高速公路特大橋畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著橋梁跨度的增大，施工控制問題也日益成為設計和施工中的關鍵而備受關注。本文以太原一澳門高速公路xxx特大橋為工程實例，針對連續(xù)剛構橋懸臂澆筑施工中的結構分析方法、施工中的標高控制兩個方面的問題進行了深入研究。</p><p>　　首先，介紹目前連續(xù)剛構橋的概況及現狀和施工控制理論，其中對連續(xù)剛構

2、橋結構分析中的前進法和倒退法進行了較詳細的介紹，通過對這兩種方法的討論，提出了簡單實用又滿足精度要求的計算方法。</p><p>　　其次，運用MIDAS/CIVIL建立全橋施工過程分析計算模型，通過分析計算，給出連續(xù)剛構橋在施工過程中位移、內力結果，并對計算分析數據和實測數據進行對比分析，總結變形等的發(fā)展規(guī)律和變化趨勢。</p><p>　　再次，預應力混凝上連續(xù)剛構橋懸臂澆筑施工線型控

3、制是橋梁懸臂施工中重要的任務，其施工過程中標高控制水平將影響合攏精度，也是確保橋梁線型符合設計要求的決定性工作。在對立模標高的確定、梁體真實撓度的分析、本節(jié)段撓度分析和累積撓度分析等有關連續(xù)剛構橋線型控制的問題進行了探討，取得了一些比較實用的成果。</p><p>　　關鍵詞：連續(xù)剛構橋、施工控制、標高</p><p><b>　　Abstract</b></p

4、><p>　　Key words：continuous rigid frame、simulated analysis、the ratio control。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章緒論1</b></p><p><b>　　1.1引言1&

5、lt;/b></p><p>　　1.2連續(xù)剛構橋的概況與現狀2</p><p>　　1.2.1連續(xù)剛構橋的發(fā)展過程2</p><p>　　1.2.2連續(xù)剛構橋的現狀3</p><p>　　1.2.3連續(xù)剛構橋的發(fā)展趨勢5</p><p>　　1.3連續(xù)剛構橋研究的內容6</p><

6、p>　　1.4本文研究的主要內容7</p><p>　　第2章橋梁結構的施工控制理論8</p><p>　　2.1橋梁結構施工控制的重要性8</p><p>　　2.2橋梁施工控制內容10</p><p>　　2.2.1幾何(變形)控制［橋梁施工控制技術 向中富編著］11</p><p>　　2.2.2

7、應力監(jiān)測［橋梁施工控制技術 向中富編著］12</p><p>　　2.2.3.穩(wěn)定控制12</p><p>　　2.2.4安全控制13</p><p>　　2.3橋梁施工控制方法13</p><p>　　2.3.1開環(huán)控制13</p><p>　　2.3.2閉環(huán)控制13</p><p&g

8、t;　　2.3.3.自適應控制15</p><p>　　2.4橋梁施工過程模擬分析方法16</p><p>　　2.4.1正裝計算法17</p><p>　　2.4.2倒裝分析法18</p><p>　　2.4.3無應力狀態(tài)法18</p><p>　　2.5橋梁施工控制的結構分析方法19</p>

9、<p>　　2.6懸臂施工控制中的誤差調整理論和方法19</p><p>　　2.6.1施工控制誤差分析20</p><p>　　2.6.2參數識別的內容與方法20</p><p>　　2.6.3狀態(tài)預測方法21</p><p>　　第3章連續(xù)剛構橋的結構分析理論23</p><p>　　4.1

10、xxx特大橋的結構分析內容23</p><p>　　4.2仿真分析基本原理23</p><p>　　4.2.1前進分析24</p><p>　　4.2.2倒退分析24</p><p>　　4.3、立模標高的確定與調整26</p><p>　　第4章連續(xù)剛構橋的結構分析模型29</p><

11、p>　　4.1xxx特大橋的工程概況29</p><p>　　4.2xxx特大橋仿真分析軟件31</p><p>　　4.3結構分析模型32</p><p>　　4.3.1單元劃分32</p><p>　　4.3.2邊界條件34</p><p>　　4.3.3荷載處理34</p><

12、;p>　　4.3.4材料參數的選取35</p><p>　　4.4施工階段劃分36</p><p>　　第5章xxx特大橋的計算結果38</p><p>　　5.1xxx特大橋的位移計算結果38</p><p>　　5.1.1主梁節(jié)點位移變化38</p><p>　　5.1.2最大懸臂階段位移41&l

13、t;/p><p>　　4.1.3全橋合攏后位移41</p><p>　　5.2內力計算結果42</p><p>　　5.2.1彎距計算43</p><p>　　5.2.2剪力計算結果47</p><p>　　5.4實測結果50</p><p>　　5.4.1主梁控制斷面及測點布置50&l

14、t;/p><p>　　5.4.2各個控制斷面應力結果對比51</p><p>　　第6章xxx特大橋橋的標高控制54</p><p>　　6.1標高控制的基本概念54</p><p>　　6.1.1設計標高54</p><p>　　6.1.2竣工標高54</p><p>　　6.1.3立模

15、標高55</p><p>　　6.2標高控制的基本原理56</p><p>　　6.3標高的監(jiān)測方法57</p><p>　　6.3.1測點布置57</p><p>　　6.3.2觀測時間與項目58</p><p>　　6.3.2觀測周期58</p><p>　　6.4立模標高的確定

16、59</p><p>　　6.4.1立模標高的絕對高程形式59</p><p>　　6.4.2立模標高的相對高差形式60</p><p>　　6.5xxx特大橋的標高控制結果61</p><p>　　6.5.1預拱度61</p><p>　　6.5.2實際監(jiān)控情況63</p><p>

17、;　　6.5.2合攏情況63</p><p>　　6.5.3全橋合攏后標高63</p><p>　　第7章結論于展望64</p><p>　　7.1主要結論64</p><p>　　7.2有待進一步研究的問題64</p><p><b>　　參考文獻66</b></p>

18、<p><b>　　第1章緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　橋梁是公路、鐵路、城市道路和農村道路及水利建設中，為道路跨越天然（如河流、湖泊、河谷、峽谷）或人工障礙物而修建的結構物。橋梁是線路的組成部分，在國民經濟建設中起著舉足輕重的作用。橋梁在交通事業(yè)中占有舉足輕重的地位，它不僅是保證全線

19、早日通車的關鍵，而且是在公路總造價中占主要部分。在國防上，橋梁是交通運輸的咽喉，歷來是兵家必爭的要地；在高技術、高強度、高合成的現代化戰(zhàn)爭中，它更占有重要地位。近幾十年，由于我國進行改革開放，科學技術的不斷進步，工業(yè)水平的不斷提高，橋梁建設技術得到迅速發(fā)展。千里江面上的跨江大橋，現代高速公路迂回交叉中的立交橋，城市道路中的高架橋，城郊高速鐵路橋與輕軌運輸中的高架橋，猶如一條條“彩虹”使得天塹變通途，并逐步建立現代化的立體交通網絡，極大地

