大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)施工監(jiān)控報告

1、與研告四川華騰公公路試驗驗檢測有有限責(zé)任任公司二OO七年年十月委托單位：四川華華電雜古古腦水電電開發(fā)有有限責(zé)任任公司地 址：四四川省成成都市蜀蜀漢路5530號號設(shè)計單位：四川省省林業(yè)勘勘察設(shè)計計研究院院監(jiān)理單位：四川省省公路工工程咨詢詢監(jiān)理事事務(wù)所施工單位: 中鐵十十九局集集團(tuán)國道道3177線獅子坪坪電站庫庫區(qū)公路路改建工工程項目目部檢測單位：四川華華騰公路路試驗檢檢測有限限責(zé)任公公司資質(zhì)證書等等級： 交交 通通 乙乙 級級資質(zhì)證書編編號：交交（川公公）工檢檢證字第第（0116）號號計量證書編編號：（220066）量認(rèn)認(rèn)（2000622300070PP）號報告編寫人人：報告審核人人：報告批準(zhǔn)人

2、人：主要檢測人人員：邢邢兵、楊楊磊、聶聶鵬瀟聲 明1、本檢測測報告為為社會提提供公證證數(shù)據(jù)。2、檢測報報告無“四川華華騰公路路試驗檢檢測有限限責(zé)任公公司試驗驗檢測報報告專用用章（11）”印章和和計量認(rèn)認(rèn)證“CMAA”印章無無效。3、復(fù)制報報告未重重新加蓋蓋“四川華華騰公路路試驗檢檢測有限限責(zé)任公公司試驗驗檢測報報告專用用章（11）”印章和和計量認(rèn)認(rèn)證“CMAA”印章無無效。4、檢測報報告無報報告編寫寫人、審審核人、批批準(zhǔn)人簽簽字無效效。5、報告涂涂改、換換頁、無無騎縫章章，無效效。6、對檢測測報告若若有異議議或服務(wù)務(wù)質(zhì)量存存在問題題，應(yīng)于于收到報報告之日日起十日日內(nèi)向公公司提出出。7、報告涉涉

3、及內(nèi)容容和結(jié)果果僅對檢檢測項目目負(fù)責(zé)。檢測單位：四川華華騰公路路試驗檢檢測有限限責(zé)任公公司地 址：四四川省郫郫縣現(xiàn)代代工業(yè)港港南區(qū)西西源大道道22229號電 話： 13443800439988聯(lián) 系 人人： 邢邢 兵兵郵政編碼： 61117330感 謝 辭辭感謝國道3317線線獅子坪坪電站庫庫區(qū)公路路改建工工程指揮揮部對本本項目的的資助！感謝國道3317線線獅子坪坪電站庫庫區(qū)公路路改建工工程監(jiān)理理部監(jiān)理理工程師師對監(jiān)控控實施工工作的支支持！感謝中鐵十十九局集集團(tuán)國道道3177線獅子子坪電站站庫區(qū)公公路改建建工程項項目部的的領(lǐng)導(dǎo)及及技術(shù)人人員的合合作！感謝四川省省林業(yè)勘勘察設(shè)計計研究院院設(shè)計人人

4、員的技技術(shù)協(xié)作作！7子站公建橋監(jiān)控究目 錄錄任務(wù)來源及及工程概概況 1.1 任務(wù)的的主要研究究目標(biāo) 11 1.2 任務(wù)的的主要研研究內(nèi)容容 1 1.3 工程概概況 11施工監(jiān)控的的目的與與內(nèi)容 2.1 施工監(jiān)監(jiān)測的目目的與內(nèi)內(nèi)容 3 2.2 施工控控制的目目的與內(nèi)內(nèi)容 4 2.3 施工控控制步驟驟 4施工控制的的理論與與方法 3.1 施工控控制方法法的概述述 6 3.2 施工控控制計算算的一般般原則 6 3.3 九架棚棚大橋施施工控制制計算模模型 7 3.4 施工控控制的計計算方法法 7 3.5 誤差分分析 11 3.6 九架棚棚大橋施施工控制制流程圖圖 24施工控制的的組織管管理系統(tǒng)統(tǒng) 4.

5、1 施工控控制的組組織管理理的重要要性 255 4.2 組織機機構(gòu)及其其職責(zé) 255 4.3 組織管管理系統(tǒng)統(tǒng)流程 26主梁應(yīng)力觀觀測與控控制 5.1 測量儀儀器的選選擇 277 5.2 測點的的布置 277 5.3 應(yīng)力力計的埋埋設(shè) 228 5.4 應(yīng)力力觀測的的結(jié)果 228主梁線形控控制與調(diào)調(diào)整 6.1 施工過過程中梁梁段標(biāo)高高控制結(jié)結(jié)果 400 6.2 合龍后橋橋面標(biāo)高高 40 6.3 主橋全橋橋合龍后橋橋面線形形調(diào)控結(jié)結(jié)果 447 6.4 全橋橋竣工橋橋面標(biāo)高高觀測結(jié)結(jié)果 552結(jié)論 544參考文獻(xiàn) 55附錄一：九九架棚大大橋施工工過程的的理論受受力變形形分析556附錄二：九九架棚大大

6、橋箱梁梁各施工工段理論論計算預(yù)預(yù)拱度669四川華騰公路試驗檢測有限責(zé)任公司 九架棚大橋監(jiān)測與控制研究報告 PAGE 717子站公建橋監(jiān)控究一、任務(wù)來來源及工工程概況況11 任任務(wù)的主要研究究目標(biāo)“九架棚大大橋施工工監(jiān)測與與控制”課題的的主要研究究目標(biāo)是是根據(jù)九九架棚大大橋主梁梁懸臂澆澆筑的施施工方案案提出的的一套合合理的施施工監(jiān)測測與控制制方法，保保證九架架棚大橋橋主橋順順利合攏攏，合攏攏段兩端端懸臂端端撓度的的偏差不不大于20mmm，合合攏后橋橋面線形形良好。其其研究成成果也可可滿足其其它懸臂臂澆筑（拼拼裝）施施工的橋橋梁施工工監(jiān)測與與控制的的要求。12 任任務(wù)的主主要研究究內(nèi)容本課題的研研

7、究內(nèi)容容包括：主要施施工監(jiān)控控方法的的研究和和監(jiān)測系系統(tǒng)的建建立，施施工控制制軟件的的開發(fā)，對對主橋?qū)崒嵤┛刂浦频葞讉€個方面。本課題自2006年9月開題，進(jìn)行了一年多的研究工作，于2007年10月順利地完成了各項工作。在這一年多的時間里，本課題小組在施工現(xiàn)場一直保持5人以上的研究人員，經(jīng)過課題小組成員團(tuán)結(jié)而又行之有效的研究工作，最終取得了施工控制的預(yù)期目標(biāo)。在施工監(jiān)控控過程中中本課題題小組主主要做了了以下的的工作：橋梁模模型的建建立與理理論分析析、施工工監(jiān)測與與試驗、主主梁線性性控制與與調(diào)整等等，在課課題小組組的不懈懈努力和和各個方方面的大大力支持持下，監(jiān)監(jiān)控工作作取得了了圓滿的的成功。13

8、工工程概況況九架棚大橋橋位于獅獅子坪電電站庫區(qū)區(qū)九架棚棚溝，為為橫跨九九架棚溝溝的一座座大橋，橋橋梁里程程K8448+8826.80K8449+0081.40，橋橋全長2254.60mm。其主主橋上部部結(jié)構(gòu)為為預(yù)應(yīng)力力混凝土土連續(xù)剛剛構(gòu)，跨跨徑設(shè)置置為666+1220+666米，全全長2552米。本橋主梁采采用單箱箱單室、雙雙向預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土箱型型斷面。箱箱梁根部部高7.0米，跨跨中及邊邊跨5.0米直直線段梁梁高2.75米米，梁高高按2次次拋物線線變化，箱箱底寬55.0米米，兩側(cè)側(cè)懸臂長長2.00米，全全寬9.0米。箱箱梁0號號塊長112.00米，在在托架上上澆注。兩兩側(cè)各有有15個個節(jié)段，

