【正文】 鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)大橋48加80加48m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)梁體為單箱單室，直腹板，變高度，變截面結(jié)構(gòu)。，頂板厚度除梁端為65cm外均為40cm，底板厚度40至100cm，按二次拋物線(xiàn)變化，其中端支點(diǎn)為80cm，全聯(lián)在端支點(diǎn)，中跨跨中及中支點(diǎn)處共設(shè)5奧橫隔板，橫隔板設(shè)有人洞，供檢查人員通過(guò)。梁體采用C50混凝土，封端采用C50無(wú)收縮混凝土，擋碴墻及人行道欄桿采用C40混凝土，保護(hù)層采用C40纖維混凝土。，。，計(jì)算跨度為（48+80+48）m，跨中10m等高段，，梁底下緣線(xiàn)按二次拋物線(xiàn)變化。主梁設(shè)縱向、橫向、豎向三向預(yù)應(yīng)力，縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa的高強(qiáng)低松弛鋼絞線(xiàn)，其技術(shù)條件應(yīng)符合GB/T52242003標(biāo)準(zhǔn)。本橋采用掛籃懸臂施工方式，懸臂施工法是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、連續(xù)梁的主要施工方法，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、連續(xù)梁來(lái)說(shuō)，采用懸臂施工方法雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但是這類(lèi)橋梁的形成要經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，當(dāng)跨數(shù)增多，跨徑較大時(shí)，為保證合攏前兩懸臂端豎向撓度的偏差不超過(guò)容許范圍，須對(duì)該類(lèi)橋梁的施工過(guò)程進(jìn)行控制。2 施工監(jiān)控的意義和目的本橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，梁體為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用懸臂施工。該類(lèi)橋梁的形成要經(jīng)過(guò)一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，施工工序和施工階段較多，各階段相互影響，且這種相互影響又有差異，這就造成各階段的內(nèi)力和位移隨著混凝土澆筑過(guò)程變化而偏離設(shè)計(jì)值的現(xiàn)象，甚至超過(guò)設(shè)計(jì)允許的內(nèi)力和位移，若不通過(guò)有效的施工控制及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)調(diào)整，就可能造成成橋狀態(tài)的梁體線(xiàn)形與內(nèi)力不符合設(shè)計(jì)要求或在施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的不安全。在施工過(guò)程中，為保證合攏前懸臂端豎向撓度的偏差、主梁軸線(xiàn)的橫向位移不超過(guò)容許范圍、保證合攏后的橋面線(xiàn)形良好、保證在施工中主梁截面不出現(xiàn)過(guò)大的應(yīng)力，必須對(duì)該橋主梁的撓度、應(yīng)力等施工控制參數(shù)做出明確的規(guī)定，并在施工中加以有效的管理和控制，以確保該橋在施工過(guò)程中的安全，并保證在成橋后主梁線(xiàn)形符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于分階段懸臂澆筑施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋來(lái)說(shuō)，施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)測(cè)所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實(shí)值進(jìn)行施工階段計(jì)算，確定出每個(gè)懸澆階段的立模標(biāo)高，并在施工過(guò)程中根據(jù)施工監(jiān)測(cè)的成果對(duì)誤差進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和對(duì)下一階段立模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)保證成橋后的橋面線(xiàn)形、保證合攏段懸臂標(biāo)高的相對(duì)偏差不大于規(guī)定值以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)該橋連續(xù)梁部分進(jìn)行施工監(jiān)控的目的就是確保施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的可靠度和安全性，保證橋梁成橋橋面線(xiàn)形及受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求，主要控制內(nèi)容為：主梁線(xiàn)形、受力。