摘要:施工控制是斜拉桥施工过程中的一项关键技术,其对桥梁施工的成败与效率起着关键性作用。本文主要对于斜拉桥施工控制的一般方法和影响桥梁施工控制的因素进行探讨,对于今后斜拉桥施工控制具有一定帮助。
关键词:斜拉桥 施工控制 一般方法 控制因素
0 引言
斜拉桥作为一种大跨度高次超静定的桥梁结构形式,其所采用的材料性能、施工方法、立模标高、浇筑程序以及安装索力等都将直接影响成桥的线形和受力,且现实中的实际施工状态与最初的设计假定总会存在一定的差异,因此在进行斜拉桥施工时必须对施工的全过程进行严格的施工控制,以便掌握全桥结构的实际线性及受力状态[1],这便是斜拉桥在建造过程中都必须引起重视的一个重要课题,即斜拉桥的施工控制。
1 斜拉桥施工控制的一般方法
1.1 事后调整控制法 事后调整控制法是指在施工过程中,当发现已成结构状态与设计要求不符时,可以通过一定补救措施对其进行调整,使之达到设计要求的方法。但是这种方法仅适用于那些结构内力与线性能够调整的特殊情况,斜拉桥可算是其中的一种。
事后调整法根据具体情况又可分为两种:①在完成每个施工阶段后,若发现结构状态与设计不符,可通过调整斜拉索索力来调整结构的状态,直至满足设计要求后再继续施工,依此类推直至施工完成。②在整个桥梁结构形成后,及时检查结构的状态,如果发现与设计不符的情况,则对索力进行一次性调整直至满足设计要求。这种方法从理论上讲虽然也是可行的,但实际操作起来更加困难。如果操作时对结构内力状态不清楚,则容易引发安全事故,且最终的线性往往很难达到理想状态。所以,事后调整只能算是一个补救措施。
1.2 预测控制法 预测控制法是指在全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标后,对结构的每一个施工节段形成前后的状态进行预测,使施工沿着预定的轨道进行,直至施工阶段顺利完成的方法。这种方法适用于所有类型的桥梁,那些对已成结构的状态具有不可调整性的桥梁,其施工控制必须采用此种方法。如预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂施工时,其已成节段的状态是无法进行调整的,只能对待施工的节段状态进行调整。由此可见,预测控制法是桥梁施工控制的主要方法。其以现代控制理论为基础,其常见的预测方法有卡尔曼滤波法、灰色理论法等。
1.3 自适应控制法 自适应控制法也叫参数识别修正法。它是指在施工控制开始时,控制系统的某些设计参数与实际情况不完全相符,控制系统便不能按设计要求得出符合实际的结果,但是,随着系统的进一步运行,通过系统识别或参数估计,不断的修正各类参数,使设计输出与实际输出相符,从而使实际问题得到控制的方法。
1.4 最大宽容度法 最大宽容度法是指在设计时给予主梁标高和内力最大的宽容度,即误差的容许值。这种做法虽然减少了控制的难度,但同时会产生其他问题,如斜拉索的制作长度问题等。
另外,人工神经网络在桥梁施工控制中的应用,目前仍处在尝试阶段。但人工神经网络具有自学习适应能力、非线性映射能力、并行信息处理方式、联想记忆能力以及其优良的容错能力,这些特点使得神经网络非常适应于复杂系统的建模与控制,特别是当系统存在不确定因素时,更能体现神经网络方法的优越性。
2 影响桥梁施工控制的因素
桥梁施工控制的主要目的是使实际施工状态最大限度地与理想设计状态相吻合。要实现上述目标,就要深层次了解可能使施工状态偏离理想设计状态的所有因素,以便对实际施工实施有效的控制。影响桥梁施工控制的因素主要包括以下几种[2]:
2.1 结构参数 结构参数是所有桥梁施工控制时必须考虑的重要因素。结构参数是结构建模进行施工控制分析的基本资料,其将直接影响分析结果的准确与否。事实上,实际桥梁结构参数一般是很难与设计所采用的结构参数完全吻合的,其间总是存在一定的误差,施工控制首先需要解决的问题便是如何恰当地计入这些误差,使结构参数尽量接近桥梁的真实结构参数。
2.2 施工工艺 施工控制是为施工服务的,反过来,施工的好坏又直接影响控制目标的实现。实际施工时除要求施工工艺必须符合控制要求外,在施工控制中同样必须计入施工条件非理想化而带来的构件制作、安装等方面的误差,使施工状态保持在施工控制之中。
2.3 施工监测 施工监测包括对桥梁结构的应力监测、温度监测、变形监测等,其是桥梁施工控制最基本的手段之一。因测量仪器、仪器安装、测量方法、数据采集、环境情况等存在一定的误差,所以,结构监测也存在一定的误差。该误差一方面可能造成结构实际参数、状态与设计或控制值吻合较好的假象,也可能造成将本来较好的状态调整得更差的情况,所以,保证测量的可靠性对施工控制极为重要。