9、梁梁段數(shù)及及梁段長長度為773.00m和884.00m。全全橋共有有3個合合龍段，即即兩個邊邊跨合龍龍段和一一個中跨跨合龍段段，合龍龍段長均均為2mm，在吊吊架上澆澆注。邊邊跨現(xiàn)澆段長長5m，在在支架上上澆注。主主橋橋墩墩均采用用矩形空空心薄壁壁墩，墩墩頂橫橋橋向?qū)?5m，兩兩側(cè)按550：11向下放放坡，以以增強橫橫橋向穩(wěn)穩(wěn)定性，橋橋墩縱橋橋向?qū)?8m，縱縱橋向墩墩壁厚均均為1.2m；馬爾康康岸（11號墩）墩墩高700m，理理縣岸（22號墩）墩墩高722m；兩兩墩每隔隔9.99m左右右設(shè)置一一道0.5m厚厚的橫隔隔板。箱箱梁采用用C500混凝土土，橋墩墩采用CC40混混凝土。主橋箱梁的的兩個T

10、T構(gòu)同時時施工，采采用四對對掛籃對對稱懸澆澆施工。00號段施施工完并并待其強強度滿足足要求后后，在其其兩端安安裝掛籃籃，掛籃籃控制重重量為7700KKN，掛掛籃裝好好后進(jìn)行行預(yù)壓測測試，消消除部分分非彈性性變形，記記錄彈性性變形曲曲線，獲獲得標(biāo)高高控制數(shù)數(shù)據(jù)。每每節(jié)段施施工流程程見圖11-1。橋箱梁各節(jié)節(jié)段要求求一次澆澆注完成成，保持持對稱平平衡施工工，不對對稱重量量不大于于該梁段段底板的的自重。主主橋邊跨跨現(xiàn)澆段段在支架架上一次次連續(xù)澆澆筑完成成，預(yù)壓支支架以確確保安全全和消除除非彈性性變形，按實測測的變形形和施工工控制的的要求，確定底底模標(biāo)高高和預(yù)拱拱度。箱箱梁合龍龍是控制制全橋受受力狀態(tài)

11、態(tài)和線型型的關(guān)鍵鍵工序，首首先合龍龍兩個邊邊跨，然然后合龍龍中跨，設(shè)設(shè)計要求求合龍溫度度為1883。全橋橋按澆筑筑基礎(chǔ)、墩墩身澆筑0號塊對稱懸懸臂施工工邊跨合龍龍中跨合龍龍的順序序進(jìn)行施施工。圖1.1 主梁梁每節(jié)段段施工流流程圖二、施工監(jiān)監(jiān)控的目目的與內(nèi)內(nèi)容2.1 施施工監(jiān)測測的目的的與內(nèi)容容2.1.11 施工工監(jiān)測的的目的施工監(jiān)測是是施工監(jiān)監(jiān)控的重重要組成成部分。大大跨徑預(yù)預(yù)應(yīng)力混混凝土連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋施工工監(jiān)測的的目的就就是在懸懸臂施工工過程中中，通過過監(jiān)測主主梁結(jié)構(gòu)構(gòu)在各個個施工階階段的應(yīng)應(yīng)力和變變形，來來達(dá)到及及時了解解結(jié)構(gòu)實實際行為為的目的的。根據(jù)據(jù)監(jiān)測所所獲得的的數(shù)據(jù)，首首先確保保結(jié)

12、構(gòu)的的安全和和穩(wěn)定，其其次保證證結(jié)構(gòu)的的受力合合理和線線形平順順，為大大橋安全全、順利利地建成成提供技技術(shù)保障障。 施工監(jiān)測測的內(nèi)容容大跨徑預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)續(xù)剛構(gòu)的的主梁在在每一節(jié)節(jié)段的施施工過程程中，都都需要觀觀測箱梁梁頂面、底底面的撓撓度，為為控制分分析提供供實測數(shù)數(shù)據(jù)。同同時，在在節(jié)段立立模、混混凝土澆澆筑、預(yù)預(yù)應(yīng)力張張拉前后后，也需需要觀測測主梁撓撓度變化化和相應(yīng)應(yīng)的應(yīng)力力變化，以以便與分分析預(yù)測測值作比比較，并并為狀態(tài)態(tài)修正提提供依據(jù)據(jù)。在進(jìn)進(jìn)行這些些觀測的的同時，還還需要對對梁體的的溫度進(jìn)進(jìn)行觀測測，對混混凝土的的彈性模模量、徐徐變收縮縮系數(shù)及及容重進(jìn)進(jìn)行測試試；對于于預(yù)應(yīng)力力

13、鋼絞線線，還將將測定預(yù)預(yù)應(yīng)力管管道的摩摩阻損失失。施工工監(jiān)測的的具體內(nèi)內(nèi)容如下下：1主梁結(jié)結(jié)構(gòu)部分分設(shè)計參參數(shù)的測測定在進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計時時，結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計參參數(shù)主要要是按規(guī)規(guī)范取用用，不過過由于部部分設(shè)計計參數(shù)的的取值一一般小于于實測值值，因此此，大多多數(shù)情況況下，采采用規(guī)范范設(shè)計參參數(shù)計算算的結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力及及位移均均較實測測值大，這這對設(shè)計計是偏于于安全的的，但對對于結(jié)構(gòu)構(gòu)施工控控制來說說是不容容忽視的的偏差，因因為它將將直接影影響到成成橋后結(jié)結(jié)構(gòu)線形形及內(nèi)力力是否符符合設(shè)計計要求。因因此，應(yīng)應(yīng)對部分分主要設(shè)設(shè)計參數(shù)數(shù)提前進(jìn)進(jìn)行測定定，以便便在施工工前對部部分結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計參參數(shù)進(jìn)行行一次修修正，從從

14、而進(jìn)一一步修正正原設(shè)計計線形，為為該橋成成橋后滿滿足設(shè)計計要求奠奠定基礎(chǔ)礎(chǔ)。影響結(jié)構(gòu)線線形及內(nèi)內(nèi)力的基基本技術(shù)術(shù)參數(shù)有有很多個個，就其其對結(jié)構(gòu)構(gòu)行為影影響程度度大小而而言，可可將基本本技術(shù)參參數(shù)分為為兩大類類：主要要技術(shù)參參數(shù)與次次要技術(shù)術(shù)參數(shù)。主主要技術(shù)術(shù)參數(shù)對對結(jié)構(gòu)行行為影響響較大，次次要技術(shù)術(shù)參數(shù)對對結(jié)構(gòu)行行為影響響相對較較小。在在這些基基本技術(shù)術(shù)參數(shù)中中，有些些參數(shù)是是可以測測定的，而而另一些些則是難難以用試試驗來確確定的。在在此只考考慮主要要的、而而且可測測定的參參數(shù)。具具體測定定工作的的進(jìn)行，應(yīng)應(yīng)根據(jù)該該橋所在在的自然然環(huán)境情情況、所所用材料料情況、施施工工藝藝及工序序情況來來加以

15、測測定。需需測定的的參數(shù)如如下：（1）混凝凝土彈模模（2）混凝凝土容重重（3）混凝凝土收縮縮徐變系系數(shù)（4）材料料熱脹系系數(shù)（5）施工工臨時荷荷載2主梁結(jié)結(jié)構(gòu)變形形監(jiān)測主梁結(jié)構(gòu)變變形監(jiān)測測主要包包括： 墩及0#塊施工工完畢，懸懸澆施工工前應(yīng)測測量0#塊的竣竣工位置置。要求求測量00#塊兩端端部箱梁梁頂面共共6個點的的標(biāo)高。如如圖1所示；在每一一節(jié)段施施工完成成后（掛掛籃行走走就位后后）與下下一階段段底模標(biāo)標(biāo)高定位位前的橋橋面標(biāo)高高觀測；混凝土土澆筑前前后，預(yù)預(yù)應(yīng)力張張拉前后后，掛籃籃行走前前后的撓撓度觀測測。為了盡量減減少溫度度對觀測測的影響響，觀測測時間安安排在早早晨太陽陽出來之之前。測測量

