石黃跨線橋連續(xù)梁橋施工監(jiān)控報告

1、.石黃跨線橋(40+65+40)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)控報告第一章 石黃跨線橋連續(xù)梁橋施工監(jiān)控概況1.1 工程概況石黃跨線橋連續(xù)梁橋橋型布置為（40+65+40）m，如圖1-1所示。圖1-1 石黃跨線橋連續(xù)梁橋（40+65+40）m連續(xù)梁橋橋型布置圖（從左至右依次為10#、11#、12#、13#墩）主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，計算跨度為40+65+40m，支座中心線至梁端0.6m，梁全長145m。梁高沿縱向按二次拋物線變化，中支點梁高3.8m（高跨比1/17.1），邊支點及跨中梁高1.8m（高跨比1/22.2），中跨跨中直線段長2m，邊跨直線段長8.42m。截面采用單箱單室、變高度

2、、變截面直腹板形式。箱梁頂寬16.74m，底寬8.24m。頂板厚度除梁端附近外均為280mm；腹板厚500800mm，按折線變化；底板由跨中的300mm按二次拋物線變化至根部的700mm。1.2 施工監(jiān)控的意義和目的本橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，梁體為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，采用懸臂施工。該類橋梁的形成要經(jīng)過一個復(fù)雜的過程，施工工序和施工階段較多，各階段相互影響，且這種相互影響又有差異，這就造成各階段的內(nèi)力和位移隨著混凝土澆筑過程變化而偏離設(shè)計值的現(xiàn)象，甚至超過設(shè)計允許的內(nèi)力和位移，若不通過有效的施工控制及時發(fā)現(xiàn)、及時調(diào)整，就可能造成成橋狀態(tài)的梁體線形與內(nèi)力不符合設(shè)計要求或在施工過程中結(jié)構(gòu)的不安全。

3、在施工過程中，為保證合攏前懸臂端豎向撓度的偏差、主梁軸線的橫向位移不超過容許范圍、保證合攏后的橋面線形良好、保證在施工中主梁截面不出現(xiàn)過大的應(yīng)力，必須對該橋主梁的撓度、應(yīng)力等施工控制參數(shù)做出明確的規(guī)定，并在施工中加以有效的管理和控制，以確保該橋在施工過程中的安全，并保證在成橋后主梁線形符合設(shè)計要求。對于分階段懸臂澆筑施工的預(yù)應(yīng)力混凝土梁結(jié)構(gòu)來說，施工控制就是根據(jù)施工監(jiān)測所得的結(jié)構(gòu)參數(shù)真實值進行施工階段計算，確定出每個懸澆階段的立模標高，并在施工過程中根據(jù)施工監(jiān)測的成果對誤差進行分析、預(yù)測和對下一階段立模標高進行調(diào)整，以此來保證成橋后的橋面線形、保證合攏段懸臂標高的相對偏差不大于規(guī)定值及結(jié)構(gòu)內(nèi)力

4、狀態(tài)符合設(shè)計要求。對該橋進行施工監(jiān)控的目的就是確保施工過程中結(jié)構(gòu)的可靠度和安全性，保證橋梁成橋橋面線形及受力狀態(tài)符合設(shè)計要求，主要控制內(nèi)容為：主梁線形、受力。1.3 施工控制內(nèi)容石黃跨線橋連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控包括兩個方面的內(nèi)容：梁的變形控制和內(nèi)力控制，變形控制就是嚴格控制每一階段梁的豎向撓度，若有偏差并且偏差較大時，就必須立即進行誤差分析并確定調(diào)整方法，為下一階段更為精確的施工做好準備工作；內(nèi)力控制則是控制主梁在施工過程中以及成橋后的應(yīng)力，尤其是合攏時間的控制，使其不致過大而偏于不安全或在施工過程中造成主梁的破壞。梁部結(jié)構(gòu)采用的懸臂施工方法屬于典型的自架設(shè)施工方法，對于本橋來講，由于在施工過程中

5、的已成結(jié)構(gòu)（懸臂階段）狀態(tài)是無法事后調(diào)整的或可調(diào)整的余地很小，所以，針對主梁的結(jié)構(gòu)和施工特點，梁部的施工監(jiān)控主要采用預(yù)測控制法。預(yù)測控制法是指在全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和施工所要達到的目標后，對結(jié)構(gòu)的每一個施工階段形成前后的狀態(tài)進行預(yù)測，使施工沿著預(yù)定狀態(tài)進行。由于預(yù)測狀態(tài)與實際狀態(tài)間有誤差存在，某種誤差對施工目標的影響則在后續(xù)施工狀態(tài)的預(yù)測中予以考慮，以此循環(huán)，直到施工完成并獲得和設(shè)計相符合的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。1.3.1 橋梁施工控制結(jié)構(gòu)分析(1) 施工監(jiān)控結(jié)構(gòu)計算在施工之前，應(yīng)對該橋在每一施工階段的應(yīng)力狀態(tài)和線形有預(yù)先的了解，故需要對其進行結(jié)構(gòu)計算，該橋的施工控制計算除了必須滿足與實際施

6、工方法相符合的基本要求外，還要考慮諸多相關(guān)的其它因素。 施工方案連續(xù)梁橋的恒載內(nèi)力、撓度與施工方法和架設(shè)程序密切相關(guān)，施工控制計算前首先對施工方法和架設(shè)程序做一番較為深入的研究，并對主梁架設(shè)期間的施工荷載給出一個較為精確的數(shù)值。在開始施工前，施工單位應(yīng)給出掛籃的荷載值及剛度值（或變形），監(jiān)控單位將根據(jù)此數(shù)據(jù)進行計算分析。 計算圖式梁部結(jié)構(gòu)要經(jīng)過墩梁固結(jié)懸臂施工合攏解除墩梁固結(jié)合攏的過程，在施工過程中結(jié)構(gòu)體系不斷的發(fā)生變化，故在各個施工階段應(yīng)根據(jù)符合實際情況的結(jié)構(gòu)體系和荷載狀況選擇正確的計算圖式進行分析計算。 結(jié)構(gòu)分析程序?qū)τ谶B續(xù)梁橋的施工控制計算，采用平面結(jié)構(gòu)分析方法可以滿足施工控制的需要，結(jié)

