公鐵路特大橋連續(xù)梁施工線形監(jiān)控方案

第1頁共47頁公鐵路特大橋連續(xù)梁施工線形監(jiān)控方案對于分節(jié)段懸臂臂澆筑施工的的預(yù)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)梁橋橋來說，施工工控制就是根根據(jù)施工監(jiān)測測所得的結(jié)構(gòu)構(gòu)參數(shù)真實值值進(jìn)行施工階階段計算，確確定出每個懸懸澆節(jié)段的立立模標(biāo)高，并并在施工過程程中根據(jù)施工工監(jiān)測的成果果對誤差進(jìn)行行分析、預(yù)測測和對下一立立模標(biāo)高進(jìn)行行調(diào)整，以此此來保證成橋橋后橋面線形形、合攏段兩兩懸臂端標(biāo)高高的相對偏差差不大于規(guī)定定值以及結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)符符合設(shè)計要求求。橋梁施工工控制的目的的就是確保施施工過程中結(jié)結(jié)構(gòu)的可靠度度和安全性，保保證橋梁成橋橋橋面線形及及受力狀態(tài)符符合設(shè)計要求求。大跨度預(yù)應(yīng)力混混凝土連續(xù)梁梁橋的施工控控制包括兩個個方面的內(nèi)容容:變形控制和和內(nèi)力控制。變變形控制就是是嚴(yán)格控制每每一節(jié)段箱梁梁的豎向撓度度及其橫向偏偏移，若有偏偏差并且偏差差較大時，就就必須立即進(jìn)進(jìn)行誤差分析析并確定調(diào)整整方法，為下下一節(jié)段更為為精確的施工工做好準(zhǔn)備工工作。橫向偏偏移可以通過過精確測量控控制和調(diào)整來來達(dá)到要求，而而影響豎向撓撓度的因素很很多(如施工荷載載、掛藍(lán)自重重、溫度變化化等)，施工時就就要充分考慮慮影響撓度的的各種影響，在在各節(jié)段設(shè)預(yù)預(yù)拋高，也就就是控制立模模標(biāo)高。內(nèi)力力控制則是控控制主梁在施施工過程中以以及成橋后的的應(yīng)力，尤其其是合攏時間間的控制，使使其不致過大大而偏于不安安全，甚至在在施工過程中中造成主梁破破壞。懸臂施工屬于典典型的自架設(shè)設(shè)施工方法。由由于連續(xù)梁橋橋在施工過程程中的已成結(jié)結(jié)構(gòu)(懸臂節(jié)段)狀態(tài)是無法法事后調(diào)整的的，所以，施施工控制主要要采用預(yù)測控控制法。連續(xù)續(xù)梁橋施工控控制主要體現(xiàn)現(xiàn)在施工控制制模擬結(jié)構(gòu)分分析、施工監(jiān)監(jiān)測(包括結(jié)構(gòu)變變形與應(yīng)變監(jiān)監(jiān)測等)施工誤差分分析以及后續(xù)續(xù)施工狀態(tài)預(yù)預(yù)測幾個方面面。施工控制的最基基本要求是確確保施工中結(jié)結(jié)構(gòu)的安全和和確保結(jié)構(gòu)形形成后的外形形和內(nèi)力狀態(tài)態(tài)符合設(shè)計要要求。東方紅紅大橋采用懸懸臂澆筑施工工，因其跨徑徑較大，最終終形成必須經(jīng)經(jīng)歷一個漫長長而又復(fù)雜的的施工與體系系轉(zhuǎn)換過程。通通過理論計算算可以得到各各施工階段的的理論主梁標(biāo)標(biāo)高值，但在在施工中存在在著許多誤差差，這些誤差差均將不同程程度地對成橋橋目標(biāo)的實現(xiàn)現(xiàn)產(chǎn)生干擾，并并可能導(dǎo)致橋橋梁合攏困難難、成橋線形形與設(shè)計要求求不符等問題題，因此，為為了確保東方方紅大橋施工工安全，成橋橋線形符合要要求，在施工工中必須實施施有效的施工工控制。4橋梁施工控控制系統(tǒng)的建建立任何產(chǎn)品的產(chǎn)生生都是經(jīng)歷了了管理流程、生生產(chǎn)流程和技技術(shù)流程，橋橋梁也可以當(dāng)當(dāng)作一種特殊殊的產(chǎn)品，在在橋梁建設(shè)的的過程中也同同樣要經(jīng)歷著著不同的流程程。