【正文】 鐵路客運專線大橋48加80加48m預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控技術(shù)設(shè)計書梁體為單箱單室，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，按二次拋物線變化，其中端支點為80cm，全聯(lián)在端支點，中跨跨中及中支點處共設(shè)5奧橫隔板，橫隔板設(shè)有人洞，供檢查人員通過。梁體采用C50混凝土，封端采用C50無收縮混凝土，擋碴墻及人行道欄桿采用C40混凝土，保護層采用C40纖維混凝土。，。，計算跨度為（48+80+48）m，跨中10m等高段，，梁底下緣線按二次拋物線變化。主梁設(shè)縱向、橫向、豎向三向預應(yīng)力，縱向預應(yīng)力鋼筋采用抗拉強度標準值為1860MPa的高強低松弛鋼絞線，其技術(shù)條件應(yīng)符合GB/T52242003標準。本橋采用掛籃懸臂施工方式，懸臂施工法是預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、連續(xù)梁的主要施工方法，對于預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、連續(xù)梁來說，采用懸臂施工方法雖有許多優(yōu)點，但是這類橋梁的形成要經(jīng)過一個復雜的過程，當跨數(shù)增多，跨徑較大時，為保證合攏前兩懸臂端豎向撓度的偏差不超過容許范圍，須對該類橋梁的施工過程進行控制。2 施工監(jiān)控的意義和目的本橋預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，梁體為預應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用懸臂施工。該類橋梁的形成要經(jīng)過一個復雜的過程，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程變化而偏離設(shè)計值的現(xiàn)象，甚至超過設(shè)計允許的內(nèi)力和位移，若不通過有效的施工控制及時發(fā)現(xiàn)、及時調(diào)整，就可能造成成橋狀態(tài)的梁體線形與內(nèi)力不符合設(shè)計要求或在施工過程中結(jié)構(gòu)的不安全。在施工過程中，為保證合攏前懸臂端豎向撓度的偏差、主梁軸線的橫向位移不超過容許范圍、保證合攏后的橋面線形良好、保證在施工中主梁截面不出現(xiàn)過大的應(yīng)力，必須對該橋主梁的撓度、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程中的安全，并保證在成橋后主梁線形符合設(shè)計要求。對于分階段懸臂澆筑施工的預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋來說，施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)測所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實值進行施工階段計算，確定出每個懸澆階段的立模標高，并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測的成果對誤差進行分析、預測和對下一階段立模標高進行調(diào)整，以此來保證成橋后的橋面線形、保證合攏段懸臂標高的相對偏差不大于規(guī)定值以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計要求。對該橋連續(xù)梁部分進行施工監(jiān)控的目的就是確保施工過程中結(jié)構(gòu)的可靠度和安全性，保證橋梁成橋橋面線形及受力狀態(tài)符合設(shè)計要求，主要控制內(nèi)容為：主梁線形、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，變形控制就是嚴格控制每一階段梁的豎向撓度，若有偏差并且偏差較大時，就必須立即進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備工作；內(nèi)力控制則是控制主梁在施工過程中以及成橋后的應(yīng)力，尤其是合攏時間的控制，使其不致過大而偏于不安全或在施工過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，對于本橋來講，由于在施工過程中的已成結(jié)構(gòu)（懸臂階段）狀態(tài)是無法事后調(diào)整的或可調(diào)整的余地很小，所以，針對主梁的結(jié)構(gòu)和施工特點，梁部的施工監(jiān)控主要采用預測控制法。預測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到的目標后，對結(jié)構(gòu)的每一個施工階段形成前后的狀態(tài)進行預測，使施工沿著預定狀態(tài)進行。由于預測狀態(tài)與實際狀態(tài)間有誤差存在，某種誤差對施工目標的影響則在后續(xù)施工狀態(tài)的預測中予以考慮，以此循環(huán)，直到施工完成并獲得和設(shè)計相符合的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。