大跨徑橋梁斜拉橋的施工控制論文(編輯修改稿)
2025-07-23 15:11 本頁面
【文章內容簡介】 橋卻不適用,原因是預應力混凝土斜拉橋的主梁應力或預制的斜拉索的長度都不容易具備較大的寬容度。除上述3 種方法以外,還有神經網絡法、最小二乘法等。斜拉橋的施工控制經常用自適應控制的方法。對于較簡單的橋型,可在設計中估計結構恒載和活載,由此算出結構的預拱度,施工時只要按此預拱度施工,完成后的結構就基本上能達到設計所要求的線型和內力。但在施工過程中實際狀態(tài)和理想狀態(tài)會存在誤差,需對實際狀態(tài)進行測量并進行誤差反饋,通過分析計算求出控制參數的修正量,并在此基礎上,再加上一個系統(tǒng)辨識過程,形成自適應控制系統(tǒng)。當測量到的結構受力與變形狀態(tài)與模型計算結果不相符時,把誤差輸入到參數辨識算法中以調節(jié)計算模型的參數,使模型的輸出結果與實際測量結果一致,得到修正的計算模型參數后,重新計算各施工階段的理想狀態(tài),再按上述反饋控制方法對結構進行控制。這樣,經過幾個施工周期的反復辨識后, 計算模型就基本上與實際結構相一致了,在此基礎上可以對施工狀態(tài)進行更好的控制。見圖1。 結構分析 ,考慮施工過程中結構的逐步形成和體系轉換、臨時支承的設置和卸除,以及結構各部分的強度增長,合理估計主梁架設各階段的施工荷載。直線橋的施工控制計算一般采用平面分析,必要時采用三維空間分析。 ,張拉初期索的垂度較大,必須計入幾何非線性影響。斜拉橋主梁和索塔都是壓彎構件,其截面彎矩和軸力會產生耦合效應,應加以處理。要考慮混凝土收縮徐變、溫度以及風荷載等偶然因素對結構變形和內力的影響。 ,主梁施工時的施工計算荷載除恒載、人群、施工機具等施工荷載外,還需考慮預應力、斜拉索的張拉力等。 . 1,并用AL2GORFEA和“橋梁博士2. 8”系統(tǒng)進行校核。針對各施工階段的實際情況建立正確的計算模型,單元類型采用拉索單元、梁單元、3D實體單元、板殼單元和邊界單元。 ,是有限元計算模型中的計算參數取值(主要為混凝土的彈性模量、材料的相對密度、混凝土收縮徐變系數、構件重量、施工中溫度變化以及施工臨時荷載條件等)與施工中的實際情況有一定的偏差。斜拉橋的這種偏差具有累積性,因此,要根據施工實測結果予以修正,以使計算模型和計算參數符合結構的實際情況?！∈┕た刂频脑瓌t與方法施工控制的目的是: (1)確保橋梁施工中的安全和順利合龍。 (2)確保結構內力處于設計要求的狀態(tài)。 (3)確保成橋線形符合設計要求。在主梁架設階段,以主梁的線形(即以標高)控制為主。在二期恒載施工中,以拉索張拉索力控制為主?！耙詷烁呖刂茷橹鳌被颉耙运髁刂茷橹鳌笔窍鄬Φ?應結合主梁剛度、施工方法等制定控制策略。斜拉橋施工的控制方法有一次張拉法、卡爾曼濾波法、多次張拉法等。對于采用懸臂拼裝或懸臂澆筑方法施工的橋梁,主梁在塔根部的相對線剛度較大,變形較小,因此在控制初期參數不準確帶來的誤差對全橋線形的影響較小,這對自適應控制思路的應用是非常有利的。經過幾個節(jié)段的施工后,計算參數已得到修正,為跨中變形較大節(jié)段的施工控制創(chuàng)造了良好的條件,這種系統(tǒng)方法目前是最好的施工控制方法。 斜拉橋施工的開環(huán)控制法對于較簡單的斜拉橋，一般都是在設計中估計結構的恒載和活載，計算出結構的預拱度來施工，施工完成后的結構基本上能達到設計所要求的線形和內力。這就是所謂的開環(huán)控制,因為施工過程中的控制應力：如預拱度、塊件重量、預應力是單向決定的，并不需要根據反饋來改變。對于早期的斜拉橋施工從理論成橋狀態(tài)通過施工過程的倒退分析，求得每個施工階段主梁的位置和索力，在施工過程中只要按這樣的位置和索力進行安裝，理論上即可達到理想的成橋狀態(tài)。