20、改變了我國的交通狀況，推動了國民經濟的發(fā)展，方便了廣大人民群眾的生活。在這些橋梁中，不僅有華麗富貴的斜拉橋，氣勢雄偉的懸索橋，鋼筋鐵骨的鋼橋，體形優(yōu)美、歷史悠久的拱橋，還有外表樸實、適應性強、施工方便的梁式橋、剛架橋、連續(xù)剛構橋。[]</p><p>　　預應力混凝土連續(xù)剛構橋是六十年代混凝土連續(xù)梁和T型剛構基礎上發(fā)展起來的墩梁固結的一種新型連續(xù)梁結構，即保持了連續(xù)梁無伸縮縫，行車平順的優(yōu)點，又保持了T型剛構不設

21、支座，不需轉換體系的優(yōu)點，且有很大的順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度，它利用高墩的柔度來適應結構由預應力、混凝土收縮、徐變和溫度變化所引起的位移，能滿足特大跨徑橋梁的受力要求，因此在過去的二十年內，連續(xù)剛構橋體系得到了迅速發(fā)展，最大跨徑的紀錄一再被刷新[]。連續(xù)剛構橋梁跨徑的增大，也帶動了結構分析理論的發(fā)展，也帶動了相關課題的進一步深入研究。</p><p>　　大跨度公路橋梁建設成就是我國綜合國力和科技進步的綜合表

22、現，是我國土木工程技術進步和建設經驗的結晶，是橋梁工作者集體智慧的結晶?？v觀大跨徑橋梁的發(fā)展趨勢，可以看到我國公路橋梁建設必然迎來更大的建設高潮。公路橋梁建設將在“三條戰(zhàn)線”上排兵布陣，除繼續(xù)修建中東部江河上的信道工程外，“西進”建設深溝峽谷、青藏高原、黃土高坡、大漠戈壁地區(qū)等特殊環(huán)境下的橋梁工程，“東進”跨越渤海灣的跨海工程、長江口跨海工程、杭州灣跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程以及跨越瓊州海峽工程。另外還有洋山港東海大橋、舟山大陸連島

23、工程。東海大橋是我國第一座真正意義上的跨海大橋，杭州灣大橋是我國民營資本投入最多的跨海公路大橋，舟山連島工程西堠門大橋是我國在建的最大跨徑懸索橋。</p><p>　　我國大跨徑公路橋梁的建設進入一個輝煌時期，并且取得了舉世矚目的成就。從在建和已建成的世界各類大跨徑橋梁前十名的排序中就可以看出，我國大跨徑橋梁建設水平已躋身于國際先進行列。</p><p>　　1.2連續(xù)剛構橋的概況與現狀&

24、lt;/p><p>　　1.2.1連續(xù)剛構橋的發(fā)展過程</p><p>　　連續(xù)剛構橋是在連續(xù)梁的基礎上發(fā)展起來的墩梁固結的結構體系。橋的主要區(qū)別在于柔性橋墩的使用，使結構在豎向荷載的作用下墩臺。并且連續(xù)剛構可以通過高墩的柔度來適應結構由于預應力、混凝土以及溫度變化等因素產生的位移，使結構受力更加合理。理論研究和實踐均表明，連續(xù)剛構橋梁由于墩梁固結整體性好，具向和橫向剛度，受力性能良好，跨越能

25、力大，能夠充分發(fā)揮高強材料于養(yǎng)護，更適合運用懸臂澆注法進行施工</p><p>　　預應力混凝土剛構橋的發(fā)展大致經歷了兩個階段，即早期和現代。早摻的橋梁主要是五十年代以后到六十年代末修建完成的，代表性的橋梁有西V的布倫茨橋、莫賽爾橋和本道夫橋，英國的麥德威橋等。現代有代表性的楊梁是日本的濱名大橋、浦戶大橋等，它們全是在七十年代以后完成的。</p><p>　　早期修建的剛構橋，從結構形式看

26、，其中大多數是多跨且在跨中設鉸。鉸的作用是用以傳遞剪力和保證梁的自由伸縮，一但從結構受力看，在混凝土徐變收縮和日照溫差影響下鉸內會產生經常的剪力，梁內也產生相應的附加內力，結構受力不利。從使用性能看，由于鉸的設置，使路面在鉸接處斷開，當預拱度設置不當時，橋上縱坡會因此呈波浪形，對外觀與使用均帶來不利。五十年代末期跨中設有鉸的T型剛構橋逐漸減少，而跨中帶掛梁的預應力T型剛構橋逐漸增多。以梁換鉸后，避免了鉸接T構的許多缺點，而且使恒載彎矩降

27、低，尤其是大大緩和了由于預拱度設置不當帶來的橋上縱坡折線變化，同時懸臂減短也相應減少了徐變撓度。</p><p>　　隨著跨度的不斷增大，早期的預應力混凝土T型剛構橋，活載撓度將明顯增加。為克服以上缺點，六十年代末期，預應力混凝土T型剛構橋在結構形式上發(fā)生了一些變化，除了主孔仍在跨中設鉸或設掛梁外，邊孔大多布置成連續(xù)或部分連續(xù)的形式，用以減少主孔跨中撓度值。同時將橋的縱斷面布置成弓背式，將縱坡的頂點設在主孔中間鉸

28、處，這樣即使徐變撓度超出預計</p><p><b>　　值也不會影響使用。</b></p><p>　　八十年代以后，特別是九十年代以來，隨著高速公路的迅速發(fā)展，要求行車平順舒適，連續(xù)梁得到了迅速的發(fā)展。懸臂施工時，梁墩臨時固結，合龍后梁墩處安設支座，轉換體系成為連續(xù)梁。連續(xù)梁除兩端外其余部位無伸縮縫，有利于行車，但需設置大噸位支座，費用高，養(yǎng)護工作量大;同時要進行

29、梁墩臨時固結和體系轉換。于是連續(xù)剛構應運而生，近年來得到較快的發(fā)展。連續(xù)剛構橋的結構特點是梁體連續(xù)、梁墩固結，即保持了連續(xù)梁無伸縮縫、行車平順的優(yōu)點，又保持了T型剛構不設支座的優(yōu)點，方便施工，且有很大的抗彎剛度和抗扭剛度，能滿足特大跨徑橋梁的受力要求。我國自1988年建成主跨180m的連續(xù)剛構橋一廣東洛溪大橋之后，相繼建成了滬州長江二橋(主跨252m)、重慶黃花園大橋(主跨250m)以及當時主跨跨度為世界第一位的虎門輔航道橋(主跨270

30、m)等一批大跨度連續(xù)剛構橋等，這種橋型在我國得到了廣泛的推廣和應用。</p><p>　　目前世界上處于第一位的是挪威于1998年底建成的Stolma橋，其主跨為301m。國內現在已提出了跨徑318m的伶仃洋通道橫門東航道連續(xù)剛構方案，可以相信不久以后，跨徑超過300m的連續(xù)剛構橋將在中國出現。</p><p>　　1.2.2連續(xù)剛構橋的現狀</p><p>　　連

31、續(xù)剛構橋的結構特點是梁體連續(xù)、梁墩固結，既保持了連續(xù)梁橋伸縮縫的優(yōu)點，又保持了T形剛構橋不設支座、不需要體系轉換的優(yōu)點，施工方便，且有很大的順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度，能滿足特大跨徑的受力要求。</p><p>　　連續(xù)剛構橋橋型首先是在國外發(fā)展起來的，1964年采用懸臂施工方法建成的主跨208米的聯(lián)邦德國本道夫（Benforf）橋，是世界上第一座帶鉸的連續(xù)剛構橋，采用2.8米寬的柔性墩。隨著建筑材料和施工方法

