桥梁结构设计石雪飞第三讲-桥梁施工控制

大跨度桥梁施工控制同济大学桥梁工程系

二○○五年 六月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.最优因控制懂理论胳应用阵的问年题离散缸系统畏方程控制衰目标问题——控制绸矩阵Pk,虾k-交1是不然断变背化的二.施工捐控制散的思霞路开环赤施工睡控制反馈拦施工乓控制自适肚应施树工控牵制最优烤控制结论替：前自适改应控狗制是传目前乏适用间于循窝环施屋工桥加梁最诸理想槽的方锋法，法最优反控制杠不适衡用于怨桥梁三.自适罩应施细工控延制系近统要纱素1.确定习理想讨状态难计算酸方法确定坝理想析状态前的计史算方食法确定扬成桥梨理想讲状态确定会施工荒步骤援的控纵制目怨标确定膝成桥浆理想五状态内部第静定可结构——连续米梁、捏拱、武吊桥结构滚尺寸裕、施举工方谨法确腊定后仔内力配状态龄随之缺唯一坝确定内部岭超静描定结榴构——斜拉足桥、外组合凡拱同样奖的结路构、狼同样邮的施洗工方钱法，光不同奴索力尘（吊贪杆力献）可顿以获杠得不汪同内臂力状社态最优鞠问题——内力连最小遥、应鞋力最扶小、圣弯曲贯能量皆最小谷、材仗料最剪省、颠造价托最省确定稀性问日题——刚性逢支承屋连续蝇梁最优坟成桥宿状态陵确定呜算法影响方程约束条件优化目标方程弯矩削最小轰求斜却拉桥百最优地索力斜索起体系兼是的趣拉索哲以未码知索抛力Ti代替；简化揪后的锡平面摘框架晌结构扶中，阳目标给函数叛为：Ti——第i号索狼力；——Ti=1时的搂结构愿弯矩淋；Mp(s)—运—恒载厉作用穴下的雕结构鉴弯矩映。确定匙施工岸目标历的计谎算方档法倒拆乎法无法稳考虑仇徐变某些烫步骤疼构造枕上无箱法实倦现考虑菌施工正过程刺的影优响矩晋阵法适用芬于混伟凝土寒桥，铲有时场迭代辅不收胀敛无应金力状历态法适用缓于钢贤桥的折构件相预制不能羊确定积每个炎施工们阶段歪的状掏态需要统多次描调索确定畅施工东目标脑的计疾算方鱼法简化制做法施工峡阶段载斜拉者索索朋力等邀于节咽段重愤量的双一半灰加施识工机启具重令量按照航上述品索力律进行胶正装辽模拟闯计算智，局具部调较整索卖力标高肢按模叫拟计葬算结夫果设创预拱蜜度缺点——施工慢状态哄与成会桥理坛想状体态脱床节2.施工冈过程辅模拟魄计算施工谎过程挽模拟聪计算计算刊程序——有限拦元程蛾序我国碗：平给面杆闸系程菜序国外膝：空墨间计奔算程么序开富始应住用考虑福的因际素模拟竿施工潮构件俊的安紧装及犬拆除尿过程各种允线形烫预应吗力钢长筋的肿张拉倦过程不同击预制丝式龄期君、加邀载龄鞭期下丈构件制的收践缩徐尾变结构脑的非居线性熄因素温度净影响3.最优窄控制鲜调整映量计廊算最优竭控制深调整雾量计葬算控制育目标——应力胆、标旷高调整颜手段——索力扇、预圾应力崇、标棕高计算糊思路——优化懂方法优化获目标——残余畏误差读最小兔、能灰量最冻小、裕调整浙的功否最小约束棋条件——调整年必须若在材借料强狭度允染许范龄围内租、残丽余误壳差在米允许注范围悼内优化晚计算修原理影响方程约束条件优化目标方程4.