【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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)力混凝土橋梁，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)過程，整個(gè)控制系統(tǒng)就成為自適應(yīng)控制系統(tǒng)。圖 13 為自適應(yīng)控制的原理圖。 有限元計(jì)算模型 實(shí)際結(jié)構(gòu) 計(jì)算結(jié)果 e 實(shí)測(cè)結(jié)果 參數(shù)調(diào)節(jié) 控制量反饋計(jì)算 施工理想狀態(tài) 施工結(jié)果輸出 控制調(diào)整量 參數(shù)估計(jì)算法 修改理想狀態(tài) + 控制量輸入 圖 13 自適應(yīng)施工控制基本原理 石黃跨線 橋 (40+65+40)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控報(bào)告 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)于采用懸臂拼裝或懸臂澆筑的橋梁，主梁在墩頂附近的相對(duì)線剛度較大，變形較小，因此，在控制初期，參數(shù)不準(zhǔn)確帶來的誤差對(duì)全橋 線形 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 m 個(gè)階段的撓度為： [ (1 ) , ( 2) , , ( ) ]TS S S S m? ??? 設(shè)原定理想狀態(tài)的梁體理論計(jì)算撓度為： [ (1 ) , ( 2) , , ( ) ]Tm? ? ? ?? ??? 上述兩者有誤差量： [ (1 ) , ( 2) , , ( ) ]TY Y Y Y m? ??? 若記待識(shí)別的參數(shù)誤差為： [ (1) , ( 2) , , ( ) ]Tm? ? ? ?? ??? 由 ? 引起的各階段撓度誤差為： [ (1) , ( 2) , , ( ) ]Tm? ? ? ?? ??? ???? 式中： ? — 參數(shù)誤差 ? 到 ? 的線性變換矩陣。 殘差： Y????＝ Y ??? Y ???? ? 方差： ( ) ( ) ( ) ( )T T TV Y Y Y Y? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ＝ T T T T TY Y Y Y? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 將上式配成完全平方的形式： 11( ( ) ) ( ( ) )T T T T T TV Y Y????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + 11( ) ( )T T T T T T T TY Y Y Y Y Y Y Y??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 石黃跨線 橋 (40+65+40)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控報(bào)告 當(dāng) 0V?? ??時(shí)，即 1()TTY? ?? ? ? ? ＝ 0時(shí)，上述不等式中的等號(hào)成立，此時(shí) V 達(dá)到最小，因此 ? 的最小二乘估計(jì)為： 1? ()TTY? ?? ? ? ? 引入加權(quán)矩陣： 12... 00 n??????????? 有： 1? ()TTY? ? ??? ? ? ? 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 S ，計(jì)算 Y ，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。 石黃跨線 橋 連續(xù)梁橋 施工監(jiān)控實(shí)施流程 施工控制按照施工 → 量測(cè) → 識(shí)別 → 修正 → 預(yù)告 → 施工的循環(huán)過程，其實(shí)質(zhì)就是使施工按照預(yù)定的理想狀態(tài)順利推進(jìn)。由于實(shí)際上不論是理論分析得到的理想狀態(tài)還是實(shí)際施工都存在誤差，所以，對(duì)本橋進(jìn)行施工控制的核心任務(wù)就是對(duì)各種誤差進(jìn)行分析、識(shí)別、調(diào)整，對(duì)結(jié)構(gòu)未來狀態(tài)做出預(yù)測(cè)。 對(duì)于本橋，由于在梁段澆筑完成后，除張拉預(yù)備預(yù)應(yīng)力索外，基本沒有調(diào)整的余地，而只能針對(duì)已 有誤差在下一未澆筑梁段的立模標(biāo)高上做出調(diào)整，所以，要保證本橋控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，最根本的就是對(duì)立模標(biāo)高做出盡可能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，依靠預(yù)測(cè)控制。 鑒于本橋已完成階段的不可控性以及施工中對(duì)線形誤差的糾正措施的有限性，控制誤差的發(fā)生就顯得極為重要，所以施工中采用自適應(yīng)控制法對(duì)其進(jìn)行控制?