4 施工控制體系為有效地開展施工監(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。施工體系張拉預應(yīng)力掛籃前移(下階段鋼筋)施工現(xiàn)場設(shè)計體系設(shè)計計算設(shè)計指定參數(shù)砼容重、彈模塊件重量、尺寸施工荷載偶然荷載現(xiàn)場測試體系實時測量體系應(yīng)力測量線形測量溫度時間主梁線形物理測量力學測量施工控制預測計算施工控制實時計算施工控制計算體系計算核對實測值現(xiàn)場測試參數(shù)參數(shù)識別、修正施工控制計算參數(shù)施工控制計算值比較修正量計算分析發(fā)布施工控制指令下階段施工資料：立模標高預告及掛籃變形量預測圖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，對梁體線形、應(yīng)力進行重點控制。在控制過程中，監(jiān)控方采用自適應(yīng)控制方法對本橋進行線形控制，采用最小二乘法對結(jié)構(gòu)參數(shù)進行調(diào)整、估計。 連續(xù)梁橋施工控制的特點連續(xù)梁橋在懸臂施工階段是靜定結(jié)構(gòu)，合攏過程中如不施加額外的壓重，成橋后內(nèi)力狀態(tài)一般不會偏離設(shè)計值很多，因此連續(xù)梁橋施工控制的主要目標是控制主梁的線形。若已施工梁段上出現(xiàn)誤差，除張拉預備預應(yīng)力束外，基本沒有調(diào)整的余地，且這一調(diào)整量也是非常有限的，而且對梁體受力不利。因此，一旦出現(xiàn)線形誤差，誤差將永遠存在，對未施工梁段可以通過立模標高調(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)過幾個梁段才能完成。根據(jù)上述分析，懸臂澆筑連續(xù)梁橋施工中標高控制的特點是，已完成梁段的誤差無法調(diào)整，而未完成梁段的立模標高只與正裝模擬計算有關(guān)，與已完成梁段的誤差基本無關(guān)。因此，在圖3自適應(yīng)施工控制原理圖中的下半環(huán)，即控制量反饋計算，在連續(xù)梁施工控制中一般不起作用。同時，上半環(huán)，即參數(shù)估計及對計算模型的修正就顯得尤為重要，只有與實際施工過程相吻合的計算模型計算出的預報標高才是可實現(xiàn)的。 自適應(yīng)施工控制系統(tǒng) 對于預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，施工中每個工況的受力狀態(tài)達不到設(shè)計所確定的理想目標的重要原因是有限元計算模型中的計算參數(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，與施工中的實際情況有一定的差距。要得到比較準確的控制調(diào)整量，必須根據(jù)施工中實測到的結(jié)構(gòu)反應(yīng)修正計算模型中的這些參數(shù)值，以使計算模型在與實際結(jié)構(gòu)磨合一段時間后，自動適應(yīng)結(jié)構(gòu)的物理力學規(guī)律。在閉環(huán)反饋控制的基礎(chǔ)上，再加上一個系統(tǒng)參數(shù)辯識過程，整個控制系統(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結(jié)構(gòu)測量到的受力狀態(tài)與模型計算結(jié)果不相符時，把誤差輸入到參數(shù)識別算法中去調(diào)節(jié)計算模型的參數(shù)，使模型的輸出結(jié)果與實際測量到的結(jié)果相一致。得到修正的計算模型參數(shù)后，重新計算各施工階段的理想狀態(tài)，按照上述反饋控制方法對結(jié)構(gòu)進行控制。這樣，經(jīng)過幾個工況的反復辨識后，計算模型就基本上與實際結(jié)構(gòu)相一致了，在此基礎(chǔ)上可以對施工狀態(tài)進行更好的控制。對于采用懸臂澆筑的橋梁，主梁在墩頂附近的相對線剛度較大，變形較小，因此，在控制初期，參數(shù)不準確帶來的誤差對全橋線形的影響較小，這對于上述自適應(yīng)控制思路的應(yīng)用是非常有利的。經(jīng)過幾個節(jié)段的施工后，計算參數(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”進行參數(shù)識別和誤差分析，其基本方法是：當預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工到某一階段時，測得已施工梁段懸臂端個階段的撓度為：設(shè)原定理想狀態(tài)的梁體理論計算撓度為：上述兩者有誤差量：若記待識別的參數(shù)誤差為：由引起的各階段撓度誤差為：式中：—參數(shù)誤差到的線性變換矩陣。殘差：＝方差：＝將上式配成完全平方的形式：+當時，即＝0時，上述不等式中的等號成立，此時達到最小，因此的最小二乘估計為：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)性能計算出，按工程條件定義，由箱梁階段標高觀測得到撓度實測值，計算，最后獲得參數(shù)誤差估計值，根據(jù)參數(shù)誤差對參數(shù)進行修正。6 橋梁施工控制結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)分析依據(jù)及計算參數(shù)的確定 結(jié)構(gòu)