16、儀器器一般采采用水準(zhǔn)準(zhǔn)儀、經(jīng)經(jīng)緯儀等等。在施施工過程程中，對對每一節(jié)節(jié)段需進(jìn)進(jìn)行數(shù)次次（至少少一次）的的觀測，以以便觀察察各點的的撓度及及箱梁曲曲線的變變化歷程程，以保保證箱梁梁懸臂端端的合龍龍精度及及橋面的的線形。3主梁應(yīng)應(yīng)力監(jiān)測測在大跨度連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋上，主主要測試試大橋的的橋墩和和箱梁截截面的應(yīng)應(yīng)力。一一般來說說，在橋橋墩上測測點布置置在墩底底、橫系系梁及墩墩頂截面面處。在在主橋上上，測點點布置在在懸臂根根部、LL/4，L/22等關(guān)鍵鍵截面上上。測試試儀器有有各種應(yīng)應(yīng)變儀（應(yīng)應(yīng)變片）、測測力計、應(yīng)應(yīng)變式測測力傳感感器，鋼鋼弦式應(yīng)應(yīng)力計等等。2.2 施工控控制的目目的與內(nèi)內(nèi)容2.2.11

17、施工工控制的的目的對于分節(jié)段段懸臂澆澆筑施工工的預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)續(xù)剛構(gòu)橋橋來說，施施工控制制的目的的就是根根據(jù)施工工監(jiān)測所所得的計計算參數(shù)數(shù)真實值值進(jìn)行施施工階段段計算，確確定出每每個懸澆澆節(jié)段的的立模標(biāo)標(biāo)高，并并在施工工過程中中根據(jù)施施工監(jiān)測測的成果果對誤差差進(jìn)行分分析和對對立模標(biāo)標(biāo)高進(jìn)行行調(diào)整，以以此來保保證合龍龍段兩懸懸臂端標(biāo)標(biāo)高的相相對偏差差不大于于規(guī)定值值，并且且合龍后橋橋面線形形和結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力符符合設(shè)計計要求。2.2.22 施工工控制的的內(nèi)容大跨度預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)續(xù)剛構(gòu)橋橋的施工工控制包包括兩個個方面的的內(nèi)容：變形控控制和內(nèi)內(nèi)力控制制。變形形控制是是嚴(yán)格控控制每一一節(jié)段箱箱梁

18、的豎豎向撓度度及其橫橫向偏移移，若有有偏差并并且偏差差較大時時，就必必須立即即進(jìn)行誤誤差分析析并確定定調(diào)整方方法，為為下一節(jié)節(jié)段的施施工更為為精確作作好準(zhǔn)備備工作。內(nèi)內(nèi)力控制制則是控控制主梁梁關(guān)鍵截截面的應(yīng)應(yīng)力，使使其不致致因內(nèi)力力過大而而偏于不不安全，甚甚至在施施工過程程中即造造成毀壞壞。當(dāng)然然，這兩兩項控制制內(nèi)容亦亦有所偏偏重，一一般以變變形控制制為主，同同時兼顧顧內(nèi)力控控制。對對于這一一控制原原則，基基于如下下原因： 1應(yīng)應(yīng)力反映映的是某某一截面面上某一一點的受受力情況況，而撓撓度則是是某一截截面所有有點的位位移的綜綜合反映映，因而而是某一一截面應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變變的整體體表現(xiàn)。所所以說，撓撓度

19、的控控制屬于于宏觀的的控制，而而應(yīng)力的的控制相相比之下下屬于微微觀控制制。2從量量測手段段的精度度來說，撓撓度的量量測遠(yuǎn)比比應(yīng)變的的量測容容易且易易于達(dá)到到滿意的的效果，而而應(yīng)變的的量測由由于外界界因素影影響大、測測量儀器器質(zhì)量等等原因使使量測結(jié)結(jié)果存在在著一定定的飄移移現(xiàn)象。雖然在整個個控制過過程中一一般以變變形控制制為主，應(yīng)應(yīng)力控制制為輔，但但這并不不意味著著應(yīng)力控控制可以以忽略。在在橋梁的的建筑史史上，橋橋梁變形形尚滿足足要求，但但卻由于于主梁截截面應(yīng)力力過大而而造成橋橋梁在施施工過程程中坍塌塌的沉痛痛教訓(xùn)并并非罕見見。2.3 施工監(jiān)監(jiān)控步驟驟以上分別介介紹了施施工監(jiān)測測與施工工控制的的

20、內(nèi)容及及方法，但但是在實實際的施施工監(jiān)控控過程中中，監(jiān)測測與控制制兩方面面是相輔輔相成、無無法分割割的。首首先，施施工控制制中的理理論計算算必須以以監(jiān)測得得到的實實際參數(shù)數(shù)為依據(jù)據(jù)，其誤誤差分析析更需要要根據(jù)監(jiān)監(jiān)測提供供的現(xiàn)場場具體情情況來具具體分析析；其次次，施工工控制的的效果必必須由施施工監(jiān)測測來體現(xiàn)現(xiàn)。整個個施工監(jiān)監(jiān)控的過過程如圖圖21所示。圖2.1 施工工控制框框圖三、施工控控制的理理論與方方法3.1 施工控控制方法法概述 大跨徑預(yù)預(yù)應(yīng)力混混凝土連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋的施施工采用用分階段段逐步完完成的懸懸臂施工工方法時時，結(jié)構(gòu)構(gòu)的最終終形成必必須經(jīng)歷歷一個漫漫長而又又復(fù)雜的的施工過過程。對對施

21、工過過程中每每個階段段進(jìn)行詳詳細(xì)的變變形計算算和受力力分析，是是施工控控制中最最基本的的內(nèi)容。橋橋梁施工工控制的的目的就就是確保保施工過過程中結(jié)結(jié)構(gòu)的可可靠度和和安全度度，保證證橋梁成成橋受力力狀態(tài)及及橋面線線形基本本符合設(shè)設(shè)計要求求。為了了達(dá)到施施工控制制的目的的，首先先必須通通過施工工控制計計算來確確定橋梁梁結(jié)構(gòu)施施工過程程中每個個階段在在受力和和變形方方面的理理想狀態(tài)態(tài)（施工工階段理理想狀態(tài)態(tài)），以以此為依依據(jù)來控控制施工工過程中中每個階階段的結(jié)結(jié)構(gòu)行為為，使其其最終成成橋線形形和受力力狀態(tài)滿滿足設(shè)計計要求。3.2 施工控控制計算算的一般般原則預(yù)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)續(xù)剛構(gòu)橋橋的施工工控制計計

22、算除了了必須滿滿足與實實際施工工方法相相符合的的基本條條件外，還還要考慮慮諸多相相關(guān)的其其它因素素。大體體上講，其其施工控控制計算算應(yīng)遵循循以下原原則：1施工方方案：由由于連續(xù)續(xù)剛構(gòu)橋橋的恒載載內(nèi)力與與施工方方法和架架設(shè)程序序密切相相關(guān)，施施工控制制計算前前應(yīng)首先先對施工工方法和和架設(shè)程程序作一一番較為為深入的的研究，并并對主梁梁架設(shè)期期間的施施工荷載載給出一一個較為為精確的的數(shù)值。2計算圖圖式：連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋在架架設(shè)過程程中結(jié)構(gòu)構(gòu)體系不不斷地發(fā)發(fā)生變化化，因此此在各個個施工階階段應(yīng)根根據(jù)符合合實際狀狀況的結(jié)結(jié)構(gòu)體系系和荷載載狀況選選擇正確確的計算算圖式進(jìn)進(jìn)行分析析、計算算，計算算圖式見見圖3

23、1。3結(jié)構(gòu)分分析程度度：對連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋的施施工控制制計算而而言，采采用平面面結(jié)構(gòu)分分析方法法已經(jīng)可可以滿足足實際架架設(shè)控制制的需要要。4非線性性影響：非線性性對中小小跨連續(xù)續(xù)剛構(gòu)橋橋的影響響可以忽忽略不計計，但大大跨徑連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋則必必須考慮慮非線性性的影響響，否則則計算結(jié)結(jié)果將發(fā)發(fā)生較大大偏差。5混凝土土收縮、徐徐變的影影響：基基于同樣樣的理由由，大跨跨徑連續(xù)續(xù)剛構(gòu)橋橋應(yīng)計入入混凝土土收縮、徐徐變的影影響。圖3.1 施工工控制計計算圖式式3.3 九九架棚大大橋施工工控制計計算模型型九架棚大橋橋的施工工控制主主要是在在施工過過程中，對對箱梁的的標(biāo)高及及控制截截面應(yīng)力力等狀態(tài)態(tài)進(jìn)行控控制，以