32、的進一步發(fā)展，1979年巴拉圭建成主跨179米的阿松星（Asrncion）橋，1984年英國建成主跨190米的奧威爾（Ovwell）橋，美國的休斯頓（Houston）橋，瑞典的比艾施納（Biaschina）橋和阿根廷的塞塔鮑爾（Setuba）橋相繼建成，其中阿根廷的塞塔鮑爾橋主跨140米，雙薄壁墩厚僅為0.5米。這些橋梁的建成，有力的推動了連續(xù)剛構橋計算理論的發(fā)展，提高了該橋型在橋梁建設中的競爭力，將連續(xù)剛橋的發(fā)展推向高潮。</p

33、><p>　　國外己建成的跨徑大于200m的連續(xù)剛構橋如表1-1所示。</p><p>　　國外大跨徑預應力混凝土連續(xù)剛構橋（L≥200m） 表1-1</p><p>　　預應力混凝土連續(xù)剛構橋在國內發(fā)展較晚，我國從上世紀八十年代才開始建設這種新的橋型，經過進二十年的發(fā)展，在設計、施工等部分領域已經達到國際領先水平。廣州洛溪大橋的建成通車，標志著這種橋型在我

34、國得以廣泛應用和推廣。廣州洛溪大橋主跨180m，雙薄壁墩高約30米，厚2.2米。1939年建成的濟南東明黃河大橋，主橋結構為：75+7×120+75米；1995年建成湖北省黃石大橋，主跨為245米；1997年建成的虎門大橋，主跨270米，雙薄壁墩箱形墩高35米，每片墩身厚度為3米，薄壁為0.5米。隨著建筑材料、錨具等的發(fā)展，以及施工建設技術和機械設備的不斷改進，在我國連續(xù)剛構橋已經成為預應力混凝土橋梁的主要橋型之一。[馬保林.

35、高墩大跨連續(xù)剛構橋.北京:人民交通出版社,2001]</p><p>　　國內己建成的跨徑大于150m的連續(xù)剛構橋如表1-2所示。</p><p>　　國內大跨徑混凝土連續(xù)剛構橋（L≥150m) 表1-2</p><p>　　1.2.3連續(xù)剛構橋的發(fā)展趨勢</p><p>　　從目前國內、外連續(xù)剛構橋梁發(fā)展情況看，未來連續(xù)剛構橋發(fā)展

36、趨</p><p>　?。?）跨徑可進一步加大</p><p>　　國外已經建成主跨跨徑達301m的斯托爾瑪（Stolmasund）橋，我國也建成了主跨為270m的虎門大橋輔航道橋，可以預期在不久的將來連會取得跨度上的新突破。</p><p>　?。?）上部結構不斷輕型化</p><p>　　高強輕質、具有良好耐久性的混凝土上世紀60年代后就

37、在國外應用并取得了成功。斯托爾瑪橋和阿夫特橋均采用了輕質混凝土，采材料減輕上部結構自重也是橋梁向大跨徑邁進的必由之路。</p><p>　?。?）簡化預應力束類型</p><p>　　大噸位錨固張拉系統(tǒng)，更多樣化的預應力束以及更完善的布置方式多的在連續(xù)剛構橋中得到應用。</p><p>　　（4）高墩大跨剛構橋增多</p><p>　　隨著我

38、國西部開發(fā)戰(zhàn)略的實施，西部的交通運輸網絡必將大力發(fā)展區(qū)，公路沿線地形變化復雜，地貌起伏大，架設在陡坡深谷之間的高將日益增多，連續(xù)剛構橋因其力學的合理性、與山區(qū)環(huán)境的協(xié)調性、等特點，有著廣闊的應用前景，隨著高等級公路建設的發(fā)展，高墩大跨剛構橋必然增多。</p><p>　　1.3連續(xù)剛構橋研究的內容</p><p>　　隨著高等級公路建設的發(fā)展，高墩大跨連續(xù)剛構橋日益增多，但其建設經<

39、/p><p>　　研究資料還相應較少，設計和施工中需要解決問題還很多，如：高墩的特柔</p><p>　　結構的影響、特高橋墩合理的結構形式、施工中的穩(wěn)定性分析與施工控制的與方法等。目前該橋型還需要進一步研究的技術內容主要有以下幾點：</p><p>　　（1）研究薄壁空心高墩的柔度、風載、變形、日照、扭曲對上部結構的，對結構進行優(yōu)化設計，以確定合理的橋墩形式和尺寸；&

40、lt;/p><p>　?。?）研究薄壁空心高墩的施工穩(wěn)定性、懸澆施工的穩(wěn)定和全橋墩的穩(wěn)定，確定適用跨徑和合理墩高；</p><p>　　（3）研究高墩剛度及風載對上部結構的影響。大跨高墩連續(xù)剛構橋采用空心墩時，不同高度的墩身將對上部結構產生不同的影響。此外，隨著薄壁的增高，墩身的縱、橫向迎風面積逐漸增加，也將對下部結構產生明顯的不響。分析研究這些影響因素對整個橋梁結構的安全運營有十分重要的意義

41、；</p><p>　?。?）研究薄壁空心高墩施工與上部主梁懸澆施工的控制及保證措施，記錄各方面的資料，以便補充或完善設計文件。</p><p>　　因此，本課題的研究具有明顯的實用價值和重要的工程意義，是十分必要的。</p><p>　　1.4本文研究的主要內容</p><p>　　結合xxx大橋施工控制實踐，介紹了高墩大跨連續(xù)剛構橋懸臂施

42、土線形控制理論在土程實踐中的具體實現。通過對主梁在三個階段（即立模階段、混凝土澆筑后階段和預應力張拉階段）實測撓度值和理論計算值的對比分析，總結出主梁撓度變形規(guī)律。針對xxx大橋高墩大跨的特點，對預應力等效荷載法在高墩柔性結構中的應用及施土臨時荷載和溫度效應對該橋型線形控制的影響進行了深入分析，得出了若干有益的結論，為同類橋梁的設計與施工積累了施工經驗。</p><p>　　第2章橋梁結構的施工控制理論</

43、p><p>　　2.1橋梁結構施工控制的重要性</p><p>　　19世紀中期以前，橋梁一般采用有支架施工。在整個施工過程中，主梁處于無應力狀態(tài)。對橋梁的主梁來說，有支架施工是最簡單、最可靠的施工方法。但是隨著科學技術的發(fā)展，橋梁的跨度不斷增大，尤其對跨越大江大河和峽谷的橋梁，若仍然采用有支架施工施工方法，將變的非常概念困難，甚至是不可能。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，19世紀中期，美國等國家修建了為

44、數不多的連續(xù)桁梁，在建設和使用過程中，由于溫度變化和墩臺沉陷等影響，尤其是多次超靜定結構，設計理論非常復雜，使連續(xù)鋼桁梁的應用受到影響。后來在連續(xù)梁中采用鉸構造，把連續(xù)桁梁轉化為靜定的懸臂桁梁，從此懸臂桁梁獲得廣泛應用。懸臂桁梁的出現解決了當時設計上的困難，在施工中采用懸臂法架設桁梁，其施工階段的應力狀態(tài)與營運階段的應力狀態(tài)一致，給懸臂施工即無支架施工方法提供了有力的理論依據，使懸臂施工得以廣泛采用。與此同時，懸索橋以它固有的結構特點，