7、構(gòu)分析采用BSAS程序進行，并利用MIDAS程序?qū)Y(jié)果進行校核。 預(yù)應(yīng)力影響預(yù)應(yīng)力直接影響結(jié)構(gòu)的受力與變形，施工控制應(yīng)在設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，充分考慮預(yù)應(yīng)力的實際施加程度。 混凝土收縮、徐變的影響混凝土的收縮、徐變對結(jié)構(gòu)的測試應(yīng)力和施工階段中的梁體撓度有較大影響，必須考慮。 溫度溫度對結(jié)構(gòu)的影響是復(fù)雜的，在本橋的施工監(jiān)控中，對季節(jié)性溫差在計算中予以考慮，對日照溫差則在觀測和施工中采取一些措施予以消除，以減小其影響。 施工進度本橋的施工控制計算需按照實際的施工進度以及確切的合攏時間分別考慮各部分的混凝土徐變變形。(2) 施工控制的計算方法懸臂施工的連續(xù)梁橋梁結(jié)構(gòu)的最終形成需經(jīng)歷一個復(fù)雜施工過程以及結(jié)

8、構(gòu)體系轉(zhuǎn)化過程，對施工過程中每個階段的變形計算和受力分析，是橋梁結(jié)構(gòu)施工控制中最基本的內(nèi)容。施工監(jiān)控的目的就是確保施工過程中結(jié)構(gòu)的安全，保證橋梁成橋線形和受力狀態(tài)基本符合設(shè)計要求。為了達到施工控制的目的，必需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(yù)測和監(jiān)控。因此，必需采用合理的理論分析和計算方法來確定橋梁結(jié)構(gòu)施工過程中每個階段的結(jié)構(gòu)行為。針對該橋的實際情況，采用正裝分析法和倒退分析方法進行施工控制結(jié)構(gòu)分析。正裝分析法是按照橋梁結(jié)構(gòu)實際施工加載順序來進行結(jié)構(gòu)變形和受力分析，它能較好的模擬橋梁結(jié)構(gòu)的實際施工歷程，能得到橋梁結(jié)構(gòu)各個施工階段的位移和受力狀態(tài)，這不僅可用來指導(dǎo)橋梁施工，還能為

9、橋梁施工控制提供依據(jù)，同時在正裝計算中能較好的考慮一些與橋梁結(jié)構(gòu)形成歷程有關(guān)的因素，如混凝土的收縮、徐變問題。正裝分析不僅可以為成橋結(jié)構(gòu)的受力提供較為精確的結(jié)果，還為結(jié)構(gòu)剛度、剛度驗算提供依據(jù)，而且可以為施工階段理想狀態(tài)的確定、完成橋梁結(jié)構(gòu)的施工控制奠定基礎(chǔ)。倒退分析方法假定在成橋時刻時刻結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布滿足前進分析時刻的結(jié)果，軸線滿足設(shè)計線形要求，按照前進分析的逆過程對結(jié)構(gòu)進行倒拆，分析每次拆除一個施工階段對剩余結(jié)構(gòu)的影響，在每一個階段分析得到的結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力狀態(tài)便是該階段結(jié)構(gòu)理想的施工狀態(tài)。結(jié)構(gòu)施工理想狀態(tài)就是在施工各階段結(jié)構(gòu)應(yīng)有的位置和受力狀態(tài)，每個階段的施工理想狀態(tài)都將控制著全橋最終形態(tài)和

10、受力特性。施工控制將根據(jù)每階段的實際狀態(tài)和理想狀態(tài)的偏差對計算進行調(diào)整，分析誤差原因，以較為準確的估計下一階段的梁體撓度。(3) 結(jié)構(gòu)分析的目的 確定每一階段的立模標高，以保證成橋線形滿足設(shè)計要求； 計算每一階段的梁體的合理狀態(tài)及內(nèi)力，作為對橋梁施工過程中的每個階段結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移測試結(jié)果進行誤差分析的依據(jù)。(4) 石黃跨線橋連續(xù)梁橋施工控制分析 按照施工步驟進行計算，考慮各梁段的自重、施加的預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮徐變及溫度的變化等因素對結(jié)構(gòu)的影響，對于混凝土的收縮、徐變等時差實效在各施工階段中逐步計入； 每一階段的結(jié)構(gòu)分析必需以前一階段的計算結(jié)果為基礎(chǔ)，前一階段結(jié)構(gòu)位移是本階段確定結(jié)構(gòu)軸線的基礎(chǔ)

11、，以前各施工階段受力狀態(tài)是本階段確定結(jié)構(gòu)軸線的基礎(chǔ)，以前各施工階段結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)是本階段時差實效的計算基礎(chǔ)； 計算出各階段的位移之后，根據(jù)后續(xù)施工階段對本階段的影響，進行倒退分析即可得到各施工階段橋梁結(jié)構(gòu)的合理狀態(tài)和立模標高； 施工監(jiān)控首先根據(jù)施工圖紙進行初步的計算，在施工過程中會存在許多難以預(yù)料的因素，可能導(dǎo)致施工進度安排等與初始計算不符，若有與施工圖不同的地方應(yīng)根據(jù)施工單位實際提供的施工步驟進行重新計算分析，施工單位應(yīng)在開始施工前提供詳細的施工步驟，包括預(yù)應(yīng)力的張拉順序、每階段的施工持續(xù)時間、混凝土的加載齡期等。1.3.2 主梁結(jié)構(gòu)部分設(shè)計參數(shù)的確定在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工控制初步分析時，結(jié)構(gòu)設(shè)