這也是一個施工開環(huán)控制過程，在各個部件的制造和安裝精度很高，且對結構的力學特征完全掌握的情況下，該法是可行的、無疑的。 斜拉橋施工的反饋控制法當斜拉橋在施工過程中出現施工狀態(tài)偏離理想的設計狀態(tài)時，如不加以調整，就會造成結構的線形和內力遠遠偏離設計狀態(tài)，甚至危機結構安全。對于預應力混凝土斜拉橋，其施工中的精度保證相對較低，且設計計算中所采用的各項參數與現場材料參數存在一定的差距，因此，預應力混凝土斜拉橋的施工控制難度較大。反饋控制就是通過施工控制量的實測數據進行設計的，得出調整量，糾正偏差。 斜拉橋施工的自適應控制法對于預應力混凝土斜拉橋，施工中每個工況的受力狀態(tài)，達不到設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系數（主要是砼彈性模量、材料的比重、徐變系數）的取用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整量，必須根據施工中實測到的結構反應修正計算模型中的這些參數，以使計算模型與實際結構磨合一段時間后，自動適應結構的物理力學規(guī)律。在閉環(huán)反饋控制的基礎上，再加上一個系統(tǒng)參數識別過程，整個控制系統(tǒng)就成為自適應控制系統(tǒng)。當結構測量的受力狀態(tài)和模型計算結果不相符合時，把誤差輸入到參數識別法中去調節(jié)計算模型參數，使模型的輸出結果與實際測量的結果相一致，得到修正計算模型參數后重新計算各施工階段的理想狀態(tài)，按反饋控制方法對結構進行控制。這樣，經過幾個工況的反復辨識后計算模型就基本上與實際結構相一致了，在此基礎上可以對施工狀態(tài)進行更好的控制。由于預應力混凝土斜拉橋均采用懸臂澆筑砼的施工方法，主梁在塔根部的相對線剛度較大，變形較小，因此在控制初期參數不準確帶來的誤差對全橋線形的影響較小，這對上述自適應思路的應用非常有利。經過幾個節(jié)段的施工后，計算參數得到修正，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。 4 施工控制內容斜拉橋與其它橋型結構的差異在于索力是可調的,通過千斤頂對斜拉索進行張拉或放松,能調整梁的標高,改善梁的內力狀態(tài),使其符合所選定的最佳狀態(tài)。因此斜拉橋施工控制中索力控制是非常重要的。斜拉橋主梁的施工狀態(tài)與成橋狀態(tài)的差異很容易在梁內產生附加內力,為保證主梁在施工中的安全和成橋后的應力狀態(tài)最佳,所以,主梁應力也是很重要的控制目標。成橋狀態(tài)能否符合設計線形要求是工程驗收的主要內容之一,成橋線形與施工過程緊密相連,因此在施工中,線形的控制也是必須的。線形控制主要是對箱梁的標高進行控制。橋面控制標高的影響因素包括立模標高和結構(含掛籃)產生的全部變形,線形控制即是通過預先計算這些變形, 提出逐階段的施工立模標高,使橋梁建成后線形滿足設計要求。斜拉橋拉索一般不進行二次調索,主梁剛度較大,不能利用索力調整進行主梁線形調整,在箱梁混凝土澆筑過程中,必須對立模標高進行控制,即進行主梁施工線形的控制。在斜拉橋施工中,進行線形控制的目的不僅是為保證橋梁線形符合設計要求以及順利合龍,而且關系到梁上索導管與拉索相對位置是否準確,拉索能否在索導管內自由活動,拉索在承受活載時是否受剪等問題。國內某些斜拉橋由于沒有重視施工過程中索導管的定位,致使拉索抵死索導管
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