2.4 结构分析计算模型 无论采用什么分析手段和方法,总是要对实际桥梁结构建立计算模型,进行简化计算分析。这种简化使计算机模型与实际情况之间存在一定的误差,主要包括各种理想假定、边界条件的处理、模型本身的精度等。控制中需要在这方面做大量工作,必要时还要进行专门的试验研究,以使计算模型误差所产生的影响减到最低限度。
2.5 温度变化 温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大,这种影响随温度的改变而改变。在不同时刻对结构状态进行量测,其结果是不一样的,如果施工控制中忽略了该项因素,就必然难以得到结构真实状态的数据。从而也难以保证控制的有效性。所以,必须考虑温度变化的影响。
2.6 材料收缩、徐变 对水泥混凝土桥梁结构而言,材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响,这主要是由于施工中混凝土普遍存在加载龄期短、各阶段龄期相差大等引起的,控制中要予以认真研究,以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。
2.7 施工管理 桥梁施工控制的对象就是桥梁施工本身。施工管理的好坏直接影响桥梁施工的质量和进度。特别是施工进度一旦不能按计划进行,必然给施工控制带来一定难度。以悬臂施工的混凝土连续刚构桥为例,如果梁相对悬臂旖工进度存在差别,就必然使两悬臂在合龙前等待不同的时间,从而产生不同的徐变变形,由于徐变变形较难准确估计,所以容易造成最终合龙困难。
3 结语
主要是总结了斜拉桥施工控制研究经验,对现有斜拉桥施工控制理论与方法的梳理和分析,对斜拉桥施工控制系统基本方法和影响因素进行了探讨,为今后斜拉桥施工控制分析研究具有一定帮助。
参考文献:
[1]陈德伟,许俊,周宗泽,等.预应力混凝土斜拉桥施工控制新进展[J]. 同济大学学报(自然科学版),2001,29(1).
[2]杜蓬娟,黄才良,张哲,等.公和斜拉桥施工控制[J].大连理工大学学报,2003,43(6).
摘要:施工控制是斜拉桥施工过程中的一项关键技术,其对桥梁施工的成败与效率起着关键性作用。本文主要对于斜拉桥施工控制的一般方法和影响桥梁施工控制的因素进行探讨,对于今后斜拉桥施工控制具有一定帮助。
关键词:斜拉桥 施工控制 一般方法 控制因素
0 引言
斜拉桥作为一种大跨度高次超静定的桥梁结构形式,其所采用的材料性能、施工方法、立模标高、浇筑程序以及安装索力等都将直接影响成桥的线形和受力,且现实中的实际施工状态与最初的设计假定总会存在一定的差异,因此在进行斜拉桥施工时必须对施工的全过程进行严格的施工控制,以便掌握全桥结构的实际线性及受力状态[1],这便是斜拉桥在建造过程中都必须引起重视的一个重要课题,即斜拉桥的施工控制。
1 斜拉桥施工控制的一般方法
1.1 事后调整控制法 事后调整控制法是指在施工过程中,当发现已成结构状态与设计要求不符时,可以通过一定补救措施对其进行调整,使之达到设计要求的方法。但是这种方法仅适用于那些结构内力与线性能够调整的特殊情况,斜拉桥可算是其中的一种。
事后调整法根据具体情况又可分为两种:①在完成每个施工阶段后,若发现结构状态与设计不符,可通过调整斜拉索索力来调整结构的状态,直至满足设计要求后再继续施工,依此类推直至施工完成。②在整个桥梁结构形成后,及时检查结构的状态,如果发现与设计不符的情况,则对索力进行一次性调整直至满足设计要求。这种方法从理论上讲虽然也是可行的,但实际操作起来更加困难。如果操作时对结构内力状态不清楚,则容易引发安全事故,且最终的线性往往很难达到理想状态。所以,事后调整只能算是一个补救措施。
1.2 预测控制法 预测控制法是指在全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标后,对结构的每一个施工节段形成前后的状态进行预测,使施工沿着预定的轨道进行,直至施工阶段顺利完成的方法。这种方法适用于所有类型的桥梁,那些对已成结构的状态具有不可调整性的桥梁,其施工控制必须采用此种方法。如预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂施工时,其已成节段的状态是无法进行调整的,只能对待施工的节段状态进行调整。由此可见,预测控制法是桥梁施工控制的主要方法。其以现代控制理论为基础,其常见的预测方法有卡尔曼滤波法、灰色理论法等。