45、使它在19世紀及20世紀中期成為大跨度橋梁采用的唯一橋型。當時美國修建的懸索橋最多，其中紐約布魯克林橋(Brooklyn Bridge，建于1869-1883，跨徑486m)最為有名。懸索橋的修建給工程界纜索吊機施工方法很大啟發(fā)，以</p><p>　　大跨度橋梁施工一般采用分階段逐步完成的施工方法，在分段施工中，橋梁結構一般由梁段的鋼結構或混凝土構件組成，借助緊固件或預應力鋼筋將梁段連成整體。與橋梁整體施工法相

46、比，橋梁結構分段施工是指橋梁結構的主要受力構件是由稱之為梁段的單個塊件，按照預制或者現澆（混凝土梁橋）的方式分段連接成整體的施工過程。</p><p>　　分段施工最古老的形式是分段懸臂施工。懸臂施工的歷史可以追溯到公元四世紀，位于日本光城的肖岡橋（Shogun）是有史以來最古老的一座懸臂橋。19世紀末，隨著鋼鐵冶煉技術的發(fā)展，金屬構件預制技術結合懸臂施工在許多橋梁中獲得成功，例如著名的英國福思灣橋和加拿大魁北克

47、橋。這些橋梁建筑物足以證明早期分段施工概念的成功運用。</p><p>　　現代混凝土橋梁的分段施工，得益于預應力技術的發(fā)展。法國預應力之父Freyssinet在1945至1948年間率先在預應力混凝土橋梁中采用預制分段施工方法，并在巴黎附近的馬恩河上先后架起了五座采用預制分段施工的預應力混凝土橋。此后不久，德國工程師Finsterwald在建造跨越萊茵河的Worms橋時，首創(chuàng)預應力混凝土懸梁橋掛籃澆注的分段施工

48、新技術，并使預應力混凝土梁式橋首次突破100m跨度。1952年，繼采用懸臂拼裝方法修建跨越萊茵河的三跨預應力混凝土橋梁后，懸臂拼裝施工體系很快在德國得到廣泛的應用。從1950年到1965年的15年間，歐洲建成了300多座跨徑在76m以上的懸臂施工混凝土橋梁。至此，分段施工方法開始在世界其它地方盛行。</p><p>　　我國在橋梁分段施工方面起步較晚。20世紀50年代初期，我國開始在橋梁結構中采用預應力混凝土工藝

49、，建造了相當數量的中小跨徑預應力混凝土簡支梁橋， 20世紀50年代中期，懸臂施工方法從鋼橋施工引申到混凝土梁橋施工，從而使預應力混凝土懸臂梁橋、預應力混凝土T形剛構橋和預應力混凝土連續(xù)梁橋得到了很大的發(fā)展。［葛耀君.分段施工橋梁分析與控制 ］</p><p>　　近幾十年來，現澆或預制分段施工工藝己經在世界范圍內得到了迅速的發(fā)展，成為主要的施工方法。分段施工方法的采用，使得施工控制逐漸成為了橋梁施工中不可缺少的重

50、要部分。</p><p>　　對于大跨徑連續(xù)剛構橋，從基礎施工到通車運營，主要經歷了下部施工、主梁懸臂施工、全橋合攏及橋面系施工等環(huán)節(jié)。盡管按照現有較為成熟的理論可以方便地求出主梁各施工階段的變形值及預拱度，但結構的實際變形卻未必能達到預期結果，主要是由于各種因素的直接或間接影響，如設計計算所采用材料的彈性模量、設計強度、混凝土的收縮徐變系數、截面尺寸及施工荷載等，與實橋工程所表現的相應參數不完全一致，或施工中不

51、可避免的立模誤差、測量誤差、預應力張拉觀測誤差等，使得實際橋梁在施工過程中的每一狀態(tài)不可能與設計狀態(tài)完全一致，結構的受力及變形過程表現為非平穩(wěn)的隨機過程。上述偏差隨連續(xù)剛構懸臂的不斷伸長而逐漸積累，如不加以控制和調整，主梁標高將顯著地偏離設計目標，造成合攏困難，并影響成橋內力和線形。</p><p>　　橋梁施工控制即是對施工中的重要環(huán)節(jié)及過程進行監(jiān)測與控制，以保證施工過程結構處于安全狀態(tài)，以及根據結構的實際狀態(tài)

52、，對利用各種測試及監(jiān)測手段獲取的數據進行跟蹤修正計算，給出后續(xù)各施工階段的標高及內力反饋數據，用以指導和控制施工，保證橋梁線型和內力符合設計要求。</p><p>　　對小跨度簡單橋型，采用開環(huán)控制即可起到很好的效果；對于大跨度橋梁，必須及時糾正實際施工狀態(tài)與設計理想狀態(tài)之間的誤差，需要采用反饋控制或自適應控制方法，才能使線型和內力最大限度地接近設計理想狀態(tài)。反饋控制或自適應控制都是建立在結構已施工部分的大量實測

53、值基礎之上，這些實測值包括各塊段應力、標高及溫度等。對實橋進行及時有效地監(jiān)控，不僅可以避免施工過程中的不安全因素，而且可以為豐富設計理論、完善施工技術以及保證施工質量提供可靠的技術保障。</p><p>　　結構的應力(包括混凝土應力、鋼筋應力等)監(jiān)測是施工監(jiān)控的主要內容之一，它是施工過程的安全預警系統(tǒng)。連續(xù)剛構橋結構某指定點的應力，隨著施工的推進，其值不斷變化。在某一時刻的應力值是否與分析(預測)值一致，是否處

54、于安全范圍是施工控制必須關心的問題，解決的辦法就是進行監(jiān)測。一旦監(jiān)測發(fā)現異?，F象，就應立即停止施工，查找原因并及時處理。</p><p>　　總之，大跨徑預應力連續(xù)剛構橋的設計與施工高度耦合，且設計與施工狀態(tài)的差異在所難免，因此，必須對施工過程的結構內力和變形進行監(jiān)測，對有關控制參數加以調整和控制，以保證成橋狀態(tài)最大程度地接近設計期望。</p><p>　　2.2橋梁施工控制內容</

55、p><p>　　橋梁施工控制的任務就是對橋梁施工過程實施控制，確保在施工過程中橋梁結構的內力和變形始終處于容許的安全范圍內，成橋狀態(tài)(包括成橋線形與成橋結構內力)符合設計要求。橋梁施工控制的目標可以分為兩個部分：成橋狀態(tài)總目標和施工過程中的分目標，各個目標必須包括應力狀態(tài)和線形狀態(tài)。</p><p>　　對于采用了掛籃懸臂施工的高墩大跨預應力連續(xù)剛構橋，如果在施工過程中不采取嚴格的監(jiān)控手段，將

56、無法保證工程質量和安全，有時甚至可能造成嚴重事故。對于分節(jié)段懸臂澆筑施工的預應力混凝土連續(xù)剛構橋來說，施工控制就是根據施工監(jiān)測所得的結構參數實測值進行施工階段計算，確定出每個懸澆節(jié)段的立模標高，并在施工過程中根據施工監(jiān)測的成果進行誤差分析，對下一節(jié)段立模標高進行預測和調整，以此來保證施工過程中橋梁結構的內力和變形始終處于容許的安全范圍內，使得合攏段兩懸臂端標高的相對偏差不大于規(guī)定值，最終成橋后的橋面線形以及結構內力狀態(tài)符合設計要求。施工

