冉偉

(貴州路橋集團(tuán)工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司)

連續(xù)梁橋懸臂施工控制研究

冉偉

(貴州路橋集團(tuán)工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司)

介紹了對(duì)連續(xù)梁橋懸臂進(jìn)行施工控制的目的與內(nèi)容，分析了施工控制過(guò)程中的主要影響因素，探討了施工控制方法，包括線形回歸分析法、自適應(yīng)控制法與預(yù)測(cè)控制法，并介紹了其結(jié)構(gòu)計(jì)算方法。

連續(xù)梁橋懸臂;施工控制方法;影響因素;結(jié)構(gòu)計(jì)算

1 影響連續(xù)梁橋懸臂施工控制的主要因素

1.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于各種橋梁的施工控制而言都是非常重要的考慮因素，它在施工控制過(guò)程中是模擬分析結(jié)構(gòu)施工的必要資料，其準(zhǔn)確性對(duì)于分析結(jié)果的精確與否有著直接影響。在實(shí)際施工中，橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)通常難以完全吻合設(shè)計(jì)中標(biāo)明的結(jié)構(gòu)參數(shù)，誤差總是不可避免的，所以施工單位需要解決的首要問(wèn)題就是如何將這些誤差恰當(dāng)?shù)赜浫胧┕た刂浦校_保結(jié)構(gòu)參數(shù)盡可能與真實(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù)相接近。

1.2 施工監(jiān)測(cè)

連續(xù)梁橋懸臂施工控制的一項(xiàng)基本手段就是監(jiān)測(cè)，其內(nèi)容分為變形監(jiān)測(cè)與應(yīng)力監(jiān)測(cè)、由于誤差會(huì)存在于環(huán)境情況、數(shù)據(jù)采集、測(cè)量方法、儀器安裝、測(cè)量?jī)x器等方面，所以結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的誤差是難以避免的。這種誤差經(jīng)過(guò)調(diào)整后可能將原本較好的狀態(tài)變得更差，也可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)、參數(shù)更吻合控制值或設(shè)計(jì)值的假象。因此對(duì)于施工控制而言，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性是非常重要的。

1.3 施工工藝

施工控制的效果受到施工質(zhì)量的直接影響，它服務(wù)于施工操作。所以施工單位在施工控制中不僅要保證施工工藝與控制要求相符合，還要考慮非理想化的施工條件所導(dǎo)致的構(gòu)件安裝、制作等方面的誤差，從而良好控制施工狀態(tài)。

1.4 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型

在施工控制過(guò)程中，采用任何分析手段與方法，都要簡(jiǎn)化實(shí)際的橋梁結(jié)構(gòu)，并且構(gòu)建計(jì)算模型，簡(jiǎn)化之后和實(shí)際情況相比，計(jì)算模型會(huì)存在一定的誤差，例如模型的本身精度、邊界條件處理、各種假設(shè)等。在該方面不僅要加強(qiáng)控制工作，如果有必要還應(yīng)實(shí)施有關(guān)的試驗(yàn)研究，在最大程度上減小計(jì)算模型的誤差。

2 連續(xù)梁橋懸臂的施工控制方法

2.1 線形回歸分析法

該方法是對(duì)懸臂重量、懸臂長(zhǎng)度和懸臂箱梁撓度進(jìn)行二元線形回歸處理或一元線形回歸處理，總結(jié)、分析后構(gòu)建撓度線形回歸數(shù)學(xué)模型。其不僅能夠?qū)ο淞簱隙鹊淖兓?guī)律進(jìn)行分析，還能對(duì)未施工梁端的撓度加以預(yù)測(cè)。然而該方法無(wú)法修正施工與溫度造成的誤差，而且建立模型時(shí)需要大量規(guī)律數(shù)據(jù)，如果僅有較少梁端，那么很難保證回歸曲線的精度。