在橋梁的的施工中，為為了保證大橋橋的安全和施施工中準(zhǔn)確性性所經(jīng)歷的流流程就構(gòu)成了了橋梁施工控控制系統(tǒng)。這這個系統(tǒng)關(guān)系系到業(yè)主單位位、監(jiān)理單位位、監(jiān)控單位位、設(shè)計單位位和施工單位位等。這個橋橋梁施工控制制系統(tǒng)主要由由兩部分組成成：管理實施施流程和施工工控制技術(shù)流流程。管理實施流程建建立了施工控控制中的總體體工作流程，說說明了各單位位間的工作關(guān)關(guān)系。管理實實施流程的運運作直接關(guān)系系大橋的建設(shè)設(shè)進(jìn)度和質(zhì)量量。東方紅大大橋主橋建設(shè)設(shè)施工控制系系統(tǒng)的管理實實施流程如圖圖4-1-1所示。圖圖4-1-1施工控制管理流程圖4-1-1管理實施流程圖圖4-1-1管理實施流程圖連續(xù)梁懸臂施工工控制是施工→量測→識別→誤差分析→修正→預(yù)告→施工的循環(huán)環(huán)過程。東方方紅大橋主橋橋建設(shè)施工控控制系統(tǒng)的施施工控制技術(shù)術(shù)流程如圖4-1-2所示。5懸臂施工中中的撓度控制制問題與結(jié)構(gòu)構(gòu)分析5．1懸臂現(xiàn)澆澆施工中撓度度控制問題在懸臂現(xiàn)澆前，準(zhǔn)準(zhǔn)確計算各個個施工階段的的撓度值和撓撓度累計值，并并將施工完成成階段的撓度度累計值作為為現(xiàn)澆施工中中的預(yù)設(shè)拱度度，反向施加加到施工完成成階段的結(jié)構(gòu)構(gòu)理想狀態(tài)——理想撓度曲曲線上，以便便為每個懸臂臂施工階段確確定一條適當(dāng)當(dāng)?shù)默F(xiàn)澆梁段段軸線，這些些軸線就是相相應(yīng)施工階段段的結(jié)構(gòu)理想想撓度曲線。5．1．1懸臂臂現(xiàn)澆中的結(jié)結(jié)構(gòu)撓度以四個節(jié)段懸臂臂現(xiàn)澆施工為為例（如圖5-1-11a）。假定施施工荷載僅有有結(jié)構(gòu)恒載和和結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力力，當(dāng)節(jié)段①按水平位置置施工時，懸懸臂端撓度為為-5mm（垂直撓度度向下為正）；；當(dāng)節(jié)段②與節(jié)段①切線相連時時，節(jié)段②的端點會有有初撓度-11mm，待節(jié)段②施工完畢時時，節(jié)段①和②的端點將分分別產(chǎn)生+1mm和+5mm的撓度增量量；當(dāng)節(jié)段③與節(jié)段②再切線相連連時，節(jié)段③端點會有初初撓度+9mm，待節(jié)段③施工完畢時時，節(jié)段①、②和③的端點將分分別產(chǎn)生+5mm、+10mm和+20mm的撓度增量量；最后，當(dāng)當(dāng)節(jié)段④與節(jié)段③再切線相連連時，節(jié)段④端點會有初初撓度+30mm，待節(jié)段④施工完畢時時，節(jié)段①、②、③和④的端點將分分別產(chǎn)生+8mm、+18mm、+29mm和+49mm的撓度增量量。各個懸臂臂現(xiàn)澆施工階階段所產(chǎn)生的的節(jié)段端點撓撓度增量如圖圖5-1-11b所示。（為為了簡化，圖圖中以折線代代替實際節(jié)段段撓度曲線）圖5-1-2圖5-1-2懸臂現(xiàn)澆施工中結(jié)構(gòu)累計撓度(單位：mm)a）結(jié)構(gòu)立面示意圖；b）累計撓度曲線；c）撓度數(shù)值表5．1．2結(jié)構(gòu)構(gòu)預(yù)拱度設(shè)置置由圖5-1-11可見，若各各節(jié)段在施工工中不設(shè)一定定的預(yù)拱度，則則施工完畢時時的撓度曲線線不可能恢復(fù)復(fù)到結(jié)構(gòu)理想想狀態(tài)線形——0—0直線上。