24、以實測的的設(shè)計參參數(shù)進(jìn)行行前進(jìn)分分析計算算與倒退退分析計計算，得得到各施施工階段段的預(yù)拱拱度值，從從而確定定各梁段段的立模模標(biāo)高，確確保成橋橋線形與與設(shè)計線線形吻合合。在對九架棚棚大橋各各施工節(jié)節(jié)段實施施控制時時，首先先根據(jù)設(shè)設(shè)計資料料建立平平面桿系系計算模模型對設(shè)設(shè)計進(jìn)行行復(fù)核計計算，該該工作由由設(shè)計方方和監(jiān)控控方同步步分別進(jìn)進(jìn)行。在在有限元元分析時時，將其其簡化為為平面結(jié)結(jié)構(gòu)，各各節(jié)段離離散為梁梁單元，兩兩主墩端端部為固固定支座座，兩邊邊跨端部部為活動動支座。由由于主橋橋在合龍龍前后結(jié)結(jié)構(gòu)體系系轉(zhuǎn)變，由由對稱的的單“TT”靜定定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉欠庆o定結(jié)結(jié)構(gòu)，取取單“TT”進(jìn)行行分析計計算。在

25、在施工中中，以前前進(jìn)分析析和實時時跟蹤分分析為主主，倒退退分析為為參考。前前進(jìn)分析析時，隨隨著施工工節(jié)段的的推進(jìn)，充充分考慮慮了結(jié)構(gòu)構(gòu)形式、邊邊界約束束、荷載載形式的的變化，前前期結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)生徐徐變和幾幾何位置置的改變變，其計計算結(jié)果果包括各各個施工工階段的的內(nèi)力和和位移值值（分為為不計收收縮、徐徐變影響響和計入入收縮、徐徐變影響響兩部分分）；后后退分析析計算結(jié)結(jié)果為各各個梁段段的預(yù)留留預(yù)拱度度，再由由預(yù)留預(yù)預(yù)拱度便便可計算算出立模模標(biāo)高值值。最終終的預(yù)拱拱度值見見（附表表一），立立模標(biāo)高高值見（附附表二）。九架棚大橋橋計算模模型共劃劃分成998個單單元，其中上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)劃分成成82個單單元，下

26、部劃劃分成116個單單元，如如圖32所示（GGQJSS計算圖圖示）。采采用平面面桿系軟軟件初始始計算時時，結(jié)構(gòu)構(gòu)、材料料參數(shù)均均按理想想狀態(tài)取取值：模模型中混混凝土的的容重取取26KKN/mm3，彈性性模量EE取值3.5104Mpaa，預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼絞絞線彈性性模量取取值1.9105Mpaa，張拉拉應(yīng)力控控制為113955 Mppa，摩摩阻系數(shù)數(shù)取值00.144，偏差差系數(shù)取取值0.0011，收縮縮徐變采采用老化化理論修修正算法法，徐變變終值采采用18800天天。計算算形成的的數(shù)據(jù)文文件是橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)施工控控制的基基礎(chǔ)。圖3.2 GQQJS分分析的計計算模型型圖3.4 施工控控制計算算的方法法施工

27、控制計計算方法法主要包包括：前前進(jìn)分析析法、倒倒退分析析法和無無應(yīng)力狀狀態(tài)計算算法。由由于這三三種計算算方法各各有特點點，而且且不同型型式的橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)所采用用的施工工方法也也不同，所所以對不不同型式式的橋梁梁結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)采用不不同的計計算方法法。對于于連續(xù)剛剛構(gòu)橋的的施工控控制，前前進(jìn)分析析法和后后退分析析法比較較適用，下下面對這這兩種方方法分別別進(jìn)行重重點介紹紹。3.4.11 前進(jìn)進(jìn)分析法法人們對結(jié)構(gòu)構(gòu)靜力分分析的一一般認(rèn)識識是對整整個結(jié)構(gòu)構(gòu)的施工工結(jié)束狀狀態(tài)作單單工況或或多工況況的受力力分析和和變位計計算。但但是，對對于橋梁梁結(jié)構(gòu)來來說，只只作這樣樣的分析析是不夠夠的。尤尤其是大大跨徑橋橋梁

28、結(jié)構(gòu)構(gòu)，都有有一個分分階段的的施工過過程，結(jié)結(jié)構(gòu)的某某些荷載載如自重重、施工工荷載、預(yù)預(yù)應(yīng)力等等是在施施工過程程中逐級級施加的的，每一一階段都都可能伴伴隨著徐徐變發(fā)生生、邊界界約束增增減、預(yù)預(yù)應(yīng)力張張拉和體體系轉(zhuǎn)換換等。后后期結(jié)構(gòu)構(gòu)的力學(xué)學(xué)性能與與前期結(jié)結(jié)構(gòu)的施施工情況況有著密密切聯(lián)系系。換言言之，施施工方案案的改變變，將直直接影響響到成橋橋結(jié)構(gòu)的的受力狀狀態(tài)。在在確定了了施工方方案的情情況下如如何分析析各施工工階段及及成橋結(jié)結(jié)構(gòu)的受受力特性性及變形形是施工工設(shè)計中中的首要要任務(wù)。為了計算出出橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)在成成橋后的的受力狀狀態(tài)，只只有根據(jù)據(jù)實際結(jié)結(jié)構(gòu)的配配筋情況況和既定定施工方方案逐個個階段地

29、地進(jìn)行計計算，最最終才能能得到成成橋結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力力狀態(tài)和和變形情情況。這這種計算算方法的的特點是是：隨著著施工階階段的推推進(jìn)，結(jié)結(jié)構(gòu)形式式、邊界界約束、荷荷載形式式在不斷斷地改變變，前期期結(jié)構(gòu)將將發(fā)生徐徐變，其其幾何位位置也在在改變，因因此，前前一階段段的結(jié)構(gòu)構(gòu)狀態(tài)將將是本次次施工階階段結(jié)構(gòu)構(gòu)分析的的基礎(chǔ)。我我們將這這種按施施工階段段前后次次序進(jìn)行行的結(jié)構(gòu)構(gòu)分析方方法稱為為前進(jìn)分分析法。前前進(jìn)分析析法能夠夠較好地地模擬橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的實際際施工歷歷程，下下面我們們就介紹紹懸臂澆澆筑施工工的預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)續(xù)剛構(gòu)橋橋的前進(jìn)進(jìn)分析計計算。1. 確定定結(jié)構(gòu)初初始狀態(tài)態(tài)。主要要包括：中跨、邊邊跨的大

30、大小、橋橋面線形形、橋墩墩的高度度、橫截截面信息息、材料料信息、約約束信息息、預(yù)應(yīng)應(yīng)力索信信息、混混凝土徐徐變信息息、施工工臨時荷荷載信息息、二期期恒載信信息等。2. 基礎(chǔ)礎(chǔ)、橋墩墩和0塊澆澆筑完成成。計算算已澆筑筑部分在在自重和和外加荷荷載作用用下的變變形和內(nèi)內(nèi)力。3. 在每每一個橋橋墩上對對稱地依依次懸臂臂澆筑各各個塊件件，直到到懸臂澆澆筑完成成，掛籃籃拆除。計計算每一一次懸臂臂澆筑時時結(jié)構(gòu)的的變形和和內(nèi)力。每每一階段段計算均均依照上上一階段段結(jié)束時時結(jié)構(gòu)變變形后的的幾何形形狀為基基礎(chǔ)。4. 進(jìn)行行邊跨合合龍、中中跨合龍龍，計算算這幾個個主要階階段結(jié)構(gòu)構(gòu)的內(nèi)力力和變形形。5. 橋面面鋪裝。

31、計計算二期期恒載作作用下結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力與變變形。通過以上分分析，我我們可以以看出前前進(jìn)分析析法具有有以下幾幾個特點點：1. 橋梁梁結(jié)構(gòu)在在作前進(jìn)進(jìn)分析之之前，必必須先制制定詳細(xì)細(xì)的施工工方案，只只有按照照施工方方案中確確定的施施工加載載順序進(jìn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)分析，才才能得到到結(jié)構(gòu)的的各個中中間階段段或最終終成橋階階段的實實際變形形和受力力狀態(tài)。2. 在結(jié)結(jié)構(gòu)分析析之初，先先要確定定結(jié)構(gòu)最最初的實實際狀態(tài)態(tài)，即以以符合設(shè)設(shè)計的實實際施工工結(jié)果（如如跨徑、標(biāo)標(biāo)高等）倒倒退到施施工的第第一階段段作為結(jié)結(jié)構(gòu)前進(jìn)進(jìn)分析計計算的初初始狀態(tài)態(tài)。3. 本階階段的結(jié)結(jié)構(gòu)分析析必須以以前一階階段的計計算結(jié)果果為基礎(chǔ)礎(chǔ)，