计算池模型参数澡估计计算意模型参数挡估计廉算法待估专计参托数——构件辟重量找、刚卸度、逆徐变惯系数培、预仁应力止损失计算更思路——优化宵方法测量耍变量——索力边、标意高、婶应力优化卖目标——误差格最小约束宗条件——参数染在物珠理常鲜识范册围内参数版估计煌计算医原理影响方程优化目标方程约束条件参数割估计绸方法竭分类一类箩是基些于误毕差最岗小化克的算版法，脉如最壮小二忘乘法一类岛是基速于状锁态估捡计理脆论的恢算法环，如向扩展轧卡尔习曼滤咽波法存在驰的问仓题：参数接的灵父敏度筐不高测量致数据炎不够参数自估计扶的变里量分森离测量厌时刻嘴选定1.挂篮氏移动蛾定位扎立模浴前的朵时刻辣；2.挂篮问移动萄定位浙立模沈后的拒时刻扒；3.节段笛混凝车土浇午筑前飞的时宿刻；4.节段乎混凝词土浇样筑后门的时炊刻；5.张拉捉斜拉致索前悄的时继刻；6.张拉裤斜拉客索后番的时厉刻；弹性蝴模量混凝园土超薄重索力嗽误差5.测量蹈系统待测订量变垃量标高—激光碌束、扶连通脱管、GP颤S、全站税仪垂度—激光潮束、羞全站卸仪索力—随机雕振动自、磁殊通量我法、态光纤道光栅驾、穿折心式螺压力裤环传眯感器应力—钢弦唇应变启计、厉差阻芹式应梳变计盘、光引纤光处栅应栽变计自动兰测量姿系统自适蔑应施械工控犹制系竞统流僵程四.不同爱类型雨桥梁钳控制尸特点自适岁应控聋制方车法、锯反馈猪控制喉方法鞠只适堵用于量有循黎环的丝式节段穴施工抄方法即使溉采用表节段韵施工煎，不恢同桥健型也林有不默同特糖点，腔必须干采用病不同摆的对沸策1.悬臂盗浇筑我混凝司土斜驳拉桥施工揪特点决：结构匪参数叼的准地确性提较差邮，而梯且要扇等到哑节段校施工纲完成宅后才卖能确洲定主梁猴的刚训度较痰大，缺节段课的局柄部变站形很池小，输索力蜜调整控对局聋部线摇形的析调整芳作用姐很小调整姻范围揪受到殃混凝钞土应蛛力的时限制挂篮哄刚度像对局座部变顷形有级较大忠影响椒，长园挂篮挎在混蔑凝土禁浇筑天节段秆参与卵结构谈受力未施锦工节况段的亲立模口标高味可以塘任意廉确定声，与虚已浇移筑梁劣段无宅关悬臂斩浇筑畏混凝膊土斜收拉桥皂控制昂对策1．对犁于已芬建成惧梁段搅的线狱形误僚差在您一定抛程度捏上可医以通氏过斜男拉索演索力惩的调拥整来饱纠正借，但之是，企由于观主梁吩刚度冶较大民，不吨可能薪通过纽奉索力只调整部纠正寇所有欠误差姐。残角余的抬误差千可以剖通过俊下一董节段障的立纷模标阀高来猪调整闷。2．及贵时识轧别误纽奉差产上生的眼原因脊，估扯计计融算程苗序参谦数的阵实际仇值，滴主要穷是混辽凝土书的弹腔性模益量、腰材料恰的比乒重、宜徐变爆系数但等，豪重新额计算绍未浇事筑梁唉段的逐预拱潜度，储修改回施工杆阶段到索力者及相艰应的和标高科目标屋值，犁避免享出现示新的辣误差耐。悬臂付浇筑扔混凝绒土斜网拉桥版控制泽对策3．由估于立件模标府高可躁以随澡时调盗整，匹索力工值应啦该作障为控当制的宇依据黑，某回节段界标高末只要效控制宜在允握许范晋围之把内即矛可认她为满盒足要品求。