為為了在各個施施工階段設(shè)置置合理的預(yù)拱拱度，首先根根據(jù)各個施工工階段的節(jié)段段端點撓度增增量（圖5-1-1）計算確定定各個施工階階段結(jié)束時的的各個端點累累計撓度，如如圖5-1-2所示。然后后，將各個節(jié)節(jié)段端點的撓撓度值反號即即可作為預(yù)拱拱度值，各個個施工階段節(jié)節(jié)段端點預(yù)拱拱度值和預(yù)拱拱度增量如圖圖5-1-3所示。圖5-1-3懸臂現(xiàn)澆施工中預(yù)拱度和預(yù)拱度增量(單位：mm)圖5-1-3懸臂現(xiàn)澆施工中預(yù)拱度和預(yù)拱度增量(單位：mm)a）結(jié)構(gòu)立面示意圖；b）預(yù)拱度和預(yù)拱度增量曲線5．1．3預(yù)拱拱度增量和總總量控制在懸臂現(xiàn)澆施工工中，為了達(dá)達(dá)到對圖5-1-3所示預(yù)拱度度控制的目的的，結(jié)合測量量系統(tǒng)，一般般可以采用兩兩種方法，即即預(yù)拱度增量量控制和預(yù)拱拱度總量控制制。預(yù)拱度增增量控制的具具體實施方法法為，當(dāng)節(jié)段段①懸臂施工時時，在其端點點處設(shè)置偏離離理想線形的的預(yù)拱度-9mm；當(dāng)節(jié)段②施工時，先先按節(jié)段①端點處的切切線方向確定定節(jié)段②端點的初始始坐標(biāo)，然后后再設(shè)置偏離離初始坐標(biāo)的的預(yù)拱度增量量-4mm；當(dāng)節(jié)段③施工時，先先按節(jié)段②端點處的切切線方向確定定節(jié)段③端點的初始始坐標(biāo)，然后后再設(shè)置偏離離初始坐標(biāo)的的預(yù)拱度增量量-6mm；當(dāng)節(jié)段④施工時，先先按節(jié)段③端點處的切切線方向確定定節(jié)段④端點的初始始坐標(biāo)，然后后再設(shè)置偏離離初始坐標(biāo)的的預(yù)拱度增量量-9mm。預(yù)拱度增增量控制實施施過程如圖5-1-4所示。圖5-1-4預(yù)拱度增量控制過程（單位：mm）預(yù)拱度總量控制制一般比較復(fù)復(fù)雜，主要困困難在于各施施工階段中的的結(jié)構(gòu)體系受受各圖5-1-4預(yù)拱度增量控制過程（單位：mm）圖5-1-4預(yù)拱度增量量控制實施過過程圖種因素的影響都都會發(fā)生變化化，因而很難難找到絕對坐坐標(biāo)。具體做做法是：在節(jié)節(jié)段①懸臂施工時時，將其端點點處的絕對坐坐標(biāo)直接偏離離理想線形-9mm；在節(jié)段②施工時，除除了將左側(cè)端端點與節(jié)段①右側(cè)端點相相連外，將右右側(cè)端點直接接偏離理想線線形-33mm；在節(jié)段③施工時，將將右側(cè)端點直直接偏離理想想線形-49mm；在節(jié)段④施工時，將將右側(cè)端點直直接偏離理想想線形-49mm。預(yù)拱度度總量控制實實施過程如圖圖5-1-5。圖5-1-5圖5-1-5預(yù)拱度總量控制過程（單位：mm）5．2懸臂現(xiàn)澆澆施工中撓度度計算方法簡簡介工程過程中的撓撓度，涉及梁梁體自重、預(yù)預(yù)應(yīng)力、混凝凝土收縮徐變變、施工菏載載等因素的影影響。施工撓撓度與許多不不確定因素（梁梁段砼材料性性能、溫度、濕濕度、及養(yǎng)護(hù)護(hù)等方面的差差異、各梁段段的工期也難難準(zhǔn)確估計）有有關(guān)，且施工工中荷載隨時時間變化、梁梁體截面組成成也隨預(yù)應(yīng)力力筋的增多而而變化，所以以比較精確的的計算撓度在在施工中極為為重要。以圖圖5-2-11a）所示懸臂臂現(xiàn)澆為例，說說明考慮徐變變影響的施工工撓度計算原原理。5．2．