【正文】 分析了施工工況劃分。10176。圖16為活載的荷載形式。從而大大減少調(diào)索工作量，縮短工期。由于后續(xù)拱段不斷地吊裝定位和扣索張拉，后續(xù)工況吊裝的拱肋自重和張拉的索力必將對前面已裝好的扣索的索力和拱肋的正應(yīng)力產(chǎn)生很大影響，所以扣索一次張拉到位的目標(biāo)是很難實(shí)現(xiàn)的。（2）二恒(D2)：按《施工圖》（文件編號：0275S—2004路）設(shè)計說明給出,q=30kN/m。圖1－5 有限元計算模型拱肋、拱上立柱和行車道板離散為梁單元，全橋橋共劃分為203個單元，188個節(jié)點(diǎn)（其中主拱圈部分有52個單元，53個節(jié)點(diǎn)）。表1－1 材料參數(shù)表材料類型材料標(biāo)號彈性模量（Mpa）容重kN/m3線脹系數(shù)1C4032500262C35315003C503500026拱上建筑施工計算模型（1）計算模型根據(jù)《施工圖》（文件編號：0275S—2004路），建立天池特大橋主橋施工結(jié)構(gòu)計算分析模型，如圖1－4所示。圖1－3 主拱圈橫截面形式（4）材料特性主拱圈、橋面行車道板選用C50；交界墩選用C35；蓋梁選用C立柱和橫墻（含蓋梁和底座）選用C40。單元劃分如圖1－2所示。該吊裝施工過程計算模型共劃分為116個單元，有97個結(jié)點(diǎn)。拱肋吊裝施工計算模型（1）計算模型根據(jù)《施工圖》（文件編號：0275S—2004路），以及施工單位所提供的《天池特大橋纜索吊裝施工方案》（）,把肋拱圈上扣點(diǎn)、接頭橫隔板等處作為劃分單元的控制節(jié)點(diǎn)，建立主拱圈合攏吊裝施工結(jié)構(gòu)計算分析平面模型，如圖1－1所示。拱腳為固定端支座。 天池特大橋結(jié)構(gòu)有限元模型在對天池特大橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算時，將其簡化為平面結(jié)構(gòu)。通過結(jié)構(gòu)幾何條件、結(jié)點(diǎn)荷載等求出結(jié)構(gòu)單元中的結(jié)點(diǎn)位移和內(nèi)應(yīng)力。有限單元法是將連續(xù)體理想化為有限個單元的集合體，使單元僅在有限個結(jié)點(diǎn)上相連接，即以一個有限單元體系代替一個無限個自由度的連續(xù)體，作為物理上的近似。 工況劃分及主要施工內(nèi)容工況號施工主要內(nèi)容工況1澆注12cm加厚層，澆注防撞護(hù)欄橋面系施工模型圖如圖322所示。立柱和蓋梁施工工況模型如圖314～圖321所示。工況7拱上立柱全部完成，安裝第15跨行車道板。30m,139。339。539。739。42m，安裝第112跨行車道板。12m,239。439。639。工況51立柱澆注36m,218m，312m，456789839。墊梁,139。339。539。739。墊梁。339。完成,539。739。工況31139。639。30m,4完成6m,5完成6m,89839。9立柱蓋梁頂鋼筋籠完成,其余立柱墊梁完成。 工況劃分及主要施工內(nèi)容工況號施工主要內(nèi)容工況11139。、蓋梁澆注及行車道板安裝，共劃分為8個工況。中箱現(xiàn)澆施工順序如圖211所示，中箱現(xiàn)澆施工日期如圖212所示。工況4現(xiàn)澆7’＃8’＃節(jié)段頂?shù)装寮凹雍駥?。工況2現(xiàn)澆3＃3’＃4＃4’＃節(jié)段頂?shù)装寮凹雍駥?。圖31 工況1－吊裝1＃節(jié)段圖32 工況2－吊裝2＃節(jié)段圖33 工況3－吊裝3＃節(jié)段圖34 工況4－吊裝4＃節(jié)段圖35 工況5－吊裝5＃節(jié)段圖36 工況6－吊裝6＃節(jié)段圖37 工況7－吊裝7＃節(jié)段圖38 工況8－吊裝8＃節(jié)段圖39 工況9－吊裝9＃節(jié)段圖310 工況10 松扣索，單肋成拱。