吃如果孝索力触到达执设计揭值时凶标高额同时俩达到禽预计迁值，剥说明哗计算刷模型显与实牺际结验构是女吻合娃的，讲否则遥，说绢明两愈者之悄间存瞒在差愚异，绣必须贼对参筑数进轧行重幸新估尘计。4．挂纽奉篮刚努度只龙影响呼正在本浇筑撒的梁掉段标矛高，答但由轮此引韵起的雁误差瞎将永狸远存联在于盆主梁吧线形舍中，帮必须绳考虑融钢筋军骨架孔对挂有篮刚轰度的剑影响援。自适包应控弊制思坝路在廊瓯江挂二桥咳施详工控膜制中封的应苹用工程跌概况控制芹目标控制痕的最秩终目疫标是报：使单成桥眠后的叶线形广与设做计线查形所纵有各初点的疾误差裙均控欧制在4厘米插范围家之内音，卵且斜暮拉索汽索力嫩与设僚计值放的误鲁差控哭制在5%范围白之内销。每一摄施工棍步骤写中的暮误差钻控制幻玉水平咬：斜拉抚索张级拉索东力与花理论和预报怀值的发相对始误差营应控刊制邀在2%以内晌；挂篮映定位躁标高哭与预树报标拌高之少差控叔制在1厘米帆以内洒；斜拉岭索张串拉完司后，挂如梁桨端测文点标哪高与坡控制鹿预报风标耽高之姥差超伏过4厘米献，需纪研究德调整毫方案读，确哈定索性力调响整措野施。观测梯变量壮为：片标高弱、索届力、受塔顶耀水平杀位移肥、主然梁及暴塔身州的局玩部温煤度场纽奉和应仅力场躁；混宗凝土滚徐变朋系数齿和弹悠性模菊量测逢试试逢验；在悬衡臂浇哈筑之泊前对仆挂篮湾进行吧了现激场预袜压试把验。控制睡措施闯：斜扣拉索痛的索用力及旺梁段联的立族模标脾高。测量记值和设控制虫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吨施工妄中期母（4-却12例#节段厅）按预缠报值丑进行捧正常煎施工施工皂后期侦（12皇#节段尝以后唯）参数组估计乓：自切重集皮度估椅计调整针预报湿值：瓶斜拉筐索索杯力初泳始值括调回辜到设套计值控制昏结果全桥桶按照常预计雨的目膊标合械拢；全桥云的线巧形除踢少数障节点为外，算所有含节点扇标高肚与设券计线抛形的租误差壳均在4厘米粘以内量；除南溉塔边丸跨13、14裳#索因攀为边单跨和歌中跨毁发生桥了挡不对坊称变头形，疾在施弹工过塔程中燃进行歇了补佣张拉纠外，强斜拉劲索均亚是在恨节段揪施工侄中张票拉到趴位合拢识后只锻对两拜根索腾由于统上下无游索课力有笨较大摔差异律进行召了很舞小的振补张鹿拉。2.悬臂准拼装连混凝河土斜麻拉桥施工灵特点椒：主梁亮每个趣节段衫的定汤位标狱高受复到预逃制线蚊形的且限制雄，只税能通潮过接零缝间比的契挽块调况节，鄙余地号很小芒，全部缓节段手的重岭量在筝拼装妹前可参以预楼先获川得，没有指挂篮姐变形侧的影劣响。悬臂植拼装洁混凝监土斜请拉桥斑控制骆对策由于泛定位漆标高捧可调咏余地帖较小胳，拼踩装阶惹段的源线形枕应该哗作为供控制翻的主名要依术据，付如果狗标高球到达概设计弓值时械索力知同时钓达到疲预计即值，纵说明秧计算押模型火与实遭际结洒构是蕉吻合暗的，世否则贷，说原明两榜者之附间存炎在差馒异，单必须谈对参率数进赌行重尽新估芝计。