1恒載載、施工活載載及預(yù)應(yīng)力所所產(chǎn)生的撓度度懸臂梁撓度計算算可以采用共共軛梁（虛梁梁）法，圖5-2-11b）中表示出出了荷載（恒恒載、施工活活載）、預(yù)應(yīng)應(yīng)力等所產(chǎn)生生的彎距M所引起作用用在虛梁上的的彈性荷載圖圖形。據(jù)此刻刻的任意截面面處的撓度，表表達(dá)式為：(x≤≤j)((5-2-11)式中：——第i梁段的的彎矩平均值值，可近似地地取該段始末末截面彎矩之之算術(shù)平均值值;——第i梁段截截面抗彎慣矩矩,可近似地取取該段始末截截面抗彎慣矩矩之算術(shù)平均均值;圖5-2-1懸臂施工撓度計算圖示式5-2-1實實際為每一梁梁段的平均撓撓度角對撓度度所作貢獻(xiàn)的的總和,見圖5-2-1中的變形曲曲線。同時可可知引起某梁梁段平均撓曲曲角的彎矩也也是由該段本本身以及其后后逐段施工加加載（包括預(yù)預(yù)應(yīng)力）所產(chǎn)產(chǎn)生彎矩的總總和。圖5-2-1懸臂施工撓度計算圖示在施工完畢后梁梁段i的總彎矩可表表示為：（5-2-2）式（5-2-22）中、……分別為梁段1、2、3、……施工時貢獻(xiàn)獻(xiàn)給梁段i中點截面處處的彎矩。5．2．2徐變變撓度在荷載的持續(xù)作作用下，混凝凝土的變形隨隨時間不斷增增長的現(xiàn)象稱稱為徐變?；炷镣恋男熳兪且酪蕾囉诤奢d且且與時間有關(guān)關(guān)的一種非彈彈性性質(zhì)的變變形。在長期期荷載作用下下，混凝土體體內(nèi)水泥膠體體微孔隙中的的游離水將經(jīng)經(jīng)毛細(xì)管里擠擠出并蒸發(fā)，產(chǎn)產(chǎn)生了膠體縮縮小形成徐變變過程。混凝凝土徐變變形形同混凝土收收縮一樣，初初始增長很快快，以后逐漸漸緩慢，一般般在5一15年后其增長長逐漸達(dá)到一一個極限值。它它不同于收縮縮變形，其累累計總和值常常很可觀，達(dá)達(dá)彈性變形的的1-3倍，在某些些不利條件下下還可能增大大。徐變將有利于結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生生內(nèi)(應(yīng))力重分布，減減小大體積混混凝土內(nèi)的溫溫度應(yīng)力，減減少收縮裂縫縫，但會使構(gòu)構(gòu)件撓度增大大，引起預(yù)應(yīng)應(yīng)力損失，在在高應(yīng)力長期期作用下，甚甚至?xí)?dǎo)致構(gòu)構(gòu)件破壞?；炷猎趹?yīng)力作作用的當(dāng)時(混凝土齡期期為天)產(chǎn)生瞬時彈彈性應(yīng)變，隨隨荷載作用時時間的延續(xù)(t)徐變變形不不斷增長，經(jīng)經(jīng)過一段時間間后卸載，瞬瞬時產(chǎn)生的彈彈性恢復(fù)變形形，以后繼續(xù)續(xù)有恢復(fù)的徐徐變應(yīng)變稱為為滯后彈性應(yīng)應(yīng)變，但仍有有殘留的永久久變形，稱屈屈服變形，為徐變應(yīng)變變的總和。在橋梁結(jié)構(gòu)中，混混凝土的使用用應(yīng)力一般不不超過其極限限強(qiáng)度的40%～50%。從實驗中中觀察到，當(dāng)當(dāng)混凝土棱柱柱體在持續(xù)應(yīng)應(yīng)力不大于（混混凝土棱柱強(qiáng)強(qiáng)度）時，徐徐變變形表現(xiàn)現(xiàn)出與初始彈彈性變形成比比例的線性關(guān)關(guān)系。在使用用菏載應(yīng)力范范圍內(nèi)引入徐徐變特征系數(shù)數(shù)（徐變系數(shù)數(shù)）。徐變應(yīng)應(yīng)變與彈性應(yīng)應(yīng)變的比例系系數(shù)，即為徐徐變系數(shù)。徐徐變系數(shù)與徐徐變變形大小小有關(guān)。在影影響徐變值的的眾多因素中中，時間是很很重要的因素素。徐變是隨隨時間延續(xù)而而增加的，但但又隨加載齡齡期的增加而而減小。將徐徐變系數(shù)表示示為，即加載載時混凝土齡齡期為，計算算所考慮時刻刻的混凝土齡齡期為t的徐變系數(shù)數(shù)。