57、標高控制過程是一個復雜的預拱度控制過程，施工階段的標高狀態(tài)必須根據施工模擬計算所得的撓度反向確定。</p><p>　　橋梁施工控制圍繞上述控制任務而展開，不同類型的橋梁，其施工控制工作內容不一定完全相同，但從總體上來看，均包括下列幾個方面。</p><p>　　2.2.1幾何(變形)控制［橋梁施工控制技術 向中富編著］</p><p>　　不論采用什么施工方法，橋

58、梁結構在施工過程中總要產生變形(撓曲)，并且結構的變形將受到諸多因素的影響，極易使橋梁結構在施工過程中的實際位置(立面標高、平面位置)狀態(tài)偏離預期狀態(tài)，使橋梁難以順利合龍，或成橋線形與設計要求不符，所以必須對橋梁施工過程實施控制，使其結構在施工中的實際位置狀態(tài)與預期狀態(tài)之間的誤差在容許范圍內，保證成橋線形狀態(tài)符合設計要求。</p><p>　　線形控制分為兩個方面:一是平面線形控制，即控制橋梁軸線在平面上的走向符

59、合設計要求，這對于直線梁橋相對容易，而對于彎梁橋，則必須進行結構分析，通過采用適當的方法才能做到；二是豎向線形控制，一般是在梁體同一個截面的表面上選取若干個點，通過控制這些點的標高來實現對線形的控制，同時也可以控制扭曲。豎向線形必須符合設計要求，如果豎向線形控制不好，不僅僅造成合攏困難，而且由于強行合攏，還會使得梁體內力分布不合理，預應力筋偏角增大，甚至橋面縱向產生起伏，影響橋梁外觀，嚴重的話，導致運營過程中梁體的某些截面的荷載超過設計

60、要求。</p><p>　　橋梁施工控制中的幾何控制總目標就是達到設計的幾何狀態(tài)要求，最終結果的誤差容許值與橋梁的規(guī)模、跨徑大小、技術難度等有關，目前還沒有統(tǒng)一規(guī)定，需根據具體橋梁的施工控制需要具體確定。同時，為保證幾何控制總目標的實現，每道工序的幾何控制誤差允許范圍也需事先研究、確定出來。</p><p>　　2.2.2應力監(jiān)測［橋梁施工控制技術 向中富編著］</p>&l

61、t;p>　　橋梁結構在施工過程中以及在成橋狀態(tài)的受力情況是否與設計相符合是施工控制要明確的重要問題。通常通過結構應力的監(jiān)測來了解實際應力狀態(tài)，若發(fā)現實際應力狀態(tài)與理論應力狀態(tài)的差值超限就要進行原因查找和調控，使之在允許范圍內變化。結構應力監(jiān)測的好壞不像變形控制那樣易于發(fā)現，若應力監(jiān)測不力將會對結構造成危害，嚴重者將發(fā)生結構破壞。所以，它比變形控制顯得更加重要。必須對結構應力實施嚴格監(jiān)控。對應力監(jiān)測的項目和程度還沒有明確的規(guī)定，需根

62、據實際情況確定。</p><p>　　2.2.3.穩(wěn)定控制</p><p>　　橋梁結構的穩(wěn)定性關系到橋梁結構的安全，它與橋梁的強度有著同等的甚至更重要的意義，世界上曾經有過不少橋梁在施工過程中由于失穩(wěn)而導致全橋破壞的例子，最典型的為加拿大的魁北克橋，該橋在施工中由于懸臂端下弦桿的腹板屈曲而發(fā)生突然崩塌墜落。我國四川州河大橋也因懸臂體系的主梁在吊裝主跨中段時承受過大的軸力而失穩(wěn)破壞。因此，

63、橋梁施工過程中不僅要嚴格控制變形和應力，而且要嚴格地控制施工各階段結構構件的局部和整體穩(wěn)定。［橋梁施工控制技術 向中富編著］</p><p>　　目前，橋梁的穩(wěn)定性己引起人們的重視，對于施工過程中的穩(wěn)定計算也有一些學者進行研究。但由于施工過程中可能出現的失穩(wěn)現象還沒有可靠的監(jiān)測手段，尤其是隨著橋梁跨徑的增長，受動荷載或突發(fā)情況的影響，還沒有快速反應系統(tǒng)，所以，很難保證橋梁施工安全。為此，應建立一套完整的穩(wěn)定監(jiān)控系

64、統(tǒng)。目前主要通過穩(wěn)定分析計算（穩(wěn)定安全系數），并結合結構應力、變形情況來綜合評定、控制其穩(wěn)定性。</p><p>　　橋梁的穩(wěn)定安全系數是衡量結構安全的重要指標，但現行規(guī)范中尚未詳細列出不同材料的不同結構在不同工況下的最小穩(wěn)定系數。對此，有待今后完善。 施工中，除橋梁結構本身的穩(wěn)定性必須得到控制外，施工過程中所用的支架、掛籃、纜索吊裝系統(tǒng)等施工設施的各項穩(wěn)定系數也應滿足要求。</p><p&g

65、t;<b>　　2.2.4安全控制</b></p><p>　　橋梁施工過程中安全控制是橋梁施工控制的重要內容，只有保證了施工過程中的安全，才談得上其它控制與橋梁的建成。其實，橋梁施工安全控制是上述變形控制、應力監(jiān)測、穩(wěn)定控制的綜合體現，上述各項內容得到了控制，安全也就得到了控制(由于橋梁施工質量問題引起的安全問題除外)。由于結構形式不同，直接影響施工安全的因素也不一樣，在施工控制中需根據實

66、際情況，確定其安全控制重點。</p><p>　　2.3橋梁施工控制方法</p><p>　　橋梁工程的施工控制是現代控制理論于橋梁工程相結合的必然產物，并且隨著控制論的發(fā)展和橋梁工程的發(fā)展而逐步發(fā)展。隨著橋梁結構形式、施工特點及具體控制內容的不同，其施工控制方法也不相同?？偟膩碚f，橋梁施工控制可分為開環(huán)控制法、閉環(huán)控制法、自適應控制法等，這三類也是橋梁施工控制的主要方法。</p&g

67、t;<p><b>　　2.3.1開環(huán)控制</b></p><p>　　對于跨徑不大，結構簡單的橋梁結構，一般總是可以在設計計算中按照橋梁結構的設計荷載精確計算出成橋階段的結構理想狀態(tài)，并且根據各個施工階段的施工荷載估計出結構的預拱度，在施工過程中只要嚴格按照這個預拱度進行施工，施工完成后的結構狀態(tài)就基本上能夠達到結構理想狀態(tài)的幾何線形和內力狀況。因為在這種施工過程中的控制作用

68、是單向前進的，并不需要根據結構的實際狀態(tài)來改變原來設定的預拱度，因而被稱為開環(huán)控制方法。由于這個系統(tǒng)不考慮結構狀態(tài)方程的誤差和系統(tǒng)量測方程的噪聲，因此又稱為確定性控制方法。實質上，早期橋梁施工中預設拱度的方法已經無意中貫徹了工程控制論中的開環(huán)控制思想，盡管當時并沒有認識到這一點，仍然無法抹殺工程控制論在橋梁施工控制中所起的重要作用。［葛耀君.分段施工橋梁分析與控制 ］</p><p><b>　　2.3