12、計參數(shù)主要按規(guī)范取值，由于部分設(shè)計參數(shù)的取值小于實測值，因此在多數(shù)情況下，采用規(guī)范設(shè)計參數(shù)計算的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移均較實測值大，這對設(shè)計是偏于安全的，但對于施工控制來說即是不容忽視的偏差，因為它將直接影響到成橋后結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力是否符合設(shè)計要求，因此應(yīng)對部分主要設(shè)計參數(shù)進行測定以便在施工前對部分結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)進行一次修正，從而進一步修正結(jié)構(gòu)線形，為保證該橋成橋后滿足設(shè)計要求奠定基礎(chǔ)。影響結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力的基本參數(shù)有很多個，需測定的參數(shù)主要有： 混凝土彈性模量，前期結(jié)構(gòu)計算按照規(guī)范取值，在施工過程中根據(jù)試驗結(jié)果確定，混凝土的彈性模量的測試應(yīng)采用現(xiàn)場取樣的方法分別測定混凝土在3天、7天、28天齡期的彈模值，

13、為主梁預(yù)拱度的修正提供數(shù)據(jù)。 預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量，按照現(xiàn)場取樣試驗結(jié)果采用； 恒載按設(shè)計圖提供的尺寸，并根據(jù)施工現(xiàn)場采集的混凝土容重等參數(shù)進行必要的修正，考慮結(jié)構(gòu)自重和臨時荷載,并考慮梁面坡度的影響； 混凝土收縮、徐變系數(shù)，按照規(guī)范采用，計算按規(guī)范考慮結(jié)構(gòu)局部溫差效應(yīng)及考慮混凝土實際加載齡期的收縮、徐變的影響； 材料熱脹系數(shù)，按規(guī)范取值； 施工臨時荷載，現(xiàn)場進行統(tǒng)計，盡量減少材料等的堆放，本階段不用的材料堆放在0塊附近； 預(yù)應(yīng)力孔道摩阻系數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場摩阻試驗確定。1.3.3 施工控制中的現(xiàn)場測試在施工控制計算中，根據(jù)實際施工中的現(xiàn)場測試參數(shù)進行仿真計算，并根據(jù)施工中的實時測量數(shù)據(jù)對這些參數(shù)進

14、行分析擬合，以使施工控制計算能與實際施工相符。需要進行現(xiàn)場測定或采集的參數(shù)包括以下一些內(nèi)容。(1) 實際施工中的材料物理力學(xué)性能參數(shù) 混凝土的容重、彈性模量、拉壓強度在以往的施工控制工作中曾發(fā)現(xiàn)混凝土的彈性模量實測值與設(shè)計值存在一定差異，因此施工單位對工地現(xiàn)場用于梁體施工的混凝土進行專門的彈性模量測試。試驗時取幾組試件做混凝土7天和28天的靜彈性模量測試，用其平均值作為混凝土施工控制計算中的實測值。混凝土的容重、強度參數(shù)直接使用施工單位進行的此類常規(guī)測試的資料。 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的彈性模量和抗拉強度預(yù)應(yīng)力鋼絞線的這些參數(shù)值根據(jù)施工單位的試驗確定，預(yù)應(yīng)力鋼絞線的彈性模量較其出廠時的指標稍大。 混凝土

15、的收縮、徐變系數(shù)混凝土的收縮、徐變系數(shù)的實驗室測試需要一個較長的周期及較大投資的設(shè)備，對施工現(xiàn)場的混凝土收縮、徐變系數(shù)按規(guī)范取值，并在施工控制過程中進行分析和修正。(2) 實際施工中的荷載參數(shù) 主梁恒載主梁的一期恒載基本上根據(jù)設(shè)計資料進行統(tǒng)計，再根據(jù)現(xiàn)場測試出的材料容重進行計算，并依據(jù)實際測量出的構(gòu)件幾何尺寸與設(shè)計尺寸的偏差進行修正。一期恒載統(tǒng)計計算的重點是確定每一主梁梁段的實測自重。對于梁體內(nèi)的鋸齒塊等的重量以梁段自重系數(shù)的方式計入。主梁的二期恒載也是根據(jù)設(shè)計資料與現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合，并采用現(xiàn)場測試的材料參數(shù)加以計算。主梁二期恒載的統(tǒng)計內(nèi)容包括：道碴、欄桿、軌道等。 施工荷載根據(jù)施工單位提供的資

16、料，經(jīng)現(xiàn)場核對，確定在主梁施工過程中施工機具的使用造成的作用在結(jié)構(gòu)體系上的荷載的大小及位置。 臨時荷載在實際施工過程中施工單位由于種種原因會在結(jié)構(gòu)體系上增減某些臨時荷載。對于其中影響較大的荷載，要根據(jù)施工單位提供的數(shù)據(jù)及施工控制組成員現(xiàn)場調(diào)查分析，將這些荷載進行量化模擬，反映在施工控制的實時計算中，以便對施工控制的指標進行及時的修正，作為施工階段中分析各種誤差產(chǎn)生原因的重要因素。這些荷載有：a） 施工過程中施工機具荷載的變化；b） 主梁施工現(xiàn)場臨時堆放的機具、材料等；c） 施工過程中對結(jié)構(gòu)的臨時或意外約束。(3) 實際施工中的截面幾何參數(shù)主要是指對主梁斷面幾何尺寸的測定，主梁斷面的幾何誤差對結(jié)

17、構(gòu)體系的影響表現(xiàn)為對主梁恒載和主梁剛度的影響，施工中對此部分的監(jiān)控是為了使施工控制計算能更準確地反映主梁的撓度變化。主梁截面尺寸數(shù)據(jù)在施工過程中（混凝土澆筑后）進行采集。1.3.4 施工控制中的實時測量(1) 建立實時測量體系及其信息傳遞體系施工控制過程實際上是一個信息的采集、處理、反饋的過程。從施工現(xiàn)場采集的信息除了現(xiàn)場測試的參數(shù)以外，大量的是現(xiàn)場的實時測量的數(shù)據(jù)。在施工控制中所關(guān)心的是下列三大類實時測量數(shù)據(jù)。 物理測量：包括施工時間、梁段溫度等； 線形測量：主梁線形； 力學(xué)測量：主梁應(yīng)力。這部分數(shù)據(jù)的準確采集、及時傳遞是施工控制工作有效進行的保障。為此應(yīng)根據(jù)施工的具體特點制定出一系列施工控