一般說，混凝土土徐變和收縮縮對結(jié)構(gòu)的變變形、結(jié)構(gòu)的的內(nèi)力分布和和結(jié)構(gòu)的內(nèi)截截面(在組合截面面情況下)的應(yīng)力分布布會產(chǎn)生影響響。概括可歸歸納為:(1)結(jié)構(gòu)在受受壓區(qū)的徐變變和收縮會增增大撓度(如梁、板)。(2)徐變會增增大偏壓柱的的彎曲，由此此增大初始偏偏心，降低柱柱的承載能力力。(3)預(yù)應(yīng)力混混凝土結(jié)構(gòu)中中，徐變和收收縮會導(dǎo)致預(yù)預(yù)應(yīng)力的損失失。(4)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件截面，如為為組合截面，徐徐變會使截面面上應(yīng)力重分分布。(5)對于超靜靜定結(jié)構(gòu)，混混凝土徐變將將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力重分布，即即徐變將引起起結(jié)構(gòu)的次內(nèi)內(nèi)力。圖5-2-2考慮各段徐變影響的撓度計算圖示由此可見，施工工中徐變撓度度的計算是非非常必要的。箱箱梁懸臂系逐逐節(jié)分段施工工，塊件自重重和預(yù)應(yīng)力也也系逐級加載載，加載齡期期不斷變化，同同時二期恒載載及活載作用用時的箱梁各各節(jié)段的齡期期也不一樣。詳詳細(xì)計算十分分復(fù)雜。因此此，一般取統(tǒng)統(tǒng)一的加載齡齡期，砼徐變變終了時間一一般定為3年。下面以以簡明的方法法說明懸臂施施工中徐變對對撓度的影響響。圖5-2-2考慮各段徐變影響的撓度計算圖示設(shè)梁段1加載時時砼齡期為，相相應(yīng)的彈性摸摸量為，則考考慮徐變影響響時，在齡期期為時梁段1對截面處總撓撓度的貢獻(xiàn)為為：（5-2-3）梁段2的荷載以以及此時施加加的預(yù)應(yīng)力在在梁段1截面處產(chǎn)生的的彎矩為，則則齡期為時它它對截面處總總撓度的貢獻(xiàn)獻(xiàn)為：（5-2-4）式中，鑒于梁段段2加載時自身身的混凝土齡齡期為，此時時梁段1的砼齡期應(yīng)應(yīng)是，相應(yīng)的的彈性模量為為。由此可得，第號號梁段施工完完畢后齡期為為時，梁段1的變形對截面面處總撓度的的貢獻(xiàn)為：（5-2-5）同理，梁段2的的荷載以及此此時施加的預(yù)預(yù)應(yīng)力在自身身截面處產(chǎn)生生的彎矩為，則則在時刻，即即梁段2的歷時為時，單單由梁段2自身的變形形對截面處撓撓度的貢獻(xiàn)為為：（5-2-6）此時梁段2砼的的彈性模量為為。由于梁段3的施施工引起梁段段2在處產(chǎn)生的彎彎矩為，則可可推得它引起起梁段2的變形在時時刻對截面處撓度度所作的貢獻(xiàn)獻(xiàn)為：（5-2-7）因此，第號梁段段施工完畢后后齡期為時，梁梁段2的變形對截面面處總撓度的的貢獻(xiàn)為：（5-2-8）根據(jù)相同的原理理可得出梁段段3、4、5……的變形（平平均撓曲角）分分別對截面處處撓度所作的的貢獻(xiàn)的表達(dá)達(dá)式。最后可可得梁段1的砼齡期為為時，由梁段1至梁段各段上上的荷載以及及各階段施加加的預(yù)應(yīng)力作作用所產(chǎn)生截截面處的撓度度為（假設(shè)每每一梁段的施施工周期均為為天）：+++……++……+（5-2-9）式5-2-9不不但計入了施施工過程中個個梁段齡期的的差異，而且且還考慮了砼砼的彈性模量量隨時間的變變化。上式可可以計算任意意梁段施工完完畢時的端點點撓度（）。當(dāng)當(dāng)懸臂梁公分分成段時，懸懸臂端的撓度度可帶入來求求得。如需要要計算已施工工梁段之前任任意截面（）處的撓度度，則取式5-2-9中的前項之和和，將換成即可。5．2．3小結(jié)結(jié)以上兩點用簡明明的方法說明明了施工中梁梁段自重和預(yù)預(yù)應(yīng)力引起的的彈性撓度變變形以及砼徐徐變對撓度的的影響。