工況10對稱松扣索和錨索，完成肋拱體系轉(zhuǎn)換，形成邊肋單肋裸拱。工況8吊裝8＃、8＇＃節(jié)段，張拉扣索KSKS8＇和錨索MSMS8＇，調(diào)錨索力。工況6吊裝6＃、6＇＃節(jié)段，張拉扣索KSKS6＇和錨索MSMS6＇，調(diào)錨索力。工況4吊裝4＃、4＇＃節(jié)段，張拉扣索KSKS4＇和錨索MSMS4＇，調(diào)錨索力。工況2吊裝2＃、2＇＃節(jié)段，張拉扣索KSKS2＇和錨索MSMS2＇，調(diào)錨索力。按照吊裝施工的先后順序，劃分為10個工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計算和監(jiān)測監(jiān)控。 天池特大橋施工工況劃分根據(jù)設(shè)計圖紙和施工單位提出的施工組織設(shè)計文件，天池特大橋主橋的主要施工過程為：（1）采用分段預(yù)制拱箱節(jié)段（上下游肋拱各17節(jié)段，共34節(jié)段），纜索吊裝進(jìn)行懸臂拼裝，直至上、下游單肋拱箱分別合攏；（2）現(xiàn)澆拱箱中室頂板、底板，形成完整的單箱三室主拱圈整體截面；（3）立模現(xiàn)澆拱上立柱和蓋梁，并吊裝主橋空心板；（4）澆筑防撞墻，橋面鋪裝。橋梁施工控制的基本內(nèi)容之一是針對施工過程中各個工況下結(jié)構(gòu)受力行為的計算分析。天池特大橋的結(jié)構(gòu)建模仿真計算分析采用了MADIS /CIVIL 2012橋梁專業(yè)分析軟件進(jìn)行施工過程結(jié)構(gòu)計算分析，MADIS /CIVIL 2012軟件能夠很好地模擬施工進(jìn)度，準(zhǔn)確地考慮各個工況下線形控制影響因素的問題。通常而言，這類橋型可按空間(或平面)梁單元進(jìn)行分析。3 天池特大橋施工工況劃分及結(jié)構(gòu)仿真計算 引言結(jié)構(gòu)仿真計算分析能夠保證橋梁結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。 本章小結(jié)本章主要對大跨度上承式拱橋懸臂拼裝施工控制分析方法進(jìn)行了分析和闡述，并著重介紹了正裝分析法、倒裝分析法和無應(yīng)力分析法。即第一輪倒拆計算時不計及混凝土的收縮、徐變,然后以倒拆結(jié)果進(jìn)行正裝計算,逐階段計算混凝土的收縮、徐變影響,再進(jìn)行倒拆法計算時,按階段疊加入正裝計算時相應(yīng)階段的混凝上的收縮、徐變影響,如此反復(fù)迭代,直至計算結(jié)果收斂。這是因?yàn)樾熳冇嬎阍跁r間上只能是順序的,不可逆的,而倒拆法在時間上則是逆序的。以變形控制為主，嚴(yán)格監(jiān)控各控制截面的撓度和拱軸線偏移，監(jiān)測各控制截面應(yīng)力和應(yīng)變發(fā)展情況，監(jiān)測扣索索力大小，預(yù)測單肋拱圈合龍后的穩(wěn)定安全系數(shù)。從而為施工過程的結(jié)構(gòu)有限元計算分析、各施工工況監(jiān)測監(jiān)控的測量時機(jī)、控制內(nèi)容等，給出明確的監(jiān)控過程控制。在橋梁施工過程的計算中，要對主要影響參數(shù)進(jìn)行識別和修正。所以在橋梁的施工控制中要對其進(jìn)行參數(shù)識別。(5)材料特性參數(shù)材料特性參數(shù)主要是指材料的彈性模量E和剪切模量G。成拱后，需現(xiàn)場澆筑立柱混凝土，經(jīng)常會由于立模引起構(gòu)件荷載的變化，但其沒有一定的變化規(guī)律。對于扣索錨索體系中的有效索力，可以通過計算獲得。(4)荷載參數(shù)荷載參數(shù)主要指結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重、施工臨時荷載和扣索錨索張拉力。此外，橋梁施工是一個漫長的過程，不論是同一天內(nèi)的溫度變化或者持續(xù)幾個月的季節(jié)性溫度變化，都對橋梁結(jié)構(gòu)的位移和變形有著較大的影響。