69、.2閉環(huán)控制</b></p><p>　　對于跨徑大、結構又復雜的橋梁體系，盡管可以在設計計算中精確計算出成橋狀態(tài)和各個施工階段的理想結構狀態(tài)，但是由于施工中的結構狀態(tài)誤差和測量系統(tǒng)誤差的存在，隨著施工過程的進展誤差就會累積起來，以致到施工完畢式，代表實際狀態(tài)的幾何線形和內力狀況遠遠偏離了結構理想狀態(tài)，這就要求在施工誤差出現后，必須進行及時的糾正或控制。雖然結構理想狀態(tài)無法實現了，但可以按照某種性能最

70、優(yōu)的原則，使得誤差已經發(fā)生的結構狀態(tài)達到所謂的結構最優(yōu)狀態(tài)。因為這種糾正的措施或者控制量的大小是由結構實際狀態(tài)(計入誤差)經過反饋計算所確定的，這就形成了一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，因此稱為閉環(huán)控制或反饋控制；由于這個控制系統(tǒng)中出現了結構狀態(tài)誤差和系統(tǒng)量測誤差，因此又稱為隨機性控制系統(tǒng)。如果說開環(huán)控制在橋梁施工中的應用完全是無意的，那么閉環(huán)控制則完全是橋梁工程師有意將其引入到橋梁分段施工中來的。多年以來，國內外橋梁工作者對閉環(huán)控制方法的應用進行了

71、深入的研究，并且在大量的工程實踐中取得了成功。</p><p>　　閉環(huán)控制方法在橋梁分段施工控制應用已經有20多年歷史了。早在20世紀80年代初期，日本較早地在建筑施工中嘗試以微機為中心的監(jiān)控系統(tǒng)，實時量測施工控制所必須地撓度、應力和溫度等參數，并采用計算機進行實時處理。到了80年代中期，隨機性控制方法在橋梁分段控制中的應用已經在一部分國家開始。從80年代末期開始，橋梁分段施工中的閉環(huán)控制方法開始在全世界范圍內

72、逐步形成，其中尤其以日本橋梁工程界發(fā)展最快。80年代后期，日本橋梁專家K. Maeda等人在橫濱海灣大橋鋼斜拉橋主橋的施工控制中，根據反饋控制原理建立了拉索索力施工控制圖，其控制目標包括主梁標高、主梁斜角、橋塔垂直度、拉索索力等； 90年代初，日本在東神戶大橋的鋼斜拉橋主橋施工中，也采用了類似的反饋控制方法，并用現場計算機工作站進行實際結構分析、最優(yōu)控制計算和成橋結構狀態(tài)預測－幾何線形和內力狀況預測；1996年，H．S. Chiu等人介

73、紹了一種混凝土連續(xù)梁橋長期撓度控制的系統(tǒng)方法，其原理就是反饋控制。</p><p>　　我國在橋梁閉環(huán)控制研究方面起步稍晚，但無論是工程項目的數量還是實際工程控制的效果都是有目共睹。1983年，上海市政工程設計院林元培在上海柳港斜拉橋的施工中，首次采用卡爾曼濾波法（Kalman）對施工合龍階段索力和標高進行終點控制調整，嘗試了橋梁結構分段施工中的誤差調整和控制方法。我國“七五”計劃期間，交通部專門立項進行大跨度橋

74、梁施工控制研究，取得了一些理論成果。到了90年代，隨著我國大跨度橋梁建設高潮的到來，出現了一個工程控制理論及應用方法研究的熱潮，閉環(huán)控制方法在橋梁分段施工控制中的應用研究覆蓋了連續(xù)梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等幾乎所有橋型，并形成了一套切實可行的閉環(huán)控制方法，為90年代后期結合參數識別的閉環(huán)控制方法和自適應控制方法的實施創(chuàng)造了條件。［葛耀君.分段施工橋梁分析與控制 ］</p><p>　　2.3.3.自適應控制&l

75、t;/p><p>　　雖然閉環(huán)控制方法能夠通過控制作用，消除由模型誤差和量測噪聲所引起的結構狀態(tài)誤差，但是這種隨機性控制方法只是在施工誤差產生以后，用被動的調整措施減少已經造成的結構狀態(tài)誤差對最終結構狀態(tài)的影響。分段施工中實際結構狀態(tài)達不到各個施工階段理想結構狀態(tài)是誤差生成重要原因之一，并會使系統(tǒng)模型－結構有限元模型中的計算參數（例如截面幾何特性、材料容重、彈性模量、混凝土收縮徐變等）與實際參數之間有偏差。如果能夠在

76、重復性很強的分段施工特別是懸臂施工中，將這些可能引起結構狀態(tài)誤差的參數作為未知變量或者帶有噪聲的變量，在各個施工階段中進行實時識別，并將識別得到的參數用于下一個階段的實時結構分析、重復循環(huán)，這樣經過若干各施工階段的計算與實測磨合后，必然可以使系統(tǒng)模型參數的取值趨于精確合理，使系統(tǒng)模型反映的規(guī)律適應于實際情況，從而主動降低模型的參數誤差，然后再對結構狀態(tài)誤差進行控制，這就是自適應控制的基本原理。自適應控制系統(tǒng)構成如圖2.1所示。</

77、p><p>　　圖2.1自適應系統(tǒng)構成</p><p>　　與閉環(huán)控制方法相比，自適應控制方法的最大特點就在于模型參數估計和參數誤差修正。通過參數估計法修正后的模型參數，重新計算各個階段的結構理想狀態(tài)，并用閉環(huán)反饋的方法對結構狀態(tài)進行控制。經過若干個施工重復工況的反復識別后，計算模型與實際結構基本上相吻后。日本學者在這方面進行了比較深入的研究。20年代90年代初，Kawasaki公司的Saka

78、i等人較早提出了比較完善的橋梁施工控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為兩部分，第一部分主要針對現場施工安裝了設計預測過程，其中包括為確定各個各個施工階段結構線形和應力以及施工誤差影響程度，按施工階段的結構分析、設計和預測，安裝過程中的隨機誤差因素調查，測量對象的選擇，以及允許精度的確定；進入現場施工安裝的第二部分后，首先通過測量結果和計算結果確定參數誤差，然后采用最小二乘法或者卡爾曼濾波法進行參數誤差估計，并對模型參數進行修正，再采用隨機有限元方法預測

79、己經發(fā)生的參數誤差對后續(xù)施工的影響，最后采用隨機性最優(yōu)控制方法對實際結構狀態(tài)誤差進行控制調整，該最優(yōu)控制調整量已經計入對下一個施工階段的預測誤差。第二部分計算是個反復進行的過程，隨著施工階段的逐漸增加，計算模型必然越來越接近</p><p>　　國內對于橋梁施工控制中的結構參數識別方法和自適應控制方法的研究相對落后，特別是在系統(tǒng)軟件開發(fā)和控制現場配置方面遠遠落后于日本等橋梁控制比較發(fā)達的國家。但是，近年來大跨度橋

80、梁建設項目數量的突飛猛進，為國內橋梁學者提供了大量橋梁施工控制的實踐機會，多少彌補了軟件開發(fā)和硬件配置上的不足，并出現了一大批在橋梁施工中采用自適應控制方法的工程項目，如溫州大橋、廣東番禹大橋、丫髻沙大橋等。</p><p>　　2.4橋梁施工過程模擬分析方法</p><p>　　大跨徑橋梁的施工通常采用分節(jié)段逐步完成的施工方法，結構的最終形成必須經歷一個漫長而又復雜的施工過程以及結構體系