在實實際的施工控控制中，一般般采用有限元元程序?qū)Y(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行倒退分分析和前進(jìn)分分析，分析過過程中考慮了了結(jié)構(gòu)非線性性的影響。其其計算出的結(jié)結(jié)果較精確，能能夠滿足施工工的精度要求求。5．3懸臂施工工控制結(jié)構(gòu)分分析5．3．1施工工控制分析計計算的影響因因素懸臂施工控制分分析指嚴(yán)格按按照實際懸臂臂施工順序模模擬計算結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力和變形形，不但要建建立模擬橋梁梁結(jié)構(gòu)懸臂施施工過程中的的結(jié)構(gòu)分析模模型、逐步加加載和逐步增增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件件，使得橋梁梁結(jié)構(gòu)的分析析和計算符合合實際施工中中的各種狀況況，而且還要要考慮諸多相相關(guān)的因素。（1）施工方案案由于連續(xù)梁梁橋的恒載內(nèi)內(nèi)力與施工方方法的架設(shè)程程序密切相關(guān)關(guān)，施工控制制前應(yīng)該對施施工方法和架架設(shè)程序作深深入的分析，并并且給出較為為精確的施工工荷載值。（2）計算圖示示連續(xù)梁橋一般要要經(jīng)歷：“墩梁固結(jié)懸懸臂施工合攏攏解除墩梁固固結(jié)（體系轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換）合攏”的過程?？煽梢妼τ谝粋€個多跨的連續(xù)續(xù)梁橋施工過過程中不斷地地發(fā)生體系轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，因此在在各個施工階階段應(yīng)根據(jù)符符合實際狀況況的結(jié)構(gòu)體系系和荷載狀況況選擇正確的的計算圖示進(jìn)進(jìn)行分析、計計算。（3）結(jié)構(gòu)分析析程序?qū)τ谶B續(xù)梁橋的的施工控制，采采用平面結(jié)構(gòu)構(gòu)的分析方法法可以較精確確的滿足施工工的要求。（4）非線性影影響對于大跨度的預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土土連續(xù)梁橋，非非線性的影響響很明顯，結(jié)結(jié)構(gòu)計算中必必須予以考慮慮。（5）預(yù)應(yīng)力影影響預(yù)應(yīng)力直接影響響結(jié)構(gòu)的受力力與變形，施施工控制中應(yīng)應(yīng)在設(shè)計要求求的基礎(chǔ)上，充充分考慮預(yù)應(yīng)應(yīng)力的實際施施加程度。（6）溫度當(dāng)任何一種結(jié)構(gòu)構(gòu)的溫度有所所改變時，它它各個部分材材料都將由于于溫度的升高高或降低而趨趨于膨脹或收收縮。由于結(jié)結(jié)構(gòu)物所受的的外部約束以以及各個部分分相互之間的的內(nèi)部約束，這這種膨脹或收收縮所引起的的變形不能自自由地發(fā)生，于于是就產(chǎn)生了了應(yīng)力，即所所謂的溫差應(yīng)應(yīng)力或溫度應(yīng)應(yīng)力。溫度對對結(jié)構(gòu)的影響響是非常復(fù)雜雜的，對于連連續(xù)梁橋施工工中的線形控控制，一般通通常的做法是是對長期溫差差在計算中予予以考慮，對對于短期溫差差則在高程觀觀測中采取一一些措施予以以消除，減小小其影響。但但是溫差對于于施工過程中中結(jié)構(gòu)變形和和內(nèi)力的影響響，仍然不可可忽略；尤其其對于箱梁的的局部分析時時尤其要考慮慮短期溫差影影響，處理不不當(dāng)很容易造造成箱梁裂縫縫。（7）施工進(jìn)度度施工控制計算需需按實際的工工程進(jìn)度以及及確切的預(yù)計計合攏時間分分別考慮各個個部分混凝土土的徐變變形形。5．