32、前一一階段的的結(jié)構(gòu)位位移是本本階段確確定結(jié)構(gòu)構(gòu)軸線的的基礎(chǔ)，以以前各施施工階段段結(jié)構(gòu)受受力狀態(tài)態(tài)是本階階段結(jié)構(gòu)構(gòu)時差、材材料非線線性計算算的基礎(chǔ)礎(chǔ)。4. 對于于混凝土土徐變、收收縮等時時間效應(yīng)應(yīng)在各個個施工階階段中逐逐步計入入。5. 在施施工分析析過程中中嚴(yán)格計計入結(jié)構(gòu)構(gòu)幾何非非線性效效應(yīng)，本本階段結(jié)結(jié)束時結(jié)結(jié)構(gòu)受力力狀態(tài)用用本階段段荷載作作用下結(jié)結(jié)構(gòu)受力力與以前前各階段段結(jié)構(gòu)受受力平衡衡而求得得。前進(jìn)分析法法的計算算是按有有限位移移理論進(jìn)進(jìn)行，在在一個施施工階段段中，新新拼裝的的桿件用用激活兩兩個結(jié)點點間的新新單元進(jìn)進(jìn)行模擬擬。計算算是對施施工階段段循環(huán)進(jìn)進(jìn)行，循循環(huán)結(jié)束束時分析析結(jié)果可可以

33、是成成橋若干干年后結(jié)結(jié)構(gòu)的受受力狀態(tài)態(tài)。前進(jìn)進(jìn)分析程程序系統(tǒng)統(tǒng)見圖333。前進(jìn)分析不不僅可以以為成橋橋結(jié)構(gòu)的的受力提提供較為為精確的的結(jié)果，還還為結(jié)構(gòu)構(gòu)強度、剛剛度驗算算提供依依據(jù)，而而且可以以為施工工階段理理想狀態(tài)態(tài)的確定定、完成成橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)施工工控制奠奠定基礎(chǔ)礎(chǔ)。建立并修改本階段結(jié)構(gòu)剛度矩陣建立并修改本階段結(jié)構(gòu)剛度矩陣剛度矩陣分解激活本階段結(jié)構(gòu)上的預(yù)應(yīng)力束本階段所增塊件自重與施工荷載的內(nèi)力與位移計算本階段預(yù)加力效應(yīng)（內(nèi)力及位移)計算混凝土徐變收縮內(nèi)力與位移計算預(yù)加力損失計算階段內(nèi)力與位移匯總預(yù)應(yīng)力損失卸載效應(yīng)（內(nèi)力與位移)計算截面特性修正階段內(nèi)力與位移匯總內(nèi)力、位移及體系末預(yù)加力延程分布寫

34、入外設(shè)結(jié) 束開 始數(shù)據(jù)輸入激活本階段單元與結(jié)點圖3.3 前進(jìn)進(jìn)分析程程序系統(tǒng)統(tǒng)流程圖圖3.4.22 倒退分分析法前進(jìn)分析可可以嚴(yán)格格按照設(shè)設(shè)計好的的施工步步驟進(jìn)行行各階段段內(nèi)力分分析，但但由于分分析中結(jié)結(jié)構(gòu)節(jié)點點坐標(biāo)的的改變，最最終結(jié)構(gòu)構(gòu)線形不不可能完完全滿足足設(shè)計線線形。實際施工中中橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)線形形的控制制與強度度控制同同樣重要要，線形形誤差將將造成橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的合龍龍困難，影影響橋梁梁建成后后的美觀觀和運營營質(zhì)量。為為了使竣竣工后的的結(jié)構(gòu)保保持設(shè)計計線形，在在施工過過程中用用設(shè)置預(yù)預(yù)拱度的的方法來來實現(xiàn)。而而對于分分階段施施工的連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋，一一般要求求給出各各個施工工階段結(jié)結(jié)構(gòu)控制制點

35、的標(biāo)標(biāo)高（預(yù)預(yù)拋高），以以便最終終使結(jié)構(gòu)構(gòu)物滿足足設(shè)計要要求，這這個問題題用前進(jìn)進(jìn)分析法法是難以以解決的的。倒退分析法法可以解解決這一一問題，它它的基本本思想是是，假定定時刻結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力力分布滿滿足前進(jìn)進(jìn)分析時時刻的結(jié)結(jié)果，線線形滿足足設(shè)計軸軸線。在在此初始始狀態(tài)下下，按照照前進(jìn)分分析的逆逆過程，對對結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行倒拆拆，分析析每次拆拆除一個個施工節(jié)節(jié)段對剩剩余結(jié)構(gòu)構(gòu)的影響響。在一一個階段段內(nèi)分析析得到的的結(jié)構(gòu)位位移，內(nèi)內(nèi)力狀態(tài)態(tài)便是該該階段結(jié)結(jié)構(gòu)理想想的施工工狀態(tài)。所所謂結(jié)構(gòu)構(gòu)施工理理想狀態(tài)態(tài)就是在在施工各各階段結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)有有的位置置和受力力狀態(tài)，每每個階段段的施工工理想狀狀態(tài)都將將控制著著全橋最最

36、終形態(tài)態(tài)和受力力特性。倒退分析法法具有以以下幾個個特點：1. 倒退退分析時時的初始始狀態(tài)必必須由前前進(jìn)分析析來確定定，但初初始狀態(tài)態(tài)中的各各桿件的的軸線位位置可取取設(shè)計軸軸線位置置。2. 拆除除單元的的等效荷荷載，用被拆拆單元接接縫處的的內(nèi)力反反向作用用在剩余余主體結(jié)結(jié)構(gòu)接縫縫處加以以模擬，這這些值可可由前進(jìn)進(jìn)分析計計算來得得到。開 始開 始時刻狀態(tài)施工完成時狀態(tài)合攏初狀態(tài)張拉預(yù)應(yīng)力索初的狀態(tài)施工初態(tài)安裝本階段初狀態(tài)張拉預(yù)應(yīng)力索前的狀態(tài)結(jié) 束合攏前狀態(tài)安裝本階段前狀態(tài)對施工階段循環(huán)圖3.4 倒退退分析程程序系統(tǒng)統(tǒng)流程圖圖3. 拆除除桿件后后的結(jié)構(gòu)構(gòu)狀態(tài)為為拆除桿桿件前的的結(jié)構(gòu)狀狀態(tài)與被被拆除桿

37、桿件等效效荷載作作用狀態(tài)態(tài)的疊加加。換言言之，本本階段結(jié)結(jié)束時，結(jié)結(jié)構(gòu)的受受力狀態(tài)態(tài)用本階階段荷載載作用下下結(jié)構(gòu)受受力與前前一階段段結(jié)構(gòu)受受力狀態(tài)態(tài)相疊加加而得，即即認(rèn)為在在這種情情況下線線性疊加加原理成成立。4. 被拆拆構(gòu)件滿滿足零應(yīng)應(yīng)力條件件，剩余余主體結(jié)結(jié)構(gòu)新出出現(xiàn)接縫縫面應(yīng)力力等于此此階段對對該接縫縫面施加加的預(yù)加加應(yīng)力，這這是正確確進(jìn)行橋橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)倒退分分析的必必要條件件?；炷恋氖帐湛s徐變變與結(jié)構(gòu)構(gòu)的形成成歷程有有著密切切的關(guān)系系，徐變變應(yīng)變不不僅與混混凝土的的齡期有有關(guān)，而而且與作作用在混混凝土構(gòu)構(gòu)件上的的應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變有關(guān)關(guān)。因而而結(jié)構(gòu)在在進(jìn)行倒倒退分析析時，一一般是無無法直接接進(jìn)

38、行徐徐變計算算。為了了解決這這一問題題，一般般是應(yīng)用用下述的的方法：在進(jìn)行行前進(jìn)分分析時，先先不計入入混凝土土收縮徐徐變的影影響，計計算出結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力與變變形值，然然后再計計算出結(jié)結(jié)構(gòu)計入入混凝土土收縮徐徐變后的的內(nèi)力與與變形值值，兩者者相減則則可以得得到每一一階段混混凝土收收縮徐變變產(chǎn)生的的內(nèi)力與與位移值值，將其其保存起起來。接接著進(jìn)行行倒退分分析，按按階段扣扣除前進(jìn)進(jìn)分析時時相應(yīng)階階段混凝凝土?xí)r效效的影響響。倒退退分析程程序系統(tǒng)統(tǒng)流程圖圖如圖334所示。3.5 誤差分分析本課題采用用了兩種種方法進(jìn)進(jìn)行誤差差分析，一一是灰色色理論預(yù)預(yù)測法，二二是卡爾爾曼濾波波法。下下面詳細(xì)細(xì)介紹這這兩種方