参数闷估计介的对微象主该要是灿主梁历的刚纤度及槐徐变吗系数补，在广估计致后重微新确聪定每场阶段著的张低拉索经力。由于冶没有贤挂篮炊刚度暂及节龙段重授量误拌差，诞每节趟段吊染装完告成时蜜，标细高误芒差较垮小，汉可以污通过义索力节调整限来纠某正。3.大跨寸度钢条斜拉奖桥施工嘱特点丽：主梁捧的线仆形在晕钢梁篇预拼痰装阶祝段已怎经完吩全确唯定，杯现场锻拼装胁时节讨段之镰间相日对位烈置几棒乎没涝有调链整的蜂余地将，全部到节段选的重牵量在款拼装走前可窑以预桌先获繁得，拼装投阶段肺钢梁私刚度哗很小办，索俭力及叔荷载族对标绑高的乐影响捧非常顷明显攀，钢梁季的抗枣拉、胞抗压莫能力络均较响强。大跨至度钢辫斜拉逐桥控规制对参策在确泉定施角工控怀制目陆标时亭，一浪般使疮用无里应力收状态树法。由于底梁段勤间相任对位奇置不跳能调悬整，厉某一骗梁段培的误业差除悦影响静本节刊段外址，误复差的筛趋势畅还将偷影响秒以后脚的梁蛙段，次因此皂，拼痕装阶删段的绩线形结是控卖制的庄主要宋目标猛，必郊须在猛下一索节段蛛拼装晃前通渴过斜廊拉索去索力被的调吸整来适纠正朽已建述成梁惩段的盗线形楚误差象，而玻将索君力控浸制在正一定越误差予范围摆内。大跨球度钢饿斜拉胖桥控淋制对痛策参数给估计党的对告象对接主要论是主池梁的话刚度析，需慈要通机过参毫数估纪计算殊法来夫估计糊。在参柔数估波计后姨应重展新确羡定每遵阶段市的张载拉索眨力，具如果候不进细行修鼻正，感则在厅以后患每个稀阶段音施工穿完成勿时索睬力与页标高都均不党能同粒时达起到控厅制目单标，存从而棚每次幅均需毁要标膨高调凑整，生这将归大大包增加归施工吵调索清工作恢量。由于吓线形吸的主螺要靠遗索力愧调整纺来保新证，漏但是贪索力迎调整驼必须双在梁阔体强此度允探许的侍范围叫之内服，因拐此，鉴必须窑分析哑索力蔽误差拐对主随梁应东力的计影响拘，确狐保施够工应侄力控嫌制在刑允许啄范围背之内速。4.结合漆梁斜抬拉桥施工避特点决：主梁蒜的线油形在贱钢梁指预拼舞装阶增段已裙经完坊全确样定，笑现场滤拼装照时节淋段之皆间相权对位鹅置几撞乎没西有调乡丰整的魄余地柜，全部挤节段搬的重乖量在衔拼装互前可槽以预跟先获羽得，拼装线阶段遥钢梁温刚度屋很小还，索悔力及岔荷载突对标蝴高的驱影响怎非常存明显换，钢梁双的抗爪拉、涝抗压倘能力店均较晃强。结合安梁斜借拉桥极控制登对策在确阵定施厌工控存制目百标时同，应舌充分平利用庭钢梁陡的抗刚弯能箩力使屠混凝幅土桥萍面板括承担废较大柳压应龄力。由于音梁段屯间相担对位浙置不杂能调谅整，袜某一灭梁段寒的误摘差除膊影响谅本节箩段外兵，误孟差的饥趋势颗还将扮影响票以后跃的梁晋段，甩因此傲，拼汇装阶赞段的遭线形挤是控蛮制的箭主要低目标封，必控须在眨下一购节段昆拼装萝前通盗过斜俘拉索厌索力并的调期整来卵纠正艇已建布成梁宽段的喷线形陡误差谎，而倡将索购力控辰制在台一定蜂误差冶范围伯内。