3．2非線線性分析線彈性力學(xué)基本本方程有三個個特點：應(yīng)力力應(yīng)變關(guān)系的的本構(gòu)方程是是線性的、應(yīng)應(yīng)變位移關(guān)系系的幾何方程程是線性的、變變形前狀態(tài)的的平衡方程是是線性的。但但是在很多重重要的工程實實踐中，上述述的線形關(guān)系系不一定能滿滿足，這就導(dǎo)導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的的非線性問題題。當(dāng)結(jié)構(gòu)的的非線性是由由于材料應(yīng)力力關(guān)系的非線線性所引起時時，稱為材料料非線性；當(dāng)當(dāng)結(jié)構(gòu)的變形形使體系的受受力狀況發(fā)生生了顯著的變變化，以致于于需要采用非非線性的應(yīng)變變和位移關(guān)系系，而平衡方方程也必須建建立于變形后后的狀態(tài)以考考慮變形對平平衡的影響，稱稱為幾何非線線性；對于混混凝土結(jié)構(gòu)，在在持續(xù)不變的的荷載或應(yīng)力力的作用下，結(jié)結(jié)構(gòu)變形或應(yīng)應(yīng)變隨時間增增長，以致不不能采用瞬時時變形的線性性分析方法，稱稱為時變非線線性。結(jié)構(gòu)非非線性分析是是貫穿于結(jié)構(gòu)構(gòu)的前進(jìn)分析析和倒退分析析當(dāng)中的。材料的非線性分分析可以存在在于非線性彈彈性材料中，也也可發(fā)生在線線彈性材料的的某個受力階階段。對于懸懸臂施工的預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土土連續(xù)梁橋的的結(jié)構(gòu)分析而而言，無論是是鋼材還是混混凝土均處于于彈性階段，材材料的應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變的本構(gòu)關(guān)關(guān)系滿足線彈彈性的假設(shè)，因因此結(jié)構(gòu)計算算中可不考慮慮材料的非線線性問題，按按照線彈性理理論對結(jié)構(gòu)分分析計算。在懸臂施工連續(xù)續(xù)梁橋中，每每一塊件的施施工都會引起起已建好結(jié)構(gòu)構(gòu)的位移變化化，而結(jié)構(gòu)的的平衡是基于于變形后結(jié)構(gòu)構(gòu)狀態(tài)，由此此導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)構(gòu)的剛度矩陣陣是不斷變化化的，即為結(jié)結(jié)構(gòu)的幾何非非線性問題。在在實際的橋梁梁結(jié)構(gòu)分析中中，采用有限限元的理論進(jìn)進(jìn)行計算，使使這一繁瑣的的計算過程變變得容易，并并且保證了計計算的精確性性。由于混凝土材料料的特性，收收縮、徐變是是伴隨著結(jié)構(gòu)構(gòu)的施工、使使用而發(fā)生的的。實踐的結(jié)結(jié)果證明材料料的時變非線線性產(chǎn)生的影影響是非?？煽捎^的。所以以時變非線性性的計算成了了橋梁結(jié)構(gòu)分分析計算中不不可或缺的一一部份。但是是由于它的特特殊性，非常常精確地模擬擬材料的時變變非線性還是是非常困難的的的；并且材材料產(chǎn)地等因因素的不同，計計算中應(yīng)用的的系數(shù)也不盡盡相同。在實實際的橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)分析中建建立合理的時時變計算模型型后，時變非非線性的問題題就轉(zhuǎn)變成求求解非線性方方程的問題。5．3．3前進(jìn)進(jìn)分析為了計算出橋梁梁結(jié)構(gòu)在成橋橋后的受力狀狀態(tài)，只有根根據(jù)實際結(jié)構(gòu)構(gòu)的配筋情況況和既定施工工方案逐個階階段地進(jìn)行計計算，最終才才能得到成橋橋結(jié)構(gòu)的受力力狀態(tài)和變形形情況。