1.3 自适应控制法 自适应控制法也叫参数识别修正法。它是指在施工控制开始时,控制系统的某些设计参数与实际情况不完全相符,控制系统便不能按设计要求得出符合实际的结果,但是,随着系统的进一步运行,通过系统识别或参数估计,不断的修正各类参数,使设计输出与实际输出相符,从而使实际问题得到控制的方法。
1.4 最大宽容度法 最大宽容度法是指在设计时给予主梁标高和内力最大的宽容度,即误差的容许值。这种做法虽然减少了控制的难度,但同时会产生其他问题,如斜拉索的制作长度问题等。
另外,人工神经网络在桥梁施工控制中的应用,目前仍处在尝试阶段。但人工神经网络具有自学习适应能力、非线性映射能力、并行信息处理方式、联想记忆能力以及其优良的容错能力,这些特点使得神经网络非常适应于复杂系统的建模与控制,特别是当系统存在不确定因素时,更能体现神经网络方法的优越性。
2 影响桥梁施工控制的因素
桥梁施工控制的主要目的是使实际施工状态最大限度地与理想设计状态相吻合。要实现上述目标,就要深层次了解可能使施工状态偏离理想设计状态的所有因素,以便对实际施工实施有效的控制。影响桥梁施工控制的因素主要包括以下几种[2]:
2.1 结构参数 结构参数是所有桥梁施工控制时必须考虑的重要因素。结构参数是结构建模进行施工控制分析的基本资料,其将直接影响分析结果的准确与否。事实上,实际桥梁结构参数一般是很难与设计所采用的结构参数完全吻合的,其间总是存在一定的误差,施工控制首先需要解决的问题便是如何恰当地计入这些误差,使结构参数尽量接近桥梁的真实结构参数。
2.2 施工工艺 施工控制是为施工服务的,反过来,施工的好坏又直接影响控制目标的实现。实际施工时除要求施工工艺必须符合控制要求外,在施工控制中同样必须计入施工条件非理想化而带来的构件制作、安装等方面的误差,使施工状态保持在施工控制之中。
2.3 施工监测 施工监测包括对桥梁结构的应力监测、温度监测、变形监测等,其是桥梁施工控制最基本的手段之一。因测量仪器、仪器安装、测量方法、数据采集、环境情况等存在一定的误差,所以,结构监测也存在一定的误差。该误差一方面可能造成结构实际参数、状态与设计或控制值吻合较好的假象,也可能造成将本来较好的状态调整得更差的情况,所以,保证测量的可靠性对施工控制极为重要。
2.4 结构分析计算模型 无论采用什么分析手段和方法,总是要对实际桥梁结构建立计算模型,进行简化计算分析。这种简化使计算机模型与实际情况之间存在一定的误差,主要包括各种理想假定、边界条件的处理、模型本身的精度等。控制中需要在这方面做大量工作,必要时还要进行专门的试验研究,以使计算模型误差所产生的影响减到最低限度。
2.5 温度变化 温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大,这种影响随温度的改变而改变。在不同时刻对结构状态进行量测,其结果是不一样的,如果施工控制中忽略了该项因素,就必然难以得到结构真实状态的数据。从而也难以保证控制的有效性。所以,必须考虑温度变化的影响。
2.6 材料收缩、徐变 对水泥混凝土桥梁结构而言,材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响,这主要是由于施工中混凝土普遍存在加载龄期短、各阶段龄期相差大等引起的,控制中要予以认真研究,以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。
2.7 施工管理 桥梁施工控制的对象就是桥梁施工本身。施工管理的好坏直接影响桥梁施工的质量和进度。特别是施工进度一旦不能按计划进行,必然给施工控制带来一定难度。以悬臂施工的混凝土连续刚构桥为例,如果梁相对悬臂旖工进度存在差别,就必然使两悬臂在合龙前等待不同的时间,从而产生不同的徐变变形,由于徐变变形较难准确估计,所以容易造成最终合龙困难。
3 结语
主要是总结了斜拉桥施工控制研究经验,对现有斜拉桥施工控制理论与方法的梳理和分析,对斜拉桥施工控制系统基本方法和影响因素进行了探讨,为今后斜拉桥施工控制分析研究具有一定帮助。
参考文献:
[1]陈德伟,许俊,周宗泽,等.预应力混凝土斜拉桥施工控制新进展[J]. 同济大学学报(自然科学版),2001,29(1).
