制目标侮时，应振充分利饶用钢梁辽的抗弯驶能力使筑混凝土龙桥面板花承担较固大压应艳力。由于梁璃段间相棒对位置捆不能调膊整，某稍一梁段津的误差竟除影响驶本节段图外，误叶差的趋霞势还将养影响以拳后的梁割段，因翻此，拼制装阶段酱的线形雅是控制考的主要姓目标，估必须在批下一节足段拼装郊前通过顶斜拉索描索力的扬调整来非纠正已榨建成梁叔段的线证形误差积，而将链索力控蔑制在一荒定误差介范围内原。结合梁揪斜拉桥葡控制对妖策参数估惠计的对惧象对主端要是主怨梁的刚任度，特奥别是已侄安装好洞桥面板吸但尚未慎形成结对合梁的肢梁段，挠此时的楚刚度实粱际上是寨处于裸菜钢梁与滋结合梁锈之间，粗需要通丽过参数哗估计算针法来估水计。在参源数估纳计后美应重所新确己定每剪阶段朴的张春拉索成力，扣如果托不进赞行修斧正，抚则在款以后隶每个氏阶段矿施工辫完成垃时索牛力与览标高示均不抵能同最时达谣到控峡制目腹标，兴从而谜每次坐均需笑要标晋高调艺整，粪这将值大大腥增加舍施工念调索须工作车量。由于著线形量的主走要靠困索力赏调整派来保勿证，杀但是接索力删调整搅必须做在梁抄体强苹度允叙许的救范围杠之内探，因驰此，饰必须红分析厉索力查误差相对主零梁应野力的酿影响景，确县保施啊工应喷力控辉制在膨允许联范围慨之内睛。6.悬臂施奏工混凝慰土连续铁梁桥连续梁跟线形控盆制与斜指拉桥施镇工控制桑不同之斜处两者的童控制目邻标不完包全相同。混骄凝土肝连续急梁桥定由于亩在悬佳臂施秃工阶伤段是结静定败结构搭，合杏拢过喷程中情如不捷施加笨额外宗的压技重，畅成桥坏后内惠力状泼态一份般不勿会偏歼离设欧计值颤很多冠，因聪此连俭续梁熊桥施耐工控得制的饶主要继目标嫁是控米制主言梁的财线形却。两者实烂施控制遗的手段偷不相同。对于首混凝土乡丰连续梁团桥，已绢施工梁逆段上出惩现误差科时，只像能通过着张拉预号备预应鸽力束调尚整，而虹这一调默整量是躲非常有致限的，倘因此，拍一旦出阀现线形箩误差，鹊误差将遍永远存形在，只宣能通过醒立模标稍高消除仇已施工脊梁段的闲残余误匠差，有夸时调整保需经过博几个梁芬段才能陪完成。混凝类土连捕续梁遭桥控麦制对匹策参数估月计及对恐计算模楼型的修蹦正特别惩重要，艳只有与宋实际施咐工过程蜜相吻合监的计算协模型计柴算出的越预报标晕高才是雷可实现交的，施因工结果蓬的误差烟才能减挨小。在进行浊施工模俘拟计算旧时必须种充分考委虑各种汪施工因柜素，特挑别要正攀确计算甘主梁的独轴线坐群标，同明时计算楼中要计狼入竖曲够线的影奋响。混凝土胖连续梁哥桥控制康对策由于没贱有高效洒的调整歪措施，誓必须合销理制定眯施工步睡骤，使届每个步摇骤的变真形量减滚小，这御样即使歉某个施文工步骤财产生误蒙差，该铁误差在瓣总体变缎形中所刊占比例色就较小删。混凝碍土连毕续梁批桥注东意事壁项必须失在施舅工前姐制定个好全京桥得浪的施日工方蝇案，仆在执赖行过战程中隔不能拢随意睛改变施工协控制焦只能诞控制聪总体芬线形韵，局厦部线聋形取浓决于家挂篮念的施旬工误蝇差必须对期已经建箱好的梁模段进行恒全程测占量才能姿保证参趁数估计呆的准确呈性7.组合体到系拱桥摔控制特睬点在施逢工过寸程中疾循环须性的秃工序锅相当乐少，忍且对荐已施浮工结狠构进构行调缘瑞整的浪措施句不多欣，只太能采闷用开涛环控舱制。施工铁前对却施工祥过程热的充姑分预白计是抄施工驻控制温成