(3)時間相關(guān)參數(shù)與時間歷程相關(guān)的參數(shù)主要是指混凝土收縮徐變和溫度變化。(2)截面特性參數(shù)截面特性參數(shù)主要包括：（1）拱肋截面的抗彎慣矩I0和截面面積A0；（2）橋墩截面的抗彎慣矩I截面面積A1；（3）橋面行車道板截面的抗彎慣矩I截面面積A2；（4）拱上立柱的截面面積A2等。對于拱橋來說，主要的設(shè)計參數(shù)包括以下幾個方面：(1)結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)主要是指：橋梁結(jié)構(gòu)的跨徑、拱肋的矢跨比、拱軸線形等。建造不同型式橋梁結(jié)構(gòu)時，各個類型的設(shè)計參數(shù)對結(jié)構(gòu)行為的影響程度是不同的，即使同一設(shè)計參數(shù)對不同的結(jié)構(gòu)體系也有不同的影響程度。 大跨度橋梁施工質(zhì)量控制影響參數(shù)能夠引起結(jié)構(gòu)狀態(tài)（主要是指內(nèi)力和變形）變化的因素稱為結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。倒裝計算法對于各種類型的橋梁結(jié)構(gòu)具有普遍適用性，可以應(yīng)用于不同型式的橋梁結(jié)構(gòu)安裝計算中。只有按照倒裝計算出的橋梁結(jié)構(gòu)各階段中間目標(biāo)狀態(tài)去指導(dǎo)施工，才能使橋梁的成橋狀態(tài)符合最佳理想設(shè)計要求。倒裝計算的目的是為了獲得橋梁結(jié)構(gòu)在各施工階段理想的安裝位置(主要指標(biāo)高)和理想的受力狀態(tài)。（5） 橋面鋪裝時的二次恒載作用下，橋梁結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力，控制其與設(shè)計線形保持一致。計算各個施工工況下橋梁結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力，每一階段計算均依照上一施工工況結(jié)束時結(jié)構(gòu)變形后的線形為基礎(chǔ)。（2） 橋墩、基礎(chǔ)、0號塊澆筑完成：計算已澆筑部分在自重和外加荷載作用下的變形和內(nèi)力。正裝計算法可以完整地擬合工程結(jié)構(gòu)施工過程，對于采用懸臂拼裝法施工的鋼筋混凝土拱橋，其正裝計算法可按照如下步驟計算分析：（1） 確定橋梁結(jié)構(gòu)的原始狀態(tài)，主要包括主跨和邊跨的大小、橋梁線形、橋墩及立柱的高度、橋梁約束、截面參數(shù)、拉索錨索信息、施工荷載、體系轉(zhuǎn)換等等。同時，在正裝計算中，能較好地考慮一些與橋梁結(jié)構(gòu)建筑材料時間歷程有關(guān)的影響因素，如結(jié)構(gòu)的非線性問題和混凝土收縮徐變問題。橋梁建設(shè)人員應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確分析橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合適的施工控制計算方法。目前橋梁結(jié)構(gòu)的有限元分析方法主要包括：正裝分析法、倒裝分析法和無應(yīng)力狀態(tài)計算法。因此，通過科學(xué)的計算和理論分析來修正橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中每個階段在受力和變形直到達(dá)到理想設(shè)計狀態(tài)。 大跨度橋梁有限元分析方法大跨度橋梁施工會經(jīng)歷一個十分漫長而復(fù)雜的施工過程和結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過程。