[2]杜蓬娟,黄才良,张哲,等.公和斜拉桥施工控制[J].大连理工大学学报,2003,43(6).
摘要:施工控制是斜拉桥施工过程中的一项关键技术,其对桥梁施工的成败与效率起着关键性作用。本文主要对于斜拉桥施工控制的一般方法和影响桥梁施工控制的因素进行探讨,对于今后斜拉桥施工控制具有一定帮助。
关键词:斜拉桥 施工控制 一般方法 控制因素
0 引言
斜拉桥作为一种大跨度高次超静定的桥梁结构形式,其所采用的材料性能、施工方法、立模标高、浇筑程序以及安装索力等都将直接影响成桥的线形和受力,且现实中的实际施工状态与最初的设计假定总会存在一定的差异,因此在进行斜拉桥施工时必须对施工的全过程进行严格的施工控制,以便掌握全桥结构的实际线性及受力状态[1],这便是斜拉桥在建造过程中都必须引起重视的一个重要课题,即斜拉桥的施工控制。
1 斜拉桥施工控制的一般方法
1.1 事后调整控制法 事后调整控制法是指在施工过程中,当发现已成结构状态与设计要求不符时,可以通过一定补救措施对其进行调整,使之达到设计要求的方法。但是这种方法仅适用于那些结构内力与线性能够调整的特殊情况,斜拉桥可算是其中的一种。
事后调整法根据具体情况又可分为两种:①在完成每个施工阶段后,若发现结构状态与设计不符,可通过调整斜拉索索力来调整结构的状态,直至满足设计要求后再继续施工,依此类推直至施工完成。②在整个桥梁结构形成后,及时检查结构的状态,如果发现与设计不符的情况,则对索力进行一次性调整直至满足设计要求。这种方法从理论上讲虽然也是可行的,但实际操作起来更加困难。如果操作时对结构内力状态不清楚,则容易引发安全事故,且最终的线性往往很难达到理想状态。所以,事后调整只能算是一个补救措施。
1.2 预测控制法 预测控制法是指在全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标后,对结构的每一个施工节段形成前后的状态进行预测,使施工沿着预定的轨道进行,直至施工阶段顺利完成的方法。这种方法适用于所有类型的桥梁,那些对已成结构的状态具有不可调整性的桥梁,其施工控制必须采用此种方法。如预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂施工时,其已成节段的状态是无法进行调整的,只能对待施工的节段状态进行调整。由此可见,预测控制法是桥梁施工控制的主要方法。其以现代控制理论为基础,其常见的预测方法有卡尔曼滤波法、灰色理论法等。
1.3 自适应控制法 自适应控制法也叫参数识别修正法。它是指在施工控制开始时,控制系统的某些设计参数与实际情况不完全相符,控制系统便不能按设计要求得出符合实际的结果,但是,随着系统的进一步运行,通过系统识别或参数估计,不断的修正各类参数,使设计输出与实际输出相符,从而使实际问题得到控制的方法。
1.4 最大宽容度法 最大宽容度法是指在设计时给予主梁标高和内力最大的宽容度,即误差的容许值。这种做法虽然减少了控制的难度,但同时会产生其他问题,如斜拉索的制作长度问题等。
另外,人工神经网络在桥梁施工控制中的应用,目前仍处在尝试阶段。但人工神经网络具有自学习适应能力、非线性映射能力、并行信息处理方式、联想记忆能力以及其优良的容错能力,这些特点使得神经网络非常适应于复杂系统的建模与控制,特别是当系统存在不确定因素时,更能体现神经网络方法的优越性。