81、轉換過程。對施工過程中每個階段的變形進行計算和受力分析，是橋梁結構施工控制中最基本的內容。橋梁結構施工控制的目的就是保證施工過程中結構的安全，保證橋梁成橋線型及受力狀態(tài)基本符合設計要求。為了達到施工控制的目的，我們必須對橋梁施工過程中每個階段的受力狀態(tài)和變形情況進行預測和監(jiān)控。因此，必須采用合理的理論分析和計算方法來確定橋梁結構在施工過程中每個階段在受力和變形的理想狀態(tài)，以便控制施工過程中每個中間狀態(tài)的結構行為，使其最終的成橋線形和受力

82、狀態(tài)滿足設計要求。從這個意義上講，施工控制中的結構計算方法不僅能對整個施工過程進行描述，反映整個施工過程結構的受力行為，而且還能確定結構各個施工階段的理想狀態(tài)，為施工提供中間目標狀態(tài)?，F階段施工控制中橋梁施工過程模擬分析方法主要包括：正裝分析法、倒裝分析法、和無應力狀態(tài)分析法。［橋梁施工控制技術 向中富編著］</p><p>　　2.4.1正裝計算法</p><p>　　正裝分析法是按照橋

83、梁結構實際施工加載順序來進行結構變形計算和分析，它能較好地模擬橋梁結構的實際施工歷程，能得到橋梁結構在各個施工階段的位移和內力值，既可以用來確定成橋結構的受力狀態(tài)，指導設計與施工，又可以為橋梁控制提供依據。</p><p>　　正裝分析方法有以下特點:</p><p>　　（1）橋梁結構在正裝計算之前，必須制定詳細的施工方案，只有按照施工方案中確定的施工加載順序進行結構分析，才能得到結構中

84、間狀態(tài)或最終成橋階段的實際變形和受力狀態(tài)。</p><p>　　（2）在結構分析之初，要確定結構最初實際狀態(tài)，即以符合設計要求的實際施工結果（如跨徑、標高等）。</p><p>　　（3）本階段的結構分析必須以前一個階段的計算結果為基礎，前一階段結構位移是本階段確定結構軸線的基礎，以前各階段結構受力狀態(tài)是本階段結構時差、材料非線性計算的基礎；</p><p>　?。?/p>

85、4）混凝土的徐變、收縮等時差效應要在各施工階段中逐步計入；</p><p>　?。?）在施工分析中，嚴格計入幾何非線性效應，本階段結束時的結構受力狀態(tài)用本階段荷載作用下結構受力與以前各階段結構受力平衡而求得。 </p><p>　　2.4.2倒裝分析法</p><p>　　倒裝分析法就是從設計圖中給出的最終成橋狀態(tài)開始，按照橋梁結構實際施工加載順序的逆過程逐步

86、地倒拆來得到施工各階段中間的理想狀態(tài)和初始狀態(tài)，獲得各施工階段理想的安裝位置和理想的受力狀態(tài)。</p><p>　　倒裝分析法的基本思想是:假定t=t。時刻結構內力分布滿足正裝分析計算to時刻的結果，線形滿足設計要求。在此初始狀態(tài)下，按照正裝分析的逆過程，對結構進行倒拆，分析每次拆除一個施工階段對剩余結構的影響，在一個階段內分析得到的結構位移、內力狀態(tài)便是該階段結構理想的施工狀態(tài)。</p><

87、p>　　倒裝分析有以下特點:</p><p>　?。?）倒裝分析的初始狀態(tài)必須由正裝分析來確定，但是初始狀態(tài)中的單元軸線位置可取設計軸線位置。</p><p>　?。?）拆除單元的等效荷載，用被拆單元接縫處的內力反方向作用在剩余主體結構接縫處加以模擬。</p><p>　　（3）拆除單元后的結構狀態(tài)為拆除單元前結構狀態(tài)與被拆除單元等效荷載作用狀態(tài)的疊加，在本階

88、段結束時，結構的受力狀態(tài)用本階段荷載作用下的結構受力與前一階段的結構受力狀態(tài)疊加而得。</p><p>　?。?）拆除構件滿足零應力條件，剩余主體結構新出現接縫面應力等于此階段對該接縫施加的預應力，這是正確進行倒退分析的必要條件。</p><p>　　（6）倒裝分析無法進行混凝土收縮、徐變的計算。</p><p>　　2.4.3無應力狀態(tài)法</p>&

89、lt;p>　　設想將一座已建成的橋梁結構解體，結構中各構件或者單元的無應力長度和曲率是一個確定的值。在橋梁結構施工中或建成后，不論結構溫度如何變化，如何位移，以及如何加載，即在任何受力狀態(tài)下，各構件或單元的無應力長度和曲率恒定不變，只是構件或單元的無應力長度和曲率不相同。我們用構件或單元的無應力長度和曲率保持不變的原理進行結構狀態(tài)分析的方法叫做無應力狀態(tài)法。</p><p>　　這種方法特別適用于大跨度拱橋

90、和懸索橋的施工控制。由于大跨度拱橋的主要承重結構（主拱圈）和懸索橋的主要承重結構（主纜索）基本上是在預制廠或工廠制作成型后，在施工現場進行安裝，而在工廠加工時，這些結構構件基本上處于無應力狀態(tài)，并且在安裝時，它們的長度一般難以調整，即使可調，也只能局部微調。因此對于拱橋來說如何確定主拱圈的加工長度是大跨度拱橋施工控制的關鍵，對于懸索橋來說確定主纜索的加工長度是懸索橋施工控制的關鍵。</p><p>　　2.5橋梁

91、施工控制的結構分析方法</p><p>　　施工過程的結構分析方法根據具體情況來選擇，一般情況都是采用有限元法，有時也可以采用解析法。連續(xù)剛構橋作為一種復雜的空間受力體系，用解析法求解困難很大，因此，對于連續(xù)剛構橋的仿真分析，通常都是采用有限元程序模擬施工過程進行分析，從而求出所需要的結果。</p><p>　　有限單元法是隨計算機的出現而迅速發(fā)展起來的一種數值分析方法，它的基本思想是將先

92、把連續(xù)體分成有限個單元，單元之間由節(jié)點連接的理想節(jié)點系統(tǒng)。分析時，先進行單元分析，用節(jié)點位移表示單元內力，然后將單元再合成結構，進行整體分析，建立整體平衡關系，由此求出節(jié)點位移。</p><p>　　采用有限元法進行施工控制中的結構計算與通常的結構計算一樣，首先要建立數據文件。數據文件按照所采用的分析軟件具體要求進行建立，一般分為四步：橋梁結構的模型化、橋梁結構的離散化、按所用軟件的輸入要求形成數據文件、檢查校正

93、數據文件。其次運行分析軟件，最后對分析結果進行分析和處理。</p><p>　　2.6懸臂施工控制中的誤差調整理論和方法</p><p>　　連續(xù)剛構橋是一個施土→量測→識別→修正→預告→施土的過程，其實質就</p><p>　　是使施工按照預定的理想狀態(tài)（主要是施工標高）順利進行。而實際上不論是理論分析得到的理想狀態(tài)，還是實際施工都存在誤差，因此施工控制的核心就是