18、制表格。每階段完成后，由施工單位和監(jiān)控單位共同完成標高測量，并由監(jiān)控單位對數(shù)據(jù)進行實時分析，對其中一些可疑數(shù)據(jù)及時進行復(fù)測。施工控制采用現(xiàn)場測試參數(shù)和實時測量數(shù)據(jù)進行計算分析，將結(jié)果以指令的形式發(fā)布于施工控制表格中指導(dǎo)施工單位進行下一步施工。(2) 物理測量 時間測量懸臂施工橋梁施工各工序完成時間的數(shù)據(jù)在施工控制計算中直接影響到對混凝土收縮徐變的計算。在設(shè)計計算中這部分數(shù)據(jù)只能按通常施工水平進行估計。而施工控制計算進行的是實時計算，必須按實際的施工時間進行跟蹤計算。時間的測量按年、月、日來計量，由此可得到各關(guān)鍵施工工序的周期。 溫度測量溫度變化對本橋結(jié)構(gòu)的受力與變形影響很大，對應(yīng)力及位移的測試

19、結(jié)果也有較大的影響，因此，在橋梁施工過程中需對結(jié)構(gòu)的溫度進行監(jiān)測，尋求合適的梁段澆筑及合攏時間，修正實測的結(jié)構(gòu)狀態(tài)的溫度效應(yīng)。(3) 線形測量主梁的線形測量是指用測量儀器對主梁各塊件控制點的標高測量。主梁的線形測量以全橋線形通測和階段塊件標高測量相結(jié)合。在每次完成一個梁段的混凝土澆筑和預(yù)應(yīng)力張拉工作后對已成梁段的標高進行通測。混凝土澆筑之后的頂板測點標高及該施工梁段的底模標高變化量可以反映出掛籃變形和結(jié)構(gòu)的變形量，預(yù)應(yīng)力張拉后對梁體標高的變化量為預(yù)應(yīng)力的效應(yīng)，這些數(shù)據(jù)是進行施工控制分析的最重要的因素之一。(4) 應(yīng)力測量在混凝土澆筑前將弦式鋼筋應(yīng)力計埋入梁體混凝土內(nèi)，在每個施工階段利用應(yīng)力測量

20、儀器測量各應(yīng)力測量截面的應(yīng)力變化情況，混凝土澆筑后的梁體應(yīng)力變化可以反映出新澆段混凝土的重量，預(yù)應(yīng)力張拉前后的應(yīng)力增量可以反映出預(yù)應(yīng)力的實際施加情況。施工階段中的應(yīng)力測量可以為梁體的安全起到監(jiān)測作用，為橋梁的安全預(yù)警系統(tǒng)。1.3.5 施工控制體系為有效地開展施工監(jiān)控工作，在石黃跨線橋連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控中需要建立如圖1-2所示的施工監(jiān)控體系。施工體系張拉預(yù)應(yīng)力掛籃前移(下階段鋼筋)施工現(xiàn)場設(shè)計體系設(shè)計計算設(shè)計指定參數(shù)砼容重、彈模塊件重量、尺寸施工荷載偶然荷載現(xiàn)場測試體系實時測量體系應(yīng)力測量線型測量溫度時間主梁線型物理測量力學(xué)測量施工控制預(yù)測計算施工控制實時計算施工控制計算體系計算核對實測值現(xiàn)場測

21、試參數(shù)參數(shù)識別、修正施工控制計算參數(shù)施工控制計算值比較修正量計算分析發(fā)布施工控制指令下階段施工資料：立模標高預(yù)告及掛籃變形量預(yù)測圖1-2 石黃跨線橋連續(xù)梁橋施工監(jiān)控體系1.4 施工控制基本理論在石黃跨線橋連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控中，對梁體線形、應(yīng)力進行重點控制。在控制過程中，監(jiān)控方采用自適應(yīng)控制法對本橋進行線形控制，采用最小二乘法對結(jié)構(gòu)參數(shù)進行調(diào)整、估計。1.4.1 連續(xù)梁橋施工控制的特點本橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋部分在懸臂施工階段是靜定結(jié)構(gòu)，合攏過程中如不施加額外的壓重，成橋后內(nèi)力狀態(tài)一般不會偏離設(shè)計值很多，因此連續(xù)梁橋施工控制的主要目標是控制主梁的線形。對于混凝土連續(xù)梁橋，若已施工梁段上出現(xiàn)誤差，

22、除張拉預(yù)備預(yù)應(yīng)力束外，基本沒有調(diào)整的余地，且這一調(diào)整量也是非常有限的，而且對梁體受力不利。因此，一旦出現(xiàn)線形誤差，誤差將永遠存在，對未施工梁段可以通過立模標高調(diào)整已施工梁段的殘余誤差，如果殘余誤差較大，則調(diào)整需經(jīng)過幾個梁段才能完成。根據(jù)上述分析，懸臂澆筑連續(xù)梁橋施工中標高控制的特點是，已完成梁段的誤差無法調(diào)整，而未完成梁段的立模標高只與正裝模擬計算有關(guān)，與已完成梁段的誤差基本無關(guān)。因此，在圖1-3自適應(yīng)施工控制原理圖中的下半環(huán)，即控制量反饋計算，在連續(xù)梁施工控制中一般不起作用。同時，上半環(huán)，即參數(shù)估計及對計算模型的修正就顯得尤為重要，只有與實際施工過程相吻合的計算模型計算出的預(yù)報標高才是可實現(xiàn)

