大跨度橋梁施工控制 (2)

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1、大跨度橋梁施工控制使橋梁建成時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)確定的內(nèi)力狀態(tài)線形狀態(tài)靜定結(jié)構(gòu)——兩者完全分離超靜定結(jié)構(gòu)——兩者間有聯(lián)系斜拉橋、懸臂施工拱橋、連續(xù)梁（剛構(gòu)）橋一.施工監(jiān)控的目的和內(nèi)容施工控制的目的監(jiān)測結(jié)構(gòu)的安全性，保證施工精度拱橋、懸索橋2一.施工監(jiān)控的目的和內(nèi)容施工控制的必要性大跨度橋梁線剛度較低，相對變形較大大跨度橋梁施工過程復(fù)雜，較多體系轉(zhuǎn)換大跨度橋梁施工步驟較多，材料、結(jié)構(gòu)尺寸、施工操作誤差的累計(jì)誤差較大斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范中把施工控制作為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的必要措施3一.施工監(jiān)控的內(nèi)容理論計(jì)算確定控制目標(biāo)成橋時(shí)的理想控制目標(biāo)值每個(gè)施工步驟中的分

2、步控制目標(biāo)值成橋及施工過程中各目標(biāo)值的精度標(biāo)準(zhǔn)施工現(xiàn)場跟蹤實(shí)際操作保證目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)獲得結(jié)構(gòu)行為的實(shí)測值對實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整調(diào)整施工階段控制目標(biāo)值4一.施工監(jiān)控的內(nèi)容成橋理想狀態(tài)施工控制目標(biāo)值誤差標(biāo)準(zhǔn)施工和結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測是否誤差滿足誤差標(biāo)準(zhǔn)誤差原因辨識調(diào)整結(jié)構(gòu)狀態(tài)后續(xù)施工步驟調(diào)整施工控制目標(biāo)5二.施工監(jiān)控的思路開環(huán)施工控制——適用于簡單橋梁或非循環(huán)式施工橋梁反饋施工控制——適用于結(jié)構(gòu)參數(shù)比較穩(wěn)定的橋梁自適應(yīng)施工控制——適用于循環(huán)式施工橋梁目前尚沒有一種算法可直接用于施工控制，控制方法只是一種思路的應(yīng)用61.開環(huán)施工控制基本原理72.反饋施工

3、控制基本原理8日本橫濱海灣橋控制流程圖93.自適應(yīng)施工控制基本原理10Sakai提出的斜拉橋施工控制系統(tǒng)流程114.最優(yōu)控制理論應(yīng)用的問題離散系統(tǒng)方程控制目標(biāo)問題——控制矩陣Pk,k-1是不斷變化的12二.施工控制的思路開環(huán)施工控制反饋施工控制自適應(yīng)施工控制最優(yōu)控制結(jié)論：自適應(yīng)控制是目前適用于循環(huán)施工橋梁最理想的方法，最優(yōu)控制不適用于橋梁13三.自適應(yīng)施工控制系統(tǒng)要素141.施工過程模擬計(jì)算15施工過程模擬計(jì)算計(jì)算程序——有限元方法我國：平面桿系程序國外：空間計(jì)算程序開始應(yīng)用考慮的因素模擬施工構(gòu)件的安裝及拆除過程各種線形預(yù)應(yīng)力鋼筋的

4、張拉過程不同預(yù)制齡期、加載齡期下構(gòu)件的收縮徐變結(jié)構(gòu)的非線性因素溫度影響162.確定理想狀態(tài)計(jì)算方法17確定理想狀態(tài)的計(jì)算方法確定成橋理想狀態(tài)確定施工步驟的控制目標(biāo)18確定成橋理想狀態(tài)內(nèi)部靜定結(jié)構(gòu)——連續(xù)梁、拱、吊橋結(jié)構(gòu)尺寸、施工方法確定后內(nèi)力狀態(tài)隨之唯一確定內(nèi)部超靜定結(jié)構(gòu)——斜拉橋、組合拱同樣的結(jié)構(gòu)、同樣的施工方法，不同索力（吊桿力）可以獲得不同內(nèi)力狀態(tài)最優(yōu)問題——內(nèi)力最小、應(yīng)力最小、彎曲能量最小、材料最省、造價(jià)最省確定性問題——?jiǎng)傂灾С羞B續(xù)梁19最優(yōu)成橋狀態(tài)確定算法影響方程約束條件優(yōu)化目標(biāo)方程20彎矩最小求斜拉橋最優(yōu)索力斜索體系是