94、對各種誤差進行分析、識別、調整，對結構未來狀態(tài)作出預測。</p><p>　　與斜拉橋不同，連續(xù)剛構橋在梁段澆筑完成后出現的誤差，除張拉預應力索外，基木沒有調整的余地，只能針對已有誤差在下一未澆筑梁段的立模標高上作出必要的調整。所以，要保證控制目標的實現，最根本的就是盡可能準確的預測立模標高，即主要依靠預測控制。無論施工過程如何，總是以最終橋梁成型狀態(tài)作為目標狀態(tài)，以此來控制各施土塊件的預拋高值(立模標高)。［橋

95、梁施工控制技術 向中富編著］</p><p>　　2.6.1施工控制誤差分析</p><p>　　在前面我們講過，通過結構的倒裝計算可以確定橋梁結構在各施工階段的理想狀態(tài)，這種理想狀態(tài)是我們期望在施土中實現的目標。但是在實際施工中，結構的實際狀態(tài)并不總是與其理想狀態(tài)吻合，甚至說結構的實際狀態(tài)很難達到它的理想狀態(tài)。結構的實際狀態(tài)與理想狀態(tài)總存在一定的誤差。施工中結構偏離目標的原因很多，包括設

96、計參數誤差(如材料特性、截面特性、容重等)、施土誤差(如制作誤差、架設誤差、預應力張拉誤差等)、測量誤差、結構分析模型誤差等。</p><p>　　從誤差分布來看，沿橋梁縱向出現同號增加或減少的誤差稱為“大范圍誤差”；相反出現正負交替的誤差則被成為“小范圍誤差”。很明顯，小范圍誤差類似均值為零的白噪聲干擾，可歸結于偶然誤差一井考慮。小范圍誤差對參數識別的影響并不顯著，而大范圍誤差才是予以調整計算的主要對象。［橋梁

97、施工控制技術 向中富編著］</p><p>　　2.6.2參數識別的內容與方法</p><p>　　設計參數誤差是引起橋梁施土誤差的主要因素之一。所謂設計參數誤差，就是我們在進行橋梁結構分析時所采用的理想設計參數值與結構實際狀態(tài)所具有的相應設計參數值的偏差。由于這種設計參數誤差的存在，必然使我們通過結構分析而得到的橋梁結構理想狀態(tài)與施工后的結構實際狀態(tài)之間存在誤差。</p>

98、<p>　　橋梁結構的設計參數主要是指能引起結構狀態(tài)（變形和內力）變化的要素?？偟膩碚f，對于橋梁結構主要的設計參數包括結構幾何狀態(tài)參數、截而特征參數、與時間相關的參數(如溫度和混凝土齡期、收縮徐變等)、荷載參數(如構件自重、施工臨時荷載和預加力)、材料特性參數（彈性模量E和剪切模量G）等。以上五類設計參數，在同一座橋梁的施工控制中并不是同時每一個設計參數都同時出現，而且不同的設計參數對橋梁結構狀態(tài)的影響程度是不同的，因此在橋梁

99、施土控制中，我們要對設計參數進行識別，一方而要確定設計參數的實際值，另一方而要辨別對結構狀態(tài)影響較大的設計參數即主要設計參數。為了達到這個目的，有兩種方法和手段:其一，通過現場量測來確定設計參數值。這主要是指結構幾何形態(tài)參數、某些截而特性參數和材料特性參數，它們可以通過現場量測方法或試驗量測手段來確定；其二，通過結構計算分析來確定主要設計參數。</p><p>　　結構參數敏感性分析的任務就是要確定對橋梁施工結構

100、行為影響較大的設計參數。具體表現在設計參數發(fā)生一定幅度變化后，由此引起的結構控制部位的位移以及內力變化幅度的大小。根據各個設計參數對結構狀態(tài)影響的敏感程度，將設計參數分為主要設計參數和次要設計參數。通過設計參數的敏感性分析，確定出主要設計參數，在橋梁結構的施土控制中，著重考慮對主要設計參數的修正。 </p><p>　　參數識別就是依據施工中的實測值對主要設計參數進行分析，然后將修正后的設計參數反饋到控制計算中去

101、，重新給出施工中結構應力、變形、穩(wěn)定安全系數等的理論期望值，以消除理論值與實測值不一致中的主要偏差—大范圍偏差。對于參數識別，首先要確定引起橋梁結構偏差的主要設計參數，其次就是運用各種理論和方法來分析、識別這些設計參數，最后得到設計參數的正確估計值，通過修正參數誤差，使橋梁結構的實際狀態(tài)與理想狀態(tài)相一致。［橋梁施工控制技術 向中富編著］</p><p>　　2.6.3狀態(tài)預測方法</p><p

102、>　　在確定了主要設計參數后，我們就要對主要設計參數進行正確的估計，根據</p><p>　　參數估計和結果，對原假定參數進行修正。參數估計的方法很多，常用的參數估計準則有卡爾曼濾波法、灰色系統(tǒng)理論法以及最小二乘準則。</p><p>　　(1)卡爾曼(Kalman)濾波法</p><p>　　Kalman濾波法是美國學者R. E. Kalman于1960年首

103、先提出的，他將狀態(tài)空間的概念引入到隨機估計理論中來，把信號過程視為在白噪聲作用下一個線性系統(tǒng)的輸出，這種輸入輸出關系用狀態(tài)方程來描述。這樣描述的信號過程不僅可以</p><p>　　是平穩(wěn)的標量隨機過程，而目可以是非平穩(wěn)的向量隨機過程。</p><p>　　Kalman濾波法主要有離散線性系統(tǒng)的Kalman濾波法和連續(xù)線性的Kalman</p><p>　　濾波法。

104、由于在橋梁施土控制過程中，結構的狀態(tài)均是用離散的數據序列表示，</p><p>　　因此在橋梁的施土控制中主要用離散線性系統(tǒng)的Kalman濾波法。</p><p>　　(2)灰色系統(tǒng)理論法</p><p>　　灰色系統(tǒng)理論是我國鄧聚龍教授在1982年首先提出的，他寫的《灰色控制</p><p>　　系統(tǒng)》是灰色系統(tǒng)理論的奠基性著作?；疑到y(tǒng)理

105、論就是以灰關聯(lián)空間為基礎的分析系統(tǒng)，它以現有信息或原始數列為基礎，通過灰過程及灰生成對原始數列進行數據加工與處理，建立灰微分方程即灰模型(GM模型)為主體的模型系統(tǒng)，來預測系統(tǒng)未來發(fā)展變化的一種預測控制方法。</p><p>　　(3)最小二乘估計原理</p><p>　　最小二乘估計法又稱最小二乘法，起源與1795年，是著名的數學家高斯(K. F. Gau s s)提出的。他給最小二乘法

106、所下的定義為:未知量的最可能值是這樣一個值，它使得實測值與理論值的差的平方乘以測量精度后所求得的和最小。最小二乘在橋梁結構控制中最早應用的是日木土程師N.Fujisaw，他把它應用于斜拉橋的施土控制中。最小二乘法在我國橋梁結構控制中的應用始于20世紀80年代。在橋梁的施土控制中，主要用于設計參數的識別和修正，在這方而的應用已有小少成功的報道。但是，如何保證設計參數的估計值收斂于它的真值是最小二乘法應用的關鍵，在這方而還需要做進一步的研究