；舅悸窞楫?dāng)結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)狀態(tài)與模型計(jì)算結(jié)果不符時(shí)，通常將誤差輸入到參數(shù)辨別算法中去調(diào)整計(jì)算模型的參數(shù)，使模型的輸出結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果一致，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)，經(jīng)過幾個(gè)階段的反復(fù)識(shí)別后，計(jì)算模型就基本與實(shí)際結(jié)構(gòu) 一致，從而對(duì)施工過程進(jìn)行有效控制。 石黃跨線橋 連續(xù)梁橋自適應(yīng) 施工控制流程圖 如圖 14 所示。 石黃跨線 橋 (40+65+40)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控報(bào)告 圖 14 石黃跨線 橋 連續(xù)梁橋自適應(yīng)施工控制方法流程圖 前期結(jié)構(gòu)計(jì)算分析 預(yù)告變位和立模標(biāo)高 施工 測(cè)量 誤差分析 修改計(jì)算參數(shù) 結(jié)構(gòu)計(jì)算 主梁標(biāo)高、懸臂端撓度、有效預(yù)應(yīng)力、溫度、彈性模量、收縮徐變系數(shù) 主梁標(biāo)高誤差 預(yù)應(yīng)力張拉誤差 彈性模量誤差 溫度影響 徐變影響 計(jì)算圖式誤差 石黃跨線 橋 (40+65+40)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控報(bào)告 第二章 施工監(jiān)控結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)分析依據(jù) 石黃跨線 橋 連續(xù)梁橋 施工控制計(jì)算的主要計(jì)算參數(shù) 根據(jù) 石黃跨線橋 連續(xù)梁橋施工圖的資料，并結(jié)合施工單位提出的主梁施工方案來確定。在主梁施工開始之前進(jìn)行施工控制的 初步計(jì)算， 在施工開始初 期根據(jù)初步計(jì)算結(jié)果對(duì)梁的線形和內(nèi)力進(jìn)行控制。在主梁施工開始后，對(duì)主梁進(jìn)行施工過程中的 跟蹤計(jì)算分析，跟蹤計(jì)算中的各類參數(shù)按照施工中的實(shí)際情況考慮 。 結(jié)構(gòu)分析參數(shù) 荷載 ① 恒載：按設(shè)計(jì)圖提供的尺寸，并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)采集的參數(shù)進(jìn)行必要的修正，考慮結(jié)構(gòu)梁體自重 N=25kN/m3；二期恒載 52kN/m 和臨時(shí)荷載 ， 并考慮了橋面 排水坡部分對(duì)結(jié)構(gòu)重量和剛度 的影響； ② 溫度及混凝土收縮、徐變影響：計(jì)算中按規(guī)范考慮了結(jié)構(gòu)局部溫差效應(yīng)及考慮混凝土實(shí)際加載齡期的收縮、徐變的影響； ③ 預(yù)應(yīng)力： 按規(guī)范計(jì)入預(yù)應(yīng)力損失 ,按設(shè)計(jì)圖分階段進(jìn)行張拉。 材料特性 計(jì)算 中 所采用的主要材料特性值見表 21。 表 21 計(jì)算所用材料特性 材料類型 彈性模量 （ MPa） 線膨脹系 數(shù) 容重 （ KN/m3） 混凝土抗壓標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)度（ MPa） 混凝土抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng) 度（ MPa） 混凝土 C55 25 鋼絞線 其中，混凝土的彈性模量、鋼絞線的彈性模量取自《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 ()。 混凝土收縮、徐變參數(shù) 混凝土收縮、徐變參數(shù)按照規(guī)范取值。 預(yù)應(yīng) 力鋼束 縱向預(yù)應(yīng)力鋼束彈性模量取自表 21的試驗(yàn)結(jié)果，摩阻損失參數(shù)取自現(xiàn)場(chǎng)摩阻試驗(yàn)，其余參考規(guī)范及設(shè)計(jì)圖取值。 石黃跨線 橋 (40+65+40)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控報(bào)告 混凝土加載齡期及外部環(huán)境 計(jì)算考慮外界環(huán)境為野外一般條件， 每個(gè)懸臂現(xiàn)澆梁段的加載齡期為 7 天。在施工 程中，混凝土加載齡期等參數(shù)可能與實(shí)際情況不符，將根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。 掛籃重量 掛籃按照 60t 考慮， 邊跨 合攏段 吊籃 按照 ，邊跨 合攏段 吊籃 按照 考慮。 計(jì)算方法及計(jì)算模型 根據(jù)設(shè)計(jì)圖反映的內(nèi)容，對(duì)全橋總體結(jié)構(gòu)建立能反映施工荷載的有限元模型，對(duì)該橋進(jìn)行了正 裝分析，得到各階段主梁變形狀態(tài)。計(jì)算模型中根據(jù)懸臂施工梁段的劃分、支點(diǎn)、跨中、截面變化點(diǎn)等控制截面將全橋劃分為 93個(gè)結(jié)點(diǎn)和 74 個(gè)單元。 全橋總體計(jì)算模型如圖 21所示。 (Ⅰ ) 三維圖