5、的拉索以未知索力Ti代替；簡化后的平面框架結(jié)構(gòu)中，目標(biāo)函數(shù)為：Ti——第i號索力；——Ti=1時(shí)的結(jié)構(gòu)彎矩；Mp(s)——恒載作用下的結(jié)構(gòu)彎矩。21確定施工目標(biāo)的計(jì)算方法倒拆法無法考慮徐變某些步驟構(gòu)造上無法實(shí)現(xiàn)考慮施工過程的影響矩陣法適用于混凝土橋，有時(shí)迭代不收斂無應(yīng)力狀態(tài)法適用于鋼橋的構(gòu)件預(yù)制不能確定每個(gè)施工階段的狀態(tài)需要多次調(diào)索22確定施工目標(biāo)的計(jì)算方法簡化做法施工階段斜拉索索力等于節(jié)段重量的一半加施工機(jī)具重量按照上述索力進(jìn)行正裝模擬計(jì)算，局部調(diào)整索力標(biāo)高按模擬計(jì)算結(jié)果設(shè)預(yù)拱度缺點(diǎn)——施工狀態(tài)與成橋理想狀態(tài)脫節(jié)23懸索橋的特殊問

6、題成橋線形空纜線形計(jì)算起始線形由于大變形幾何非線性，只能正裝疊代243.允許誤差確定方法隨機(jī)誤差傳遞法可靠度反問題方法目前狀態(tài)：經(jīng)驗(yàn)法254.最優(yōu)控制調(diào)整量計(jì)算26最優(yōu)控制調(diào)整量計(jì)算控制目標(biāo)——應(yīng)力、標(biāo)高調(diào)整手段——索力、預(yù)應(yīng)力、標(biāo)高計(jì)算思路——優(yōu)化方法優(yōu)化目標(biāo)——?dú)堄嗾`差最小、能量最小、調(diào)整的功最小約束條件——調(diào)整必須在材料強(qiáng)度允許范圍內(nèi)、殘余誤差在允許范圍內(nèi)27優(yōu)化計(jì)算原理影響方程約束條件優(yōu)化目標(biāo)方程285.計(jì)算模型參數(shù)估計(jì)29計(jì)算模型參數(shù)估計(jì)算法待估計(jì)參數(shù)——構(gòu)件重量、剛度、徐變系數(shù)、預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算思路——優(yōu)化方法測量變量——

7、索力、標(biāo)高、應(yīng)力優(yōu)化目標(biāo)——誤差最小約束條件——參數(shù)在物理常識范圍內(nèi)30參數(shù)估計(jì)計(jì)算原理影響方程優(yōu)化目標(biāo)方程約束條件31參數(shù)估計(jì)方法分類一類是基于誤差最小化的算法，如最小二乘法一類是基于狀態(tài)估計(jì)理論的算法，如擴(kuò)展卡爾曼濾波法存在的問題：參數(shù)的靈敏度不高測量數(shù)據(jù)不夠32參數(shù)估計(jì)的變量分離測量時(shí)刻選定1.掛籃移動(dòng)定位立模前的時(shí)刻；2.掛籃移動(dòng)定位立模后的時(shí)刻；3.節(jié)段混凝土澆筑前的時(shí)刻；4.節(jié)段混凝土澆筑后的時(shí)刻；5.張拉斜拉索前的時(shí)刻；6.張拉斜拉索后的時(shí)刻；彈性模量混凝土超重索力誤差336.測量系統(tǒng)34待測量變量標(biāo)高—激光束、連通管

8、、GPS、全站儀垂度—激光束、全站儀索力—隨機(jī)振動(dòng)、磁通量法、光纖光柵應(yīng)力—鋼弦應(yīng)變計(jì)、差阻應(yīng)變計(jì)、光纖光柵35自動(dòng)測量系統(tǒng)36自適應(yīng)施工控制系統(tǒng)流程37四.不同類型橋梁控制特點(diǎn)自適應(yīng)控制方法、反饋控制方法只適用于有循環(huán)的節(jié)段施工方法