23、的。1.4.2 自適應(yīng)施工控制系統(tǒng)對于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，施工中每個工況的受力狀態(tài)達不到設(shè)計所確定的理想目標的重要原因是有限元計算模型中的計算參數(shù)取值，主要是混凝土的彈性模量、材料的比重、徐變系數(shù)等，與施工中的實際情況有一定的差距。要得到比較準確的控制調(diào)整量，必須根據(jù)施工中實測到的結(jié)構(gòu)反應(yīng)修正計算模型中的這些參數(shù)值，以使計算模型在與實際結(jié)構(gòu)磨合一段時間后，自動適應(yīng)結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)規(guī)律。在閉環(huán)反饋控制的基礎(chǔ)上，再加上一個系統(tǒng)參數(shù)辯識過程，整個控制系統(tǒng)就成為自適應(yīng)控制系統(tǒng)。圖1-3為自適應(yīng)控制的原理圖。圖1-3 自適應(yīng)施工控制基本原理當(dāng)結(jié)構(gòu)測量到的受力狀態(tài)與模型計算結(jié)果不相符時，把誤差輸入到參數(shù)識別算

24、法中去調(diào)節(jié)計算模型的參數(shù)，使模型的輸出結(jié)果與實際測量到的結(jié)果相一致。得到修正的計算模型參數(shù)后，重新計算各施工階段的理想狀態(tài)，按照上述反饋控制方法對結(jié)構(gòu)進行控制。這樣，經(jīng)過幾個工況的反復(fù)辨識后，計算模型就基本上與實際結(jié)構(gòu)相一致了，在此基礎(chǔ)上可以對施工狀態(tài)進行更好的控制。對于采用懸臂拼裝或懸臂澆筑的橋梁，主梁在墩頂附近的相對線剛度較大，變形較小，因此，在控制初期，參數(shù)不準確帶來的誤差對全橋線形的影響較小，這對于上述自適應(yīng)控制思路的應(yīng)用是非常有利的。經(jīng)過幾個節(jié)段的施工后，計算參數(shù)已得到修正，為跨中變形較大的節(jié)段的施工控制創(chuàng)造了良好的條件。1.4.3 參數(shù)識別在本橋的施工控制中按照自適應(yīng)控制思路，采用

25、“最小二乘法”進行參數(shù)識別和誤差分析，其基本方法是：當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂施工到某一階段時，測得已施工梁段懸臂端個階段的撓度為：設(shè)原定理想狀態(tài)的梁體理論計算撓度為：上述兩者有誤差量：若記待識別的參數(shù)誤差為：由引起的各階段撓度誤差為：式中：參數(shù)誤差到的線性變換矩陣。殘差：方差：將上式配成完全平方的形式：+當(dāng)時，即0時，上述不等式中的等號成立，此時達到最小，因此的最小二乘估計為：引入加權(quán)矩陣：有： 在連續(xù)梁橋懸臂施工的高程控制中，可以由結(jié)構(gòu)性能計算出，按工程條件定義，由箱梁階段標高觀測得到撓度實測值，計算，最后獲得參數(shù)誤差估計值，根據(jù)參數(shù)誤差對參數(shù)進行修正。1.4.4 石黃跨線橋連續(xù)梁橋施工監(jiān)控

26、實施流程施工控制按照施工量測識別修正預(yù)告施工的循環(huán)過程，其實質(zhì)就是使施工按照預(yù)定的理想狀態(tài)順利推進。由于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，所以，對本橋進行施工控制的核心任務(wù)就是對各種誤差進行分析、識別、調(diào)整，對結(jié)構(gòu)未來狀態(tài)做出預(yù)測。對于本橋，由于在梁段澆筑完成后，除張拉預(yù)備預(yù)應(yīng)力索外，基本沒有調(diào)整的余地，而只能針對已有誤差在下一未澆筑梁段的立模標高上做出調(diào)整，所以，要保證本橋控制目標的實現(xiàn)，最根本的就是對立模標高做出盡可能準確的預(yù)測，依靠預(yù)測控制。鑒于本橋已完成階段的不可控性以及施工中對線形誤差的糾正措施的有限性，控制誤差的發(fā)生就顯得極為重要，所以施工中采用自適應(yīng)控制法

27、對其進行控制?；舅悸窞楫?dāng)結(jié)構(gòu)的實測狀態(tài)與模型計算結(jié)果不符時，通常將誤差輸入到參數(shù)辨別算法中去調(diào)整計算模型的參數(shù)，使模型的輸出結(jié)果與實測結(jié)果一致，得到修正的計算模型參數(shù)后，重新計算各施工階段的理想狀態(tài)，經(jīng)過幾個階段的反復(fù)識別后，計算模型就基本與實際結(jié)構(gòu)一致，從而對施工過程進行有效控制。石黃跨線橋連續(xù)梁橋自適應(yīng)施工控制流程圖如圖1-4所示。前期結(jié)構(gòu)計算分析預(yù)告變位和立模標高施工測量誤差分析修改計算參數(shù)結(jié)構(gòu)計算主梁標高、懸臂端撓度、有效預(yù)應(yīng)力、溫度、彈性模量、收縮徐變系數(shù)主梁標高誤差預(yù)應(yīng)力張拉誤差彈性模量誤差溫度影響徐變影響計算圖式誤差圖1-4 石黃跨線橋連續(xù)梁橋自適應(yīng)施工控制方法流程圖；第二章