39、方法：3.5.11灰色理理論預(yù)測測法客觀世界既既是物質(zhì)質(zhì)的世界界，也是是信息的的世界。在在工程技技術(shù)系統(tǒng)統(tǒng)方面，大大多數(shù)的的系統(tǒng)信信息是完完全的，它它有明確確的輸入入和輸出出關(guān)系，因因此可以以方便地地分析輸輸入對輸輸出的影影響。然然而，也也有一些些系統(tǒng)信信息是不不完全的的，沒有有明確的的輸入和和輸出關(guān)關(guān)系，因因此就難難以分析析輸入對對輸出的的影響。我我們稱信信息完全全明確的的系統(tǒng)為為白色系系統(tǒng)，信信息完全全不明確確的系統(tǒng)統(tǒng)為黑色色系統(tǒng)，信信息部分分明確、部部分不明明確的系系統(tǒng)為灰灰色系統(tǒng)統(tǒng)?；疑到y(tǒng)是是信息不不完全、不不確定的的系統(tǒng)。 在灰色系系統(tǒng)理論論中，認(rèn)認(rèn)為“差異是是信息”，因此此提出

40、了了差異信信息原理理；又認(rèn)認(rèn)為“人們認(rèn)認(rèn)知的根根據(jù)”是信息息，從而而建立了了以信息息為根據(jù)據(jù)的認(rèn)知知模式；由于信信息不完完全、不不確定，必必然導(dǎo)致致了認(rèn)知知的非確確定與非非唯一，即即解的非非唯一性性（解的的非唯一一性原理理）；因因為人類類的探索索是無窮窮盡的，人人類的認(rèn)認(rèn)知是無無窮盡的的，所以以確定認(rèn)認(rèn)知是相相對的，信信息不完完全、不不確定是是絕對的的（灰性性不滅原原理）；對事物物作決斷斷力求準(zhǔn)準(zhǔn)確可靠靠，而準(zhǔn)準(zhǔn)確可靠靠的決斷斷，只能能依靠“最新鮮鮮”、“最有代代表性”的信息息作出（新新息優(yōu)先先原理）；信息不不完全、導(dǎo)導(dǎo)致“少數(shù)據(jù)據(jù)”，從而而有少數(shù)數(shù)據(jù)建模模?；疑到y(tǒng)理理論是我我國鄧聚聚龍教授

41、授于19982年年首先提提出的，他他編寫的的灰色色系統(tǒng)理理論是是灰色系系統(tǒng)理論論的奠基基性著作作。從119822年第一一篇有關(guān)關(guān)灰色系系統(tǒng)理論論的論文文發(fā)表以以來的十十余年里里，灰色色系統(tǒng)理理論在基基礎(chǔ)理論論、應(yīng)用用等方面面均有較較大的發(fā)發(fā)展?；一疑到y(tǒng)統(tǒng)理論已已廣泛應(yīng)應(yīng)用于農(nóng)農(nóng)業(yè)、經(jīng)經(jīng)濟、醫(yī)醫(yī)療、生生態(tài)、軍軍事、交交通、工工業(yè)控制制、工程程技術(shù)等等諸多領(lǐng)領(lǐng)域，典典型的例例子為氣氣象部門門作氣象象預(yù)報、水水利工作作者作洪洪水預(yù)報報、交通通部門作作客運量量預(yù)報等等。九十十年代初初，灰色色理論開開始應(yīng)用用于大跨跨徑橋梁梁的施工工控制中中，取得得了較好好的效果果 。在此此，我們們簡要介介紹一下下灰色

42、理理論的基基本原理理及其在在大跨徑徑預(yù)應(yīng)力力混凝土土連續(xù)剛剛構(gòu)橋施施工控制制中的應(yīng)應(yīng)用。1、基本原原理灰色系統(tǒng)理理論就是是基于灰灰關(guān)聯(lián)空空間、光光滑離散散函數(shù)概概念等，以以現(xiàn)有信信息或原原始數(shù)列列為基礎(chǔ)礎(chǔ)，通過過灰過程程及灰生生成對現(xiàn)現(xiàn)有信息息或原始始數(shù)列進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)加工與與處理，定定義了灰灰導(dǎo)數(shù)與與灰微分分方程，進(jìn)進(jìn)而用離離散數(shù)據(jù)據(jù)建立了了微分方方程型的的動態(tài)模模型，即即灰模型型（GMM模型），來來預(yù)測系系統(tǒng)未來來發(fā)展變變化的一一種預(yù)測測控制方方法。下下面將主主要介紹紹灰色系系統(tǒng)理論論中與工工程實踐踐相關(guān)的的一般原原理和計計算方法法?；疑到y(tǒng)理理論的微微分方程程模型稱稱為GMM(1，1)模型

43、型，G表示grrey（灰灰），表表示moodell（模型型）。GGM(11，1)表示示1階的，NN個變量量的微分分方程型型模型?；一疑到y(tǒng)統(tǒng)理論之之所以能能夠建立立近似的的微分方方程型的的模型，是是基于下下述的概概念、觀觀點、方方法和途途徑。（1）一般般隨機系系統(tǒng)只能能建立差差分模型型，不能能建立微微分模型型，而灰灰色理論論建立的的是微分分方程模模型。差差分模型型是一種種遞推模模型，只只能按階階段分析析系統(tǒng)的的發(fā)展，只只能用于于短期分分析，只只能了解解系統(tǒng)顯顯露的變變化。正正如美國國加里福福尼亞大大學(xué)T.C.HHsiaa在他的的專著SSysttemss Iddenttifiicattionn

44、中所所指出：“盡管連連續(xù)系統(tǒng)統(tǒng)的離散散近似模模型對許許多工程程應(yīng)用來來講是有有用的，但但在某些些研究領(lǐng)領(lǐng)域中，人人們卻常常常希望望使用微微分方程程模型。在在這些領(lǐng)領(lǐng)域中，微微分方程程的系數(shù)數(shù)描述了了我們所所希望辨辨識的系系統(tǒng)內(nèi)部部的物理理或化學(xué)學(xué)過程的的本質(zhì)”。然而而人們沒沒有找到到建立這這種模型型的方法法和途徑徑，正如如T.CC.Hssia指指出“實踐上上由于導(dǎo)導(dǎo)數(shù)信號號是很難難獲得的的，所以以解不存存在”。而灰灰色系統(tǒng)統(tǒng)理論將將隨機量量當(dāng)作是是在一定定范圍內(nèi)內(nèi)變化的的的灰色色量，將將隨機過過程當(dāng)作作是在一一定幅區(qū)區(qū)和一定定時區(qū)內(nèi)內(nèi)變化的的灰色過過程，由由此建立立了灰微微分方程程模型。（2）

45、系統(tǒng)統(tǒng)行為數(shù)數(shù)據(jù)列往往往是沒沒有規(guī)律律的，是是隨機變變化的。對對于隨機機變量、隨隨機過程程，人們們往往是是用概率率統(tǒng)計的的方法來來進(jìn)行研研究。但但是概率率統(tǒng)計的的方法要要求數(shù)據(jù)據(jù)量大（大大樣本），必必須從大大量的數(shù)數(shù)據(jù)中找找統(tǒng)計規(guī)規(guī)律，只只便于處處理統(tǒng)計計規(guī)律中中有較典典型的概概率分布布、有平平穩(wěn)的隨隨機過程程的這一一類問題題，而對對于其它它非典型型分布、非非平穩(wěn)過過程、有有色噪聲聲的處理理，都感感到很棘棘手?？偪傊?，概概率統(tǒng)計計的研究究方法，計計算工作作量大，且且可以解解決和處處理的問問題較少少。而灰灰色系統(tǒng)統(tǒng)理論，則則將一切切隨機變變量看作作是在一一定范圍圍內(nèi)變化化的灰色色量，將將隨機過過