3 施工監(jiān)控的原則和方法本橋的施工監(jiān)控包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：梁的變形控制和內(nèi)力控制，變形控制就是嚴(yán)格控制每一階段梁的豎向撓度，若有偏差并且偏差較大時(shí)，就必須立即進(jìn)行誤差分析并確定調(diào)整方法，為下一階段更為精確的施工做好準(zhǔn)備工作；內(nèi)力控制則是控制主梁在施工過(guò)程中以及成橋后的應(yīng)力，尤其是合攏時(shí)間的控制，使其不致過(guò)大而偏于不安全或在施工過(guò)程中造成主梁的破壞。梁部結(jié)構(gòu)采用的懸臂施工方法屬于典型的自架設(shè)施工方法，對(duì)于本橋來(lái)講，由于在施工過(guò)程中的已成結(jié)構(gòu)（懸臂階段）狀態(tài)是無(wú)法事后調(diào)整的或可調(diào)整的余地很小，所以，針對(duì)主梁的結(jié)構(gòu)和施工特點(diǎn)，梁部的施工監(jiān)控主要采用預(yù)測(cè)控制法。預(yù)測(cè)控制法是指在全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和施工所要達(dá)到的目標(biāo)后，對(duì)結(jié)構(gòu)的每一個(gè)施工階段形成前后的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，使施工沿著預(yù)定狀態(tài)進(jìn)行。由于預(yù)測(cè)狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)間有誤差存在，某種誤差對(duì)施工目標(biāo)的影響則在后續(xù)施工狀態(tài)的預(yù)測(cè)中予以考慮，以此循環(huán)，直到施工完成并獲得和設(shè)計(jì)相符合的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。4 施工控制體系為有效地開(kāi)展施工監(jiān)控工作，在本橋的施工監(jiān)控中需要建立如圖2所示的施工監(jiān)控體系。施工體系張拉預(yù)應(yīng)力掛籃前移(下階段鋼筋)施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)體系設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)指定參數(shù)砼容重、彈模塊件重量、尺寸施工荷載偶然荷載現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試體系實(shí)時(shí)測(cè)量體系應(yīng)力測(cè)量線(xiàn)形測(cè)量溫度時(shí)間主梁線(xiàn)形物理測(cè)量力學(xué)測(cè)量施工控制預(yù)測(cè)計(jì)算施工控制實(shí)時(shí)計(jì)算施工控制計(jì)算體系計(jì)算核對(duì)實(shí)測(cè)值現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試參數(shù)參數(shù)識(shí)別、修正施工控制計(jì)算參數(shù)施工控制計(jì)算值比較修正量計(jì)算分析發(fā)布施工控制指令下階段施工資料：立模標(biāo)高預(yù)告及掛籃變形量預(yù)測(cè)圖2 馬總屯特大橋（48+80+48）m連續(xù)梁橋施工監(jiān)控體系5 施工控制基本理論在馬總屯特大橋（48+80+48）m連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控中，對(duì)梁體線(xiàn)形、應(yīng)力進(jìn)行重點(diǎn)控制。在控制過(guò)程中，監(jiān)控方采用自適應(yīng)控制方法對(duì)本橋進(jìn)行線(xiàn)形控制，采用最小二乘法對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、估計(jì)。 連續(xù)梁橋施工控制的特點(diǎn)連續(xù)梁橋在懸臂施工階段是靜定結(jié)構(gòu)，合攏過(guò)程中如不施加額外的壓重，成橋后內(nèi)力狀態(tài)一般不會(huì)偏離設(shè)計(jì)值很多，因此連續(xù)梁橋施工控制的主要目標(biāo)是控制主梁的線(xiàn)形。若已施工梁段上出現(xiàn)誤差，除張拉預(yù)備預(yù)應(yīng)力束外，基本沒(méi)有調(diào)整的余地，且這一調(diào)整量也是非常有限的，而且對(duì)梁體受力不利。因此，一旦出現(xiàn)線(xiàn)形誤差，誤差將永遠(yuǎn)存在，對(duì)未施工梁段可以通過(guò)立模標(biāo)高調(diào)整已施工梁段的殘余誤差，如果殘余誤差較大，則調(diào)整需經(jīng)過(guò)幾個(gè)梁段才能完成。