28、施工監(jiān)控結(jié)構(gòu)分析2.1 結(jié)構(gòu)分析依據(jù)石黃跨線橋連續(xù)梁橋施工控制計算的主要計算參數(shù)根據(jù)石黃跨線橋連續(xù)梁橋施工圖的資料，并結(jié)合施工單位提出的主梁施工方案來確定。在主梁施工開始之前進行施工控制的初步計算，在施工開始初期根據(jù)初步計算結(jié)果對梁的線形和內(nèi)力進行控制。在主梁施工開始后，對主梁進行施工過程中的跟蹤計算分析，跟蹤計算中的各類參數(shù)按照施工中的實際情況考慮。2.2 結(jié)構(gòu)分析參數(shù)2.2.1 荷載 恒載：按設(shè)計圖提供的尺寸，并根據(jù)施工現(xiàn)場采集的參數(shù)進行必要的修正，考慮結(jié)構(gòu)梁體自重N=25kN/m3；二期恒載52kN/m和臨時荷載，并考慮了橋面排水坡部分對結(jié)構(gòu)重量和剛度的影響； 溫度及混凝土收縮、徐變影響

29、：計算中按規(guī)范考慮了結(jié)構(gòu)局部溫差效應(yīng)及考慮混凝土實際加載齡期的收縮、徐變的影響； 預(yù)應(yīng)力：按規(guī)范計入預(yù)應(yīng)力損失,按設(shè)計圖分階段進行張拉。2.2.2材料特性計算中所采用的主要材料特性值見表2-1。表2-1 計算所用材料特性材料類型彈性模量（MPa）線膨脹系數(shù)容重（KN/m3）混凝土抗壓標準強度（MPa）混凝土抗拉標準強度（MPa）混凝土C553.55E40.000012533.53.10鋼絞線1.95E50.00001278.5-其中，混凝土的彈性模量、鋼絞線的彈性模量取自鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(TB10002.3-2005)。2.2.3 混凝土收縮、徐變參數(shù)混凝土收縮、徐

30、變參數(shù)按照規(guī)范取值。2.2.4 預(yù)應(yīng)力鋼束縱向預(yù)應(yīng)力鋼束彈性模量取自表2-1的試驗結(jié)果，摩阻損失參數(shù)取自現(xiàn)場摩阻試驗，其余參考規(guī)范及設(shè)計圖取值。2.2.5 混凝土加載齡期及外部環(huán)境計算考慮外界環(huán)境為野外一般條件，每個懸臂現(xiàn)澆梁段的加載齡期為7天。在施工程中，混凝土加載齡期等參數(shù)可能與實際情況不符，將根據(jù)實際情況進行調(diào)整。2.2.6 掛籃重量掛籃按照60t考慮，邊跨合攏段吊籃按照37.5t，邊跨合攏段吊籃按照34.3t考慮。2.3 計算方法及計算模型根據(jù)設(shè)計圖反映的內(nèi)容，對全橋總體結(jié)構(gòu)建立能反映施工荷載的有限元模型，對該橋進行了正裝分析，得到各階段主梁變形狀態(tài)。計算模型中根據(jù)懸臂施工梁段的劃分、

31、支點、跨中、截面變化點等控制截面將全橋劃分為93個結(jié)點和74個單元。全橋總體計算模型如圖2-1所示。 () 三維圖 () 立面圖圖2-1 石黃跨線橋(40+65+40)m連續(xù)梁橋計算模型（從左至右分別為10#、11#、12#、13#墩）2.4 主梁施工階段劃分根據(jù)設(shè)計圖紙所示施工階段及需完成工作將本橋劃分為32個施工階段，各施工階段的施工工期、施工工作內(nèi)容及施工階段累計撓度值如表2-2所示，其中由于橋梁結(jié)構(gòu)對稱，所以在表2-2中的懸臂施工階段累計撓度值僅以11#墩和12#墩為例。表2-2 施工階段劃分表階段號施工工期（天）工作內(nèi)容施工階段累計撓度值（mm）（左邊為11#墩，右邊為12#墩）18

32、7澆筑橋墩及0#塊混凝土21張拉0#塊預(yù)應(yīng)力32在0#塊上拼裝1#掛藍47澆筑1#塊混凝土51張拉1#塊預(yù)應(yīng)力62拆除支架，在1#塊上拼裝2#掛藍77澆筑2#塊混凝土81張拉2#塊預(yù)應(yīng)力92在2#塊上拼裝3#掛藍107澆筑3#塊混凝土111張拉3#塊預(yù)應(yīng)力122在3#塊上拼裝4#掛藍137澆筑4#塊混凝土141張拉4#塊預(yù)應(yīng)力152在4#塊上拼裝5#掛藍167澆筑5#塊混凝土171張拉5#塊預(yù)應(yīng)力182在5#塊上拼裝6#掛藍197澆筑6#塊混凝土201張拉6#塊預(yù)應(yīng)力212在6#塊上拼裝7#掛藍227澆筑7#塊混凝土231張拉7#塊預(yù)應(yīng)力242在7#塊上拼裝邊跨掛藍252張拉澆筑好的邊跨合攏段

33、混凝土261安放中跨合攏段掛籃271拆除臨時固結(jié)297張拉澆筑好的中跨合攏段混凝土301拆除中跨合攏段掛籃3160二期荷載鋪裝階段323650運營階段2.5、主梁施工階段撓度分析根據(jù)施工圖要求考慮混凝土收縮徐變時間為成橋后10年。恒載作用下各梁段控制點各施工階段累計撓度值見表2-3所示，表中撓度值為各觀測點相對于墩頂?shù)膿隙?，撓度值以向上為正。?-3各梁段控制點各施工階段累計撓度值階段節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點123456789101112131415161718-0.590.460.590.951.080#塊-2.69-0.880.150.350

34、.640.79-0.171#塊-5.12-2.46-0.890.090.290.580.780.062#塊-7.23-4.42-2.21-0.860.030.250.520.810.323#塊-8.3-5.93-3.8-1.98-0.82-0.020.20.470.870.574#塊-6.73-5.96-4.66-3.19-1.73-0.78-0.080.150.430.960.95#塊-11.15-9.55-8.09-6.16-4.13-2.25-1.02-0.150.10.360.730.416#塊0.990-1.37-3.38-6.06-21.86-18.34-14.72-11.7-8.