通常來看，大跨度橋梁的施工控制總是選擇多維并舉，綜合多種方法進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控。圖21 自適應(yīng)控制系統(tǒng)組成 其他方法除了上述提到的一些施工控制分析方法以外，還存在許多其他的分析方法，比如：專家系統(tǒng)控制法、最大寬容度法、模糊控制法等等。為了達(dá)到這一目標(biāo)，橋梁施工控制慣常采用的理論和方法有：設(shè)計參數(shù)的識別和調(diào)整、Kalman濾波法、灰色理論法和最小二乘法。根據(jù)施工圖的設(shè)計狀態(tài)、現(xiàn)場施工時測量的實(shí)際狀態(tài)和誤差影響因素進(jìn)行誤差分析，并由此制定最佳修正方案，用以指導(dǎo)施工現(xiàn)場調(diào)整作業(yè)，使結(jié)構(gòu)施工的實(shí)際狀態(tài)盡可能擬合設(shè)計狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與設(shè)計狀態(tài)之間的誤差，可以通過理論方法和誤差分析來調(diào)整，控制其影響，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測和分析，進(jìn)而發(fā)出預(yù)拱度控制指令、確定肋拱各節(jié)段的安裝標(biāo)高，調(diào)整好扣索和錨索的張拉力來控制拱肋線形和應(yīng)力。然而在實(shí)際的工程施工過程中，結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)幾乎很難與設(shè)計狀態(tài)完全吻合，也就是說，橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與設(shè)計狀態(tài)間存在著一定的誤差。因此誤差糾正在施工控制的過程中就顯得尤為重要，而糾正的方法和改變量的大小是必須由誤差經(jīng)反饋計算所得而出，從而形成了一個閉環(huán)反饋控制過程。 反饋控制法對于橋梁跨度較大、施工技術(shù)難度較高、工程結(jié)構(gòu)計算復(fù)雜的橋梁，在每個施工階段的累計誤差是不可忽略的。開環(huán)控制法的控制方向是單向不可逆的，這一方法無需根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中的內(nèi)力和變形來調(diào)整施工中的預(yù)拱度和內(nèi)力?？偟膩碚f，施工控制方法可以分為：開環(huán)控制法、反饋控制法、自適應(yīng)控制法和其他方法。本章將主要介紹大跨度橋梁施工質(zhì)量控制方法、有限元分析方法、施工質(zhì)量控制影響參數(shù)加以說明，并以天池特大橋?yàn)楸尘?，介紹其施工質(zhì)量控制的內(nèi)容和計算方法。因此對于這樣一個復(fù)雜的系統(tǒng)，僅僅依靠事后檢查是無法保證的，所以必須對橋梁結(jié)構(gòu)施工過程這一系統(tǒng)實(shí)行實(shí)時控制，這樣才能保證最佳成橋狀態(tài)，這一點(diǎn)對于大跨度橋梁來說尤為如此。介紹大跨度橋梁施工風(fēng)險評估的主要方法和主要內(nèi)容，并對天池特大橋的施工作出風(fēng)險評估。利用有限元分析軟件MIDAS CIVIL對天池特大橋建立了有限元模型，為天池特大橋的線性控制、索力控制等施工質(zhì)量控制內(nèi)容作準(zhǔn)備工作。 本文以大跨度拱橋天池特大橋?yàn)楣こ瘫尘?，對該橋的施工質(zhì)量控制問題和風(fēng)險問題進(jìn)行研究，主要的研究內(nèi)容和思路如下：介紹大跨度橋梁施工質(zhì)量控制的內(nèi)容及常用方法。采用的基本方法是,對超載和洪水分別建立極限狀態(tài),使用基于概率的方法驗(yàn)算各個橋梁在各種極限狀態(tài)下的失效概率,然后先后利用兩次悲觀法則,分別確定結(jié)構(gòu)在某種風(fēng)險狀態(tài)下的失效概率和洪水與超載聯(lián)合作用下的最終失效概率。