46、程看作作是在一一定范圍圍內(nèi)變化化的、與與時間有有關(guān)的灰灰色過程程。對灰灰色量不不是從找找統(tǒng)計規(guī)規(guī)律的角角度，通通過大樣樣本量進(jìn)進(jìn)行研究究，而是是用數(shù)據(jù)據(jù)處理的的方法（灰灰色理論論稱為數(shù)數(shù)據(jù)生成成），將將雜亂無無章的原原始數(shù)據(jù)據(jù)整理成成規(guī)律較較強的生生成數(shù)列列再作研研究?；一疑碚撜撜J(rèn)為系系統(tǒng)的行行為現(xiàn)象象盡管是是朦朧的的，數(shù)據(jù)據(jù)是雜亂亂無章的的，但它它畢竟是是有序的的，是有有整體功功能的，因因此雜亂亂無章的的數(shù)據(jù)背背后，必必然潛藏藏著某種種規(guī)律。而而灰數(shù)的的生成，就就是從雜雜亂無章章的原始始數(shù)據(jù)中中去開拓拓、發(fā)現(xiàn)現(xiàn)、尋找找這種內(nèi)內(nèi)在規(guī)律律，這是是一種現(xiàn)現(xiàn)實規(guī)律律，不是是先驗規(guī)規(guī)律。（3）灰色色

47、理論將將無規(guī)律律的原始始數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)生成后后，使其其轉(zhuǎn)變?yōu)闉檩^有規(guī)規(guī)律的生生成數(shù)列列再建模模。所以以，灰色色理論建建立的不不是一般般建模所所得到的的原始數(shù)數(shù)據(jù)模型型，而是是生成數(shù)數(shù)據(jù)模型型。因此此灰色理理論的預(yù)預(yù)測數(shù)據(jù)據(jù)，不是是直接從從生成模模型得到到的數(shù)據(jù)據(jù)，而是是還原后后的數(shù)據(jù)據(jù)?；蛘哒哒f通過過生成數(shù)數(shù)據(jù)的GGM(11，1)模型型所得到到的預(yù)測測值，必必須作逆逆生成處處理。（4）灰色色理論是是針對符符合光滑滑離散函函數(shù)條件件的一類類數(shù)列建建模。一一般原始始數(shù)據(jù)作作累加生生成（AAGO）后后，可以以得到光光滑離散散函數(shù)，基基于光滑滑離散函函數(shù)的收收斂性與與灰關(guān)聯(lián)聯(lián)空間的的極限概概念，定定

48、義了灰灰導(dǎo)數(shù)?；一疑碚撜撜J(rèn)為微微分方程程是背景景值與各各階導(dǎo)數(shù)數(shù)（灰導(dǎo)導(dǎo)數(shù)）的的某種組組合。（5）灰色色理論通通過模型型計算值值與實際際值之差差（殘差差）建立立GM(11，1)模型型，作為為提高模模型精度度的主要要途徑。殘殘差的GGM(11，1)模型型，一般般只注重重現(xiàn)實規(guī)規(guī)律，最最新數(shù)據(jù)據(jù)的修正正，因此此殘差GGM(11，1)與主主模型之之間在時時間上一一般是不不同步的的?；疑Ｐ驮谠诳紤]殘殘差GMM模型的的補充后后，就變變成了近近似的差差分微分分型模型型。（6）用灰灰色理論論建模，一一般都采采用三種種檢驗方方式，即即殘差大大小檢驗驗、后驗驗差檢驗驗、關(guān)聯(lián)聯(lián)度檢驗驗。殘差差大小檢檢驗，是

49、是模型精精度逐點點的檢驗驗，是一一種直觀觀的檢驗驗、是一一種算術(shù)術(shù)檢驗。后后驗差檢檢驗，是是按照殘殘差的概概率分布布繼續(xù)檢檢驗，屬屬于統(tǒng)計計檢驗。關(guān)關(guān)聯(lián)度檢檢驗，是是根據(jù)模模型曲線線與行為為數(shù)據(jù)曲曲線的幾幾何相似似程度進(jìn)進(jìn)行檢驗驗，是一一種幾何何檢驗?？偨Y(jié)以上各各點，我我們可以以描述以以GM(11，1)模型型為基礎(chǔ)礎(chǔ)的灰建建模過程程，并通通過GMM(1，1)模型型來得到到灰預(yù)測測值及還還原值。令為元序列列為的一次累累加生成成 （31）為的均值生生成 （32） ，為灰微分分序列，則則與中各時時刻數(shù)據(jù)據(jù)滿足關(guān)關(guān)系： （33），對于（31）式，稱稱為數(shù)據(jù)據(jù)列，為為數(shù)據(jù)矩矩陣，為為參數(shù)列列或參數(shù)數(shù)向量

50、。（33）式的另一表達(dá)式為 （k2，3，n） （34）上式稱為GGM(11，1)模型型。殘差列 （35）當(dāng)且僅當(dāng)滿滿足平方方和最小小準(zhǔn)則，即即 （36）時，灰微分分方程參參數(shù)列滿滿足關(guān)系系 （37）上式的演算算結(jié)果為為： （38） （39）若灰微分方方程 （310）的參數(shù)、服服從（337）式，則則稱 （311）為（3110）式式的白化化方程或或影子方方程，有有時亦稱稱（311）為為（34）的影影子方程程。影子子方程的的解為 （312）稱（3112）為為GM(11，1)的相相應(yīng)式，其其還原值值為 （313）2 灰色系系統(tǒng)理論論在連續(xù)續(xù)剛構(gòu)橋橋施工控控制中的的應(yīng)用對于懸臂澆澆筑與懸懸臂拼裝裝施工的

51、的連續(xù)剛剛構(gòu)橋，有有各階段段初留預(yù)預(yù)拱度的的理論計計算狀態(tài)態(tài)值序列列：對應(yīng)有實測測值序列列：根據(jù)、建立立誤差序序列：元素 （1，2，） （314）以作為數(shù)據(jù)據(jù)生成序序列，由由（31）式生生成及（32）式生生成，由由（34）式建建立模型型，由（38）、（39）式確定出參數(shù)、，由（312）式得到響應(yīng)值，再由（313）式獲得還原值。開 開 始輸 入計算累加生成參數(shù)識別a、b計算響應(yīng)值還原數(shù)據(jù)輸出預(yù)測值 結(jié) 束圖3.5 灰色色預(yù)測計計算流程程圖為誤差預(yù)測測結(jié)果。若若帶有明明顯的方方向性，則則存在系系統(tǒng)誤差差，且其其分布即即為。根據(jù)可進(jìn)行行參數(shù)識識別與調(diào)調(diào)整，來來確定下下一階段段預(yù)留拱拱度調(diào)整整量。那那

52、么，下下一階段段立模時時的預(yù)留留拱度值值為 （315）將以上步驟驟進(jìn)行歸歸納可畫畫出應(yīng)用用灰色預(yù)預(yù)測法進(jìn)進(jìn)行誤差差分析的的計算流流程圖，如如圖35所示?？柭╧kalmman）濾濾波法我們在工程程實際中中常常遇遇到這樣樣一類系系統(tǒng)，系系統(tǒng)的初初始狀態(tài)態(tài)是一個個隨機向向量，并并不知道道它的確確切值，而而只知道道其均值值（數(shù)學(xué)學(xué)期望）方方差。系系統(tǒng)不但但受確定定性控制制輸入的的作用，而而且往往往受到一一些隨機機干擾（噪噪聲）的的作用。這這樣，在在這些隨隨機干擾擾和隨機機初始狀狀態(tài)的作作用下，系系統(tǒng)的狀狀態(tài)就不不是一個個確定性性的函數(shù)數(shù)了，而而是一個個隨機過過程。再再則，量量測系統(tǒng)統(tǒng)即使不不存在系

53、系統(tǒng)誤差差，也會會有隨機機誤差存存在。也也就是說說，量測測系統(tǒng)也也存在隨隨機干擾擾。因此此，我們們需要根根據(jù)夾雜雜著噪聲聲干擾的的量測信信號把系系統(tǒng)的狀狀態(tài)估計計出來，以以便實現(xiàn)現(xiàn)某種最最優(yōu)控制制，這就就是隨機機最優(yōu)估估計問題題。解決決這種狀狀態(tài)估計計的方法法主要有有卡爾曼曼濾波法法?？柭鼮V波波法是美美國學(xué)者者kallmann.R.E于19660年首首先提出出的，他他將狀態(tài)態(tài)空間的的概念引引入到隨隨機估計計理論中中來，把把信號過過程視為為在白噪噪聲作用用下一個個線性系系統(tǒng)的輸輸出，這這種輸入入輸出關(guān)關(guān)系用狀狀態(tài)方程程來描述述。這樣樣所描述述的信號號過程不不但可以以是平穩(wěn)穩(wěn)的標(biāo)量量隨機過過程，