35、5-5.52-2.98-1.34-0.230.060.30.47-0.237#塊0.990-1.37-3.38-6.06-6.91-7.47-7.23-6.57-5.2-3.59-2.01-0.97-0.210.070.340.910.86邊跨合攏-0.0300.10.491.842.774.415.295.475.324.843.982.740.860.07-0.71-2.7-4.85拆除臨時固結(jié)-0.1400.260.932.874.096.187.37.527.246.515.33.621.120.06-1.01-3.69-6.4中跨合攏0.260-0.35-0.77-1.18-1.21

36、-1.11-1.15-1.19-1.06-0.82-0.56-0.35-0.110.070.311.11.67二期恒載000000000000000000說明：1、表中單位以mm計；2、表中數(shù)據(jù)為梁段前端數(shù)值；3、假定橋面設(shè)計標高為0。續(xù)表2-3各梁段控制點各施工階段累計撓度值階段節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點1920212223242526272829303132333435361.070.940.590.460#塊-0.180.780.640.350.161#塊-1.99-2.010.050.770.580.300.092#塊-1.30-3.96-

37、3.98-1.310.310.800.520.250.043#塊-0.64-2.61-5.17-5.19-2.63-0.650.560.860.470.20-0.024#塊0.08-1.20-2.66-3.84-3.86-2.68-1.220.070.890.950.430.15-0.085#塊-0.82-2.65-4.74-6.60-7.69-7.72-6.63-4.76-2.67-0.830.400.730.360.10-0.156#塊-2.08-4.83-8.14-11.53-14.62-16.83-16.87-14.65-11.55-8.16-4.84-2.09-0.240.470.2

38、90.06-0.237#塊0.01-1.33-2.77-3.76-3.41-1.50-1.53-3.44-3.78-2.79-1.34-0.000.850.910.340.07-0.20邊跨合攏-7.78-11.20-14.70-17.73-19.70-20.09-20.10-19.71-17.73-14.70-11.20-7.79-4.85-2.70-0.710.070.86拆除臨時固結(jié)-9.90-13.88-17.94-21.53-24.14-25.15-25.17-25.15-24.14-21.53-17.94-13.88-9.90-6.40-3.69-1.010.061.12中跨合攏2

39、.032.222.322.482.772.932.942.932.772.482.322.222.031.671.100.310.07-0.11二期恒載-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00續(xù)表2-3各梁段控制點各施工階段累計撓度值階段節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點節(jié)點37383940414243444546474849-0.580#塊-0.87-2.681#塊-0.88-2.45-5.102#塊-0.85-2.20-4.40-7.20

40、3#塊-0.81-1.97-3.79-5.90-8.264#塊-0.77-1.72-3.18-4.63-5.92-6.685#塊-1.01-2.24-4.11-6.13-8.05-9.50-11.096#塊-1.33-2.97-5.50-8.47-11.66-14.66-18.28-21.80-6.01-3.36-1.360.000.987#塊-0.96-1.99-3.57-5.17-6.53-7.18-7.41-6.85-6.01-3.36-1.360.000.98邊跨合攏2.743.994.845.335.495.314.432.801.860.500.100.00-0.04拆除臨時固結(jié)3

41、.625.306.517.257.537.326.204.122.890.940.270.00-0.14中跨合攏-0.35-0.55-0.81-1.05-1.17-1.13-1.09-1.18-1.16-0.76-0.350.000.26二期恒載-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00-0.002.6、主梁各截面預(yù)拱度設(shè)置 各測點預(yù)設(shè)撓度理論值見表2-4表2-4 各截面預(yù)拋高(mm)節(jié)點號至梁端距離(m)恒載撓度(f1)1/2靜活載撓度（f2）預(yù)拋高(f)備 注100.99-0.14-0.85梁端20.600010

42、#墩支座31.5-1.37-0.311.68邊跨現(xiàn)澆段43-3.38-0.864.24邊跨現(xiàn)澆段56.42-6.06-2.038.09邊跨合攏段68.42-21.86-2.6024.4611#墩7#塊 左712.42-11.15-3.4314.5811#墩6#塊左816.42-6.73-3.7410.4711#墩5#塊左919.92-8.3-3.5711.8711#墩4#塊左1023.42-7.23-3.1410.3711#墩3#塊左1126.92-5.12-2.567.6811#墩2#塊左1230.42-2.69-1.904.5911#墩1#塊左1333.92-0.59-1.201.7911

43、#墩0#塊左1438.170.46-0.35-0.1111#墩0#塊左1539.920.59-0.03-0.5611#墩支座1641.670.95-0.50-0.4511#墩0#塊右1745.921.08-1.760.6811#墩0#塊右1849.42-0.17-2.883.0511#墩1#塊右1952.92-1.99-4.076.0611#墩2#塊右2056.42-3.96-5.289.2411#墩3#塊右2159.92-5.17-6.4611.6311#墩4#塊右2263.42-3.84-7.5211.3611#墩5#塊右2367.42-7.69-8.4716.1611#墩6#塊右2471

44、.42-16.83-8.9325.7611#墩7#塊右2673.42-16.87-8.9325.8012#墩7#塊左2777.42-7.72-8.4716.1912#墩6#塊左2881.42-3.86-7.5211.3812#墩5#塊左2984.92-5.19-6.4611.6512#墩4#塊左3088.42-3.98-5.289.2612#墩3#塊左3191.92-2.01-4.076.0812#墩2#塊左3295.42-0.18-2.883.0612#墩1#塊左3398.921.07-1.762.8312#墩0#塊左34103.170.94-0.50-0.4412#墩0#塊左35104.9

45、20.59-0.03-0.5612#墩支座36106.670.46-0.35-0.1112#墩0#塊右37110.92-0.58-1.201.7812#墩0#塊右38114.42-2.68-1.904.5812#墩1#塊右39117.92-5.10-2.567.6612#墩2#塊右40121.42-7.20-3.1410.3412#墩3#塊右41124.92-8.26-3.5711.8312#墩4#塊右42126.42-6.68-3.7410.4212#墩5#塊右43132.42-11.09-3.4314.5212#墩6#塊右44136.42-21.08-2.6024.4212#墩7#塊右45