在超載、洪災(zāi)與火災(zāi)方面。文獻(xiàn)12介紹了一個橋梁結(jié)構(gòu)的地震風(fēng)險評估系統(tǒng),它應(yīng)用馬爾可夫過程并基于概率計算,對橋梁結(jié)構(gòu)在地震作用過程中結(jié)構(gòu)性能的變化過程給出了定量的評價,從而可以方便地確定損失函數(shù)。文獻(xiàn)11給出了一個多階段地震風(fēng)險評估的流程,包括快速風(fēng)險檢查、風(fēng)險嚴(yán)重性計算和風(fēng)險回避研究等內(nèi)容。文獻(xiàn),對車撞橋的風(fēng)險進(jìn)行了詳細(xì)研究,研究認(rèn)為,車撞引起的損失可以從對橋梁造成的損失,對車輛及其運(yùn)送貨物造成的損失,對人員造成的傷害,在維修期間造成的交通堵塞等間接損失,交通系統(tǒng)不暢造成的社會和經(jīng)濟(jì)損失,對環(huán)境造成的損失等方面考慮對法國車輛撞擊橋梁墩柱問題進(jìn)行了比較詳盡的研究,對車橋碰撞概率、碰撞后倒塌等各種概率進(jìn)行了分析。戴彤宇首次建立了我國的船撞橋事故數(shù)據(jù)庫,并對在建的哈爾濱松花江斜拉橋進(jìn)行了初步的船撞橋風(fēng)險分析,提出了降低船撞風(fēng)險的具體建議。介紹了日本學(xué)者基于故障樹方法建立的船撞風(fēng)險分析系統(tǒng),并認(rèn)為船撞事故中人為因素占很大一部分。在船撞橋方面。橋梁運(yùn)營階段的風(fēng)險研究,主要是對運(yùn)營中的橋梁結(jié)構(gòu)安全性與可靠性進(jìn)行風(fēng)險評估,如對船撞風(fēng)險、車撞風(fēng)險、超載風(fēng)險、地震風(fēng)險、洪災(zāi)與火災(zāi)風(fēng)險等風(fēng)險問題的研究。目前,風(fēng)險分析方法已經(jīng)應(yīng)用到諸如機(jī)械工程、醫(yī)藥化工、電子工程、土木工程、及經(jīng)濟(jì)管理等領(lǐng)域,取得了一系列研究成果。上世紀(jì)年代,隨著發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)的起飛,風(fēng)險管理愈加為這些國家所重視,風(fēng)險管理研究也從發(fā)達(dá)國家逐步向發(fā)展中國家擴(kuò)散。隨后,關(guān)于此類的風(fēng)險分析評價技術(shù)在西方許多發(fā)達(dá)國家的諸多工業(yè)項(xiàng)目中得到了廣泛的應(yīng)用,并且先后研究推出一系列風(fēng)險評價方法,至此,以風(fēng)險理論為基礎(chǔ)的風(fēng)險分析方法才真正進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段。1975年,首次發(fā)表了商用核電站輕水反應(yīng)堆的風(fēng)險分析報告。比如在英國就建立了專門的研究機(jī)構(gòu)一故障數(shù)據(jù)庫和可靠性服務(wù)所進(jìn)行概率風(fēng)險研究。風(fēng)險管理才開始發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命時,法國人首次把風(fēng)險管理的思想引進(jìn)了企業(yè)經(jīng)營領(lǐng)域,由于人們對此還沒有足夠的認(rèn)識，所以當(dāng)時并沒有得到廣泛的應(yīng)用。另外,開展大跨度橋梁施工風(fēng)險分析研究,對于確保大跨度橋梁工程建設(shè)的安全性和科學(xué)性,對于提高橋梁工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和合理性,對于推動橋梁設(shè)計理論及保險體系的發(fā)展等,都具有十分重要的理論價值和現(xiàn)實(shí)意義。因