54、而而且可以以是非平平穩(wěn)的向向量隨機機過程。借借助于當(dāng)當(dāng)時數(shù)字字計算機機發(fā)展的的成果，將將概率論論和數(shù)理理統(tǒng)計領(lǐng)領(lǐng)域的成成果用于于解決濾濾波估計計問題，提提出了一一種新的的線性遞遞推濾波波方法。這這種方法法不要求求儲存過過去的觀觀測數(shù)據(jù)據(jù)，當(dāng)新新的數(shù)據(jù)據(jù)被觀測測以后，只只要根據(jù)據(jù)新的數(shù)數(shù)據(jù)和前前一時刻刻的估計計量，借借助于信信號過程程本身的的狀態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移方程程，按照照一套遞遞推公式式，即可可算出新新的估計計量，故故它大大大地減少少了計算算量和存存貯量，便便于實時時處理，現(xiàn)現(xiàn)已廣泛泛地應(yīng)用用于空間間技術(shù)和和工業(yè)自自動控制制系統(tǒng)。卡爾曼濾波波法主要要有離散散線性系系統(tǒng)的卡卡爾曼濾濾波法和和連續(xù)線線性系

55、統(tǒng)統(tǒng)的卡爾爾曼濾波波法。由由于在大大跨徑預(yù)預(yù)應(yīng)力混混凝土連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋的施施工控制制中，結(jié)結(jié)構(gòu)的狀狀態(tài)均是是用離散散的數(shù)據(jù)據(jù)序列表表示（如如某些測測點的標(biāo)標(biāo)高、某某些斷面面的應(yīng)力力等），而而不是用用連續(xù)量量來表示示，所以以我們在在施工控控制中使使用的是是離散線線性系統(tǒng)統(tǒng)的卡爾爾曼濾波波法。1. 原理理對于不考慮慮控制作作用的情情況，系系統(tǒng)的狀狀態(tài)方程程和觀測測方程為為： （316）式中： 維狀態(tài)向向量狀態(tài)轉(zhuǎn)移移矩陣維隨機干干擾向量量維觀測向向量觀測矩陣陣維觀測噪噪聲向量量其中、都是是均值為為零的白白噪聲序序列，且且與互不相相關(guān)，在在每個采采樣間隔隔內(nèi)和為常值值，其統(tǒng)統(tǒng)計特性性為 以上各式對對于

56、任意意的都成成立，式式中為克克羅尼柯柯函數(shù)，即即 又設(shè)初始狀狀態(tài)的統(tǒng)統(tǒng)計特性性為且 所謂濾波就就是根據(jù)據(jù)初始狀狀態(tài)與觀觀測值，做出狀狀態(tài)向量量的最優(yōu)優(yōu)估計。在在初始時時刻，我我們?nèi)∽髯鳛榈墓拦烙嫛，F(xiàn)現(xiàn)在用遞遞推的形形式來表表達(dá)出各各個時刻刻在取得得的觀測測數(shù)據(jù)的的基礎(chǔ)上上所做出出的狀態(tài)態(tài)的估計計。這里里所指的的遞推形形式指的的是確定定僅僅用用到前一一時刻的的估計與與新的觀觀測值。這這樣，在在的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，逐逐次令11，2，就能用用遞推公公式求出出各個時時刻的估估計值，。為了得到遞遞推公式式，假定定根據(jù)觀觀測數(shù)據(jù)據(jù)，已經(jīng)定定出了在在時刻時時狀態(tài)的的估計值值。在還還沒有得得到新的的觀測數(shù)數(shù)據(jù)之前前，

57、要想想估計時時刻的狀狀態(tài)，就就只有從從出發(fā)，根根據(jù)狀態(tài)態(tài)方程來預(yù)報它。但但由于隨隨機干擾擾的值事事先無法法得知，所所以只能能已來預(yù)預(yù)報，將將該預(yù)報報值記作作當(dāng)取得了新新的時，我我們就用用所獲得得的新信信息來檢檢查預(yù)報報，并根根據(jù)檢查查結(jié)果來來校正預(yù)預(yù)報值。檢檢查的辦辦法是用用觀測方方程（3316）算算出相應(yīng)應(yīng)的觀測測值同樣，因為為這里不不知道觀觀測噪聲聲的值，故故在計算算時將它它略去。然然后將算算出的觀觀測值與與實際觀觀測值之之差乘以以一個適適當(dāng)?shù)南迪禂?shù)矩陣陣加在預(yù)預(yù)報值上上進(jìn)行校校正。于于是，在在時刻時時估計值值的最優(yōu)優(yōu)濾波遞遞推估計計值為 （317）式中系數(shù)矩矩陣叫做做增益矩矩陣?，F(xiàn)現(xiàn)在的

58、任任務(wù)是確確定增益益矩陣。采采樣最優(yōu)優(yōu)線性估估計就是是要求得得一個最最優(yōu)的增增益矩陣陣，使得得誤差協(xié)協(xié)方差矩矩陣 （318）為最小。該該問題的的解可由由下列卡卡爾曼濾濾波的遞遞推公式式給出：濾波算法： （319）濾波增益： （320）濾波誤差協(xié)協(xié)方差： （321）預(yù)測誤差協(xié)協(xié)方差： （322）2. 卡爾爾曼濾波波的應(yīng)用用前面已經(jīng)講講過，基基本離散散線性系系統(tǒng)就是是指沒有有確定輸輸入控制制量的卡卡爾曼濾濾波系統(tǒng)統(tǒng)。由于于該系統(tǒng)統(tǒng)沒有輸輸入控制制量，因因此，它它主要適適用于可可調(diào)變量量極少的的大跨徑徑橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)中，所所以它很很適合于于懸臂施施工的大大跨徑預(yù)預(yù)應(yīng)力混混凝土連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋。當(dāng)當(dāng)結(jié)構(gòu)某某

59、一節(jié)段段施工完完成后，無無論結(jié)構(gòu)構(gòu)參數(shù)處處于什么么樣的狀狀態(tài)（比比如標(biāo)高高），我我們基本本上沒有有辦法來來改變本本施工階階段的結(jié)結(jié)構(gòu)標(biāo)高高。我們們所能做做的事情情是：根根據(jù)本階階段的標(biāo)標(biāo)高誤差差來預(yù)測測或估計計出下一一節(jié)段的的立模標(biāo)標(biāo)高，使使隨后的的結(jié)構(gòu)實實際狀態(tài)態(tài)符合結(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計理想想狀態(tài)，這這就是基基本離散散線性系系統(tǒng)卡爾爾曼濾波波的實際際意義。給定初始值給定初始值，預(yù)測誤差協(xié)方差最優(yōu)濾波增益濾波誤差協(xié)方差最優(yōu)濾波值 輸入 輸出圖3.6 卡爾爾曼濾波波運算流流程圖對于懸臂澆澆筑與懸懸臂拼裝裝施工的的大跨徑徑預(yù)應(yīng)力力混凝土土連續(xù)剛剛構(gòu)橋，可可將左右右兩懸臂臂的預(yù)留留拱度值值作為狀狀態(tài)變量量

60、，對于于已施工工階段及及待施工工階段，有有狀態(tài)方方程： （323）其中為階段段懸臂端端預(yù)留拱拱度計算算值與階階段預(yù)留留拱度計計算值之之比，即即 （324）由于預(yù)留拱拱度可以以直接觀觀測，因因此有觀觀測方程程： （325）比較式（3316）及及式（3325），可可知=（單位位矩陣），所所以作為為解的卡卡爾曼濾濾波遞推推公式則則成為：濾波算法： （326）預(yù)測算法： （327）濾波增益： （328）濾波誤差協(xié)協(xié)方差： （329）預(yù)測誤差協(xié)協(xié)方差： （330）對于初始條條件，由由于塊在在理想狀狀態(tài)的誤誤差甚小小，因此此可取塊左右兩端端理論計計算預(yù)留留拱度值值塊左右兩端端理論計計算預(yù)留留拱度值值與實測