根據(jù)上述分析，懸臂澆筑連續(xù)梁橋施工中標(biāo)高控制的特點(diǎn)是，已完成梁段的誤差無(wú)法調(diào)整，而未完成梁段的立模標(biāo)高只與正裝模擬計(jì)算有關(guān)，與已完成梁段的誤差基本無(wú)關(guān)。因此，在圖3自適應(yīng)施工控制原理圖中的下半環(huán)，即控制量反饋計(jì)算，在連續(xù)梁施工控制中一般不起作用。同時(shí)，上半環(huán)，即參數(shù)估計(jì)及對(duì)計(jì)算模型的修正就顯得尤為重要，只有與實(shí)際施工過(guò)程相吻合的計(jì)算模型計(jì)算出的預(yù)報(bào)標(biāo)高才是可實(shí)現(xiàn)的。 自適應(yīng)施工控制系統(tǒng) 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，施工中每個(gè)工況的受力狀態(tài)達(dá)不到設(shè)計(jì)所確定的理想目標(biāo)的重要原因是有限元計(jì)算模型中的計(jì)算參數(shù)取值，主要是混凝土的彈性模量、材料的比重、徐變系數(shù)等，與施工中的實(shí)際情況有一定的差距。要得到比較準(zhǔn)確的控制調(diào)整量，必須根據(jù)施工中實(shí)測(cè)到的結(jié)構(gòu)反應(yīng)修正計(jì)算模型中的這些參數(shù)值，以使計(jì)算模型在與實(shí)際結(jié)構(gòu)磨合一段時(shí)間后，自動(dòng)適應(yīng)結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)規(guī)律。在閉環(huán)反饋控制的基礎(chǔ)上，再加上一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)辯識(shí)過(guò)程，整個(gè)控制系統(tǒng)就成為自適應(yīng)控制系統(tǒng)。圖3為自適應(yīng)控制的原理圖。圖3 自適應(yīng)施工控制基本原理當(dāng)結(jié)構(gòu)測(cè)量到的受力狀態(tài)與模型計(jì)算結(jié)果不相符時(shí)，把誤差輸入到參數(shù)識(shí)別算法中去調(diào)節(jié)計(jì)算模型的參數(shù)，使模型的輸出結(jié)果與實(shí)際測(cè)量到的結(jié)果相一致。得到修正的計(jì)算模型參數(shù)后，重新計(jì)算各施工階段的理想狀態(tài)，按照上述反饋控制方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。這樣，經(jīng)過(guò)幾個(gè)工況的反復(fù)辨識(shí)后，計(jì)算模型就基本上與實(shí)際結(jié)構(gòu)相一致了，在此基礎(chǔ)上可以對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行更好的控制。對(duì)于采用懸臂澆筑的橋梁，主梁在墩頂附近的相對(duì)線(xiàn)剛度較大，變形較小，因此，在控制初期，參數(shù)不準(zhǔn)確帶來(lái)的誤差對(duì)全橋線(xiàn)形的影響較小，這對(duì)于上述自適應(yīng)控制思路的應(yīng)用是非常有利的。經(jīng)過(guò)幾個(gè)節(jié)段的施工后，計(jì)算參數(shù)已得到修正，為跨中變形較大的節(jié)段的施工控制創(chuàng)造了良好的條件。 參數(shù)識(shí)別在本橋的施工控制中按照自適應(yīng)控制思路，采用“最小二乘法”進(jìn)行參數(shù)識(shí)別和誤差分析，其基本方法是：當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工到某一階段時(shí)，測(cè)得已施工梁段懸臂端個(gè)階段的撓度為：設(shè)原定理想狀態(tài)的梁體理論計(jì)算撓度為：上述兩者有誤差量：若記待識(shí)別的參數(shù)誤差為：由引起的各階段撓度誤差為：式中：—參數(shù)誤差到的線(xiàn)性變換矩陣。殘差：＝方差：＝將上式配成完全平方的形式：+當(dāng)時(shí)，即＝0時(shí)，上述不等式中的等號(hào)成立，此時(shí)達(dá)到最小，因此的最小二乘估計(jì)為：引入加權(quán)矩陣：有： 在連續(xù)梁橋懸臂施工的高程控制中，可以由結(jié)構(gòu)性能計(jì)算出，按工程條件定義，由箱梁階段標(biāo)高觀測(cè)得到撓度實(shí)測(cè)值，計(jì)算，最后獲得參數(shù)誤差估計(jì)值，根據(jù)參數(shù)誤差對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正。6 橋梁施工控制結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)分析依據(jù)及計(jì)算參數(shù)的確定 結(jié)構(gòu)