2.2 自適應(yīng)控制

自適應(yīng)所研究的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有一定的不確定性，在運(yùn)行過(guò)程中，自適應(yīng)控制系統(tǒng)面對(duì)各種客觀上存在的不確定性，對(duì)系統(tǒng)的性能參數(shù)與輸入輸出狀態(tài)進(jìn)行不斷測(cè)試，從而加深對(duì)研究對(duì)象的了解與掌握，接著以得到的過(guò)程信息為依據(jù)，采用科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，實(shí)施控制決策，使控制器的控制作用、參數(shù)與結(jié)構(gòu)得到更新，使控制效果在某種意義上達(dá)到最近或最優(yōu)狀態(tài)。

2.3 預(yù)測(cè)控制法

完成梁段澆筑后，出現(xiàn)在連續(xù)橋梁中的誤差基本上除了張拉預(yù)應(yīng)力索外，均無(wú)法調(diào)整，并且僅可以在沒(méi)有澆筑下一梁端前針對(duì)已有誤差適當(dāng)調(diào)整立模標(biāo)高。因此，為了實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)立模標(biāo)高，連續(xù)梁橋懸臂常用的的施工控制方法就是預(yù)測(cè)控制法。該方法是對(duì)施工目標(biāo)與橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響因素進(jìn)行全面考慮后，預(yù)測(cè)各個(gè)施工階段中結(jié)構(gòu)的形成情況，從而按照預(yù)定狀態(tài)完成施工。因?yàn)轭A(yù)測(cè)狀態(tài)很難和實(shí)際狀態(tài)完全一致，所以在預(yù)測(cè)后續(xù)施工狀態(tài)時(shí)需要考慮已有誤差所造成的影響，完成施工前一直循環(huán)該過(guò)程，使結(jié)構(gòu)狀態(tài)能夠符合設(shè)計(jì)要求。

3 連續(xù)梁橋懸臂施工控制的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

3.1 前進(jìn)分析法

施工企業(yè)需要以既定施工方案與結(jié)構(gòu)的實(shí)際配筋情況為依據(jù)，按階段對(duì)成橋后橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，從而獲得成橋結(jié)構(gòu)的變清情況與受力狀態(tài)。在不斷推進(jìn)施工階段的過(guò)程中，荷載形式、邊界約束、結(jié)構(gòu)形式都在發(fā)生改變，前期結(jié)構(gòu)與其幾何位置同樣發(fā)生改變，所以分析本次施工階段結(jié)構(gòu)時(shí)，要以前一階段結(jié)構(gòu)的狀態(tài)為基礎(chǔ)。這種分析結(jié)構(gòu)時(shí)根據(jù)施工環(huán)節(jié)的時(shí)間順序依次進(jìn)行的方法就是前進(jìn)分析法。該方法可以對(duì)實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程進(jìn)行良好的模擬。

3.2 倒退分析法

倒退分析法的基本思想是假定結(jié)構(gòu)內(nèi)力在t=t0時(shí)刻的分布與前進(jìn)分析法在t時(shí)刻的情況相滿足。根據(jù)前進(jìn)分析的逆過(guò)程在初始狀態(tài)下倒拆結(jié)構(gòu)，對(duì)施工節(jié)段被拆除時(shí)影響剩余結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)構(gòu)在該階段施工的理想狀態(tài)就是分析結(jié)果中的內(nèi)力狀態(tài)與結(jié)構(gòu)位移。也就是結(jié)構(gòu)在各施工階段應(yīng)用的受力狀態(tài)與位置，對(duì)全橋的受力特性與最終形態(tài)起著控制作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在連續(xù)梁橋懸臂施工過(guò)程中，施工單位需要以其施工特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)為依據(jù)，構(gòu)建相應(yīng)的力學(xué)模型，結(jié)合實(shí)際施工情況，建立與其施工控制相符合的目標(biāo)函數(shù)，并且使控制線形在一定的約束后曲線光滑、平順，與設(shè)計(jì)要求相滿足。有效結(jié)合最優(yōu)控制方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)時(shí)跟蹤連續(xù)梁的撓度變化，及時(shí)對(duì)理想計(jì)算值加以修正，避免施工中的內(nèi)力偏差與變形影響施工質(zhì)量。

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2015－01－14

冉偉(1987－)，男，助理工程師，研究方向:橋梁施工管理。