2 影响桥梁施工控制的因素
桥梁施工控制的主要目的是使实际施工状态最大限度地与理想设计状态相吻合。要实现上述目标,就要深层次了解可能使施工状态偏离理想设计状态的所有因素,以便对实际施工实施有效的控制。影响桥梁施工控制的因素主要包括以下几种[2]:
2.1 结构参数 结构参数是所有桥梁施工控制时必须考虑的重要因素。结构参数是结构建模进行施工控制分析的基本资料,其将直接影响分析结果的准确与否。事实上,实际桥梁结构参数一般是很难与设计所采用的结构参数完全吻合的,其间总是存在一定的误差,施工控制首先需要解决的问题便是如何恰当地计入这些误差,使结构参数尽量接近桥梁的真实结构参数。
2.2 施工工艺 施工控制是为施工服务的,反过来,施工的好坏又直接影响控制目标的实现。实际施工时除要求施工工艺必须符合控制要求外,在施工控制中同样必须计入施工条件非理想化而带来的构件制作、安装等方面的误差,使施工状态保持在施工控制之中。
2.3 施工监测 施工监测包括对桥梁结构的应力监测、温度监测、变形监测等,其是桥梁施工控制最基本的手段之一。因测量仪器、仪器安装、测量方法、数据采集、环境情况等存在一定的误差,所以,结构监测也存在一定的误差。该误差一方面可能造成结构实际参数、状态与设计或控制值吻合较好的假象,也可能造成将本来较好的状态调整得更差的情况,所以,保证测量的可靠性对施工控制极为重要。
2.4 结构分析计算模型 无论采用什么分析手段和方法,总是要对实际桥梁结构建立计算模型,进行简化计算分析。这种简化使计算机模型与实际情况之间存在一定的误差,主要包括各种理想假定、边界条件的处理、模型本身的精度等。控制中需要在这方面做大量工作,必要时还要进行专门的试验研究,以使计算模型误差所产生的影响减到最低限度。
2.5 温度变化 温度变化对桥梁结构的受力与变形影响很大,这种影响随温度的改变而改变。在不同时刻对结构状态进行量测,其结果是不一样的,如果施工控制中忽略了该项因素,就必然难以得到结构真实状态的数据。从而也难以保证控制的有效性。所以,必须考虑温度变化的影响。
2.6 材料收缩、徐变 对水泥混凝土桥梁结构而言,材料收缩、徐变对结构内力、变形有较大的影响,这主要是由于施工中混凝土普遍存在加载龄期短、各阶段龄期相差大等引起的,控制中要予以认真研究,以期采用合理的、符合实际的徐变参数和计算模型。
2.7 施工管理 桥梁施工控制的对象就是桥梁施工本身。施工管理的好坏直接影响桥梁施工的质量和进度。特别是施工进度一旦不能按计划进行,必然给施工控制带来一定难度。以悬臂施工的混凝土连续刚构桥为例,如果梁相对悬臂旖工进度存在差别,就必然使两悬臂在合龙前等待不同的时间,从而产生不同的徐变变形,由于徐变变形较难准确估计,所以容易造成最终合龙困难。
3 结语
主要是总结了斜拉桥施工控制研究经验,对现有斜拉桥施工控制理论与方法的梳理和分析,对斜拉桥施工控制系统基本方法和影响因素进行了探讨,为今后斜拉桥施工控制分析研究具有一定帮助。
参考文献:
[1]陈德伟,许俊,周宗泽,等.预应力混凝土斜拉桥施工控制新进展[J]. 同济大学学报(自然科学版),2001,29(1).
[2]杜蓬娟,黄才良,张哲,等.公和斜拉桥施工控制[J].大连理工大学学报,2003,43(6).