结合乔梁斜珍拉桥千控制柱对策参数游估计拆的对柴象对拒主要证是主垫梁的富刚度竹，特煮别是个已安情装好苗桥面瓣板但孤尚未纳形成烦结合掠梁的赵梁段糕，此础时的烂刚度遣实际狼上是份处于攻裸钢艇梁与铺结合昆梁之黑间，共需要拖通过液参数截估计俊算法桶来估纳计。在参屑数估冤计后纯应重朝新确敌定每虚阶段裳的张浙拉索旋力，倘如果咱不进软行修备正，尚则在继以后暴每个怒阶段怠施工仪完成缓时索偿力与沾标高掠均不替能同寸时达臣到控订制目班标，拿从而间每次附均需物要标风高调幕整，熟这将牌大大仇增加感施工且调索迟工作段量。由于俭线形丘的主顿要靠消索力划调整傅来保洗证，扔但是成索力梦调整涨必须岗在梁愁体强国度允驻许的叔范围字之内剪，因之此，絮必须继分析区索力提误差突对主杜梁应恰力的祥影响补，确惰保施悉工应轰力控绞制在掠允许太范围宜之内晕。6.悬臂钳施工渣混凝雹土连熊续梁间桥连续帆梁线掏形控才制与舅斜拉移桥施舒工控榆制不晴同之固处两者缸的控节制目耍标不洁完全恩相同。混典凝土臭连续姐梁桥融由于重在悬田臂施寇工阶雀段是碗静定四结构甘，合叔拢过区程中程如不散施加靠额外载的压灶重，师成桥依后内彩力状触态一耍般不罩会偏巾离设残计值脉很多绳，因锣此连棉续梁港桥施睬工控压制的紧主要磨目标汽是控笔制主妻梁的歉线形晃。两者弯实施权控制本的手径段不叠相同。对迟于混丢凝土送连续政梁桥炕，已鞋施工合梁段轨上出戏现误库差时索，只胳能通滥过张桂拉预陷备预穷应力忌束调厌整，尘而这押一调败整量冻是非谣常有封限的蚀，因廉此，等一旦森出现阔线形与误差辱，误疏差将拒永远障存在歉，只私能通玻过立荣模标掏高消丧除已轮施工臂梁段碌的残闪余误拥差，废有时裙调整僵需经愉过几满个梁什段才糊能完荣成。混凝沃土连挠续梁往桥控村制对功策参数邪估计她及对浊计算阀模型签的修握正特主别重渐要，昆只有阅与实诊际施念工过的程相移吻合偷的计暮算模养型计妙算出赵的预顷报标还高才固是可趟实现根的，蔬施工洲结果碑的误我差才勿能减玻小。在进厚行施伙工模贿拟计税算时擦必须金充分病考虑斥各种探施工肉因素榆，特沫别要伸正确眼计算凯主梁飘的轴和线坐栗标，吹同时当计算腿中要万计入锈竖曲轰线的尘影响既。混凝康土连渠续梁坦桥控再制对管策由于源没有磨高效载的调斧整措嫂施，阵必须内合理券制定房诚施工颂步骤伞，使债每个滔步骤睡的变奇形量嗽减小嫩，这串样即扇使某葡个施商工步暴骤产施生误科差，躲该误盒差在神总体私变形驳中所凳占比叉例就刺较小倦。混凝貌土连验续梁洁桥注舒意事练项必须灶在施发工前笛制定铸好全受桥得窜的施牵工方省案，术在执坚行过赔程中描不能怕随意笋改变施工睬控制吗只能糖控制艘总体呢线形术，局移部线察形取寸决于怪挂篮质的施硬工误种差必须敬对已卵经建犯好的膏梁段赵进行尼全程炊测量棚才能和保证要参数垫估计嘉的准建确性7.组合懂体系村拱桥材控制祝特点在施凯工过疼程中梅循环底性的桌工序谎相当膏少，吼且对搬已施痒工结钢构进劫行调岔整的池措施含不多奇，只阻能采睛用开舰环控拣制。施工帆前