46、138.42-6.01-2.038.04邊跨合攏段46141.84-3.36-0.864.22邊跨現(xiàn)澆段47143.34-1.36-0.311.67邊跨現(xiàn)澆段48144.2400013#墩支座49144.840.98-0.14-0.84邊跨現(xiàn)澆段注：1、總預(yù)拋高f=f1f2，合計欄中正號表示向上設(shè)置預(yù)拋高；2 表中沒有節(jié)點25，這是由于該節(jié)點屬于中跨合攏段的中點；3、表中預(yù)拋高未考慮掛籃彈性變形；4、表中預(yù)拋高未考慮橋墩沉降變形。2.7 梁體內(nèi)力計算結(jié)果成橋階段梁體上下緣正應(yīng)力列于圖2-4。應(yīng)力以受壓為正，受拉為負。（a） 上緣正應(yīng)力（b） 下緣正應(yīng)力圖2-4 梁體上下緣正應(yīng)力由圖2-4可以看

47、出，成橋階段梁體上下緣應(yīng)力均為壓應(yīng)力，滿足運營階段的應(yīng)力要求。成橋階段石黃跨線橋連續(xù)梁橋梁部結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖如圖2-5圖2-7所示。圖2-5 石黃跨線橋連續(xù)梁橋成橋階段彎矩圖圖2-6石黃跨線橋連續(xù)梁橋成橋階段軸力圖（軸力以受壓為正，受拉為負）圖2-7石黃跨線橋連續(xù)梁橋成橋階段剪力圖第五章 施工監(jiān)控結(jié)論對石黃跨線橋（40+65+40）m連續(xù)梁橋進行了施工監(jiān)控，對施工過程中主梁的線形和應(yīng)力進行了重點控制，主要結(jié)論如下。5.1 線形控制結(jié)論施工監(jiān)控過程中，應(yīng)用了自適應(yīng)控制理論及灰色預(yù)測理論進行標高控制，在施工過程中，根據(jù)實測結(jié)果與計算結(jié)果的對比，調(diào)整了計算模型的混凝土自重、預(yù)應(yīng)力張拉效應(yīng)、結(jié)構(gòu)收縮徐變效應(yīng)

48、，使得各階段結(jié)構(gòu)的實測位移和計算位移基本接近。主要監(jiān)控結(jié)論如下。（1） 成橋階段所有節(jié)點標高與設(shè)計線形的誤差均在1.0厘米以內(nèi)，滿足控制目標要求；成橋線形平順，能保證后期鋪設(shè)橋面系的要求，滿足設(shè)計及施工規(guī)范要求。說明本橋懸臂階段的立模標高合理，準確地預(yù)測了本橋各施工階段梁體發(fā)生的位移。（2） 各施工階段梁體實際發(fā)生的位移與理論位移接近，說明施工監(jiān)控所采用的計算模型及計算參數(shù)能反映該橋的實際狀況。對于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，在施工監(jiān)控初期，應(yīng)針對連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)特點、施工組織方案，提出有針對性的線形控制方案，選擇適當(dāng)?shù)氖┕た刂品椒?，建立施工控制體系。對于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁，可采用自適應(yīng)可控制方法進

49、行施工控制，并采用灰色理論等方法對梁體撓度和預(yù)拱度進行輔助預(yù)測。5.2 應(yīng)力控制結(jié)論在本橋的應(yīng)力監(jiān)控中主要進行了以下工作：（1） 介紹了應(yīng)力監(jiān)測斷面的選擇，應(yīng)力計布置等，可為同類型工程參考；分析了應(yīng)力監(jiān)測過程中應(yīng)力測試結(jié)果的影響因素，并討論了減小這些因素影響的措施，并應(yīng)用在應(yīng)力監(jiān)測中；（2）實測結(jié)果表明，混凝土的收縮、徐變對測試結(jié)果有較大影響，討論了從應(yīng)力測試數(shù)據(jù)中扣除收縮、徐變影響的方法，并對實測數(shù)據(jù)進行了分析，并根據(jù)理論分析編制了應(yīng)力監(jiān)控中實測應(yīng)力的處理程序；（3） 各測試斷面混凝土實際應(yīng)力（實測數(shù)據(jù)扣除混凝土收縮徐變等的影響后）與理論數(shù)據(jù)的對比結(jié)果表明，各斷面應(yīng)力測點的應(yīng)力增長趨勢與理論

50、趨勢相同，成橋階段梁體各測試斷面實際應(yīng)力與理論應(yīng)力基本一致；（4） 混凝土的收縮、徐變對測試結(jié)果有較大的影響，在實測數(shù)據(jù)的分析中需扣除此部分影響，分析結(jié)果表明，由混凝土的收縮、徐變引起的結(jié)構(gòu)非受力部分應(yīng)變可占到全部應(yīng)變的30%40%；（5） 在扣除混凝土的收縮、徐變引起的非受力應(yīng)變過程中，采用了一些理論公式，如混凝土收縮、徐變模式，實際應(yīng)力與理論計算應(yīng)力也存在一些誤差；由處理后數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)在設(shè)定初值后的幾周內(nèi)，截面實測壓應(yīng)力大于理論應(yīng)力，分析原因，可能是由于混凝土在前幾周發(fā)生的收縮徐變量較理論收縮徐變模式大，而大部分測試斷面成橋狀態(tài)的壓應(yīng)力小于理論應(yīng)力，可能是由于實際混凝土收縮徐變的終極值較理論值小，若按照理論收縮徐變量扣除，會造成結(jié)果偏?。唬?） 實測應(yīng)力結(jié)果表明，橋梁各截面實測應(yīng)力與理論應(yīng)力接近，各截面均有一定的壓應(yīng)力儲備，