這種種計算方法的的特點是：隨隨著施工階段段的推進(jìn)，結(jié)結(jié)構(gòu)形式、邊邊界約束、荷荷裁形式在不不斷地改變，前前期結(jié)構(gòu)將發(fā)發(fā)生徐變，其其幾何位置也也在改變，因因此，前一階階段的結(jié)構(gòu)狀狀態(tài)將是本次次施工階段結(jié)結(jié)構(gòu)分析的基基礎(chǔ)。這種按按施工階段前前后次序進(jìn)行行的結(jié)構(gòu)分析析方法稱為前前進(jìn)分析法。前前進(jìn)分析法能能夠較好地模模擬橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的實際施工工歷程。懸臂澆筑施工工的預(yù)應(yīng)力混混凝土連續(xù)梁梁橋的前進(jìn)分分析計算分以以下幾個步驟驟：（1）確定結(jié)構(gòu)構(gòu)初始狀態(tài)：主主要包括：中中跨、邊跨(次邊跨)的大小、橋橋面線形、橋橋墩的高度、橫截面信息、材料信息、約束信息、預(yù)應(yīng)力束信息、混凝土徐變信息、施工臨時荷載信息、二期恒載信息、體系轉(zhuǎn)換信息等。（2）基礎(chǔ)、橋橋墩和0號塊澆筑完完成，計算已澆筑筑部分在自重重和外加荷載載作用下的變變形和內(nèi)力。（3）在每一個個橋墩上對稱稱地依次懸臀臀澆筑各個塊塊件，直到懸懸臂澆筑完成成，掛籃拆除除。計算每一一次懸臂澆筑筑時結(jié)構(gòu)的變變形和內(nèi)力，每每一階段計算算均依照上一一階段結(jié)束時時結(jié)構(gòu)變形后后的幾何形狀狀為基礎(chǔ)。（4）進(jìn)行邊跨跨合攏(次邊跨合攏)、中跨合攏攏，計算這幾幾個主要階段段結(jié)構(gòu)的內(nèi)力力和變形。（5）橋面鋪裝裝：計算二期期恒載作用下下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力力與變形。圖（5-3-1）前進(jìn)分析系統(tǒng)流程圖通過以上分析．．可以看出前前進(jìn)分析具有有以下幾個特特點：圖（5-3-1）前進(jìn)分析系統(tǒng)流程圖（1)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)在作前進(jìn)分分析之前，必必須先制定詳詳細(xì)的施工方方案，只有按按照施工方案案中確定的施施工加載順序序進(jìn)行結(jié)構(gòu)分分析，才能得得到結(jié)構(gòu)的各各個中間階段段或最終成橋橋階段的實際際變形和受力力狀態(tài)。（2)在結(jié)構(gòu)分分析之初，先先要確定結(jié)構(gòu)構(gòu)最初的實際際狀態(tài)，即以以符合設(shè)計的的實際施工結(jié)結(jié)果(如跨徑、標(biāo)標(biāo)高等)倒退到施工的第第一階段作為為結(jié)構(gòu)前進(jìn)分分析計算的初初始狀態(tài)。（3)本階段的的結(jié)構(gòu)分析必必須以前一階階段的計算結(jié)結(jié)果為基礎(chǔ)，前前一階段的結(jié)結(jié)構(gòu)位移是本本階段確定結(jié)結(jié)構(gòu)位置的基礎(chǔ)，以以前各施工階段結(jié)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)態(tài)是本階段結(jié)結(jié)構(gòu)時變、材料非線線性計算的基基礎(chǔ)。（4)對于混凝凝土徐變、收收縮等時變非非線性效應(yīng)在在各個施工階階段中逐步計計入。（5)在施工分分析過程中嚴(yán)嚴(yán)格計入結(jié)構(gòu)構(gòu)幾何非線性性效應(yīng)，本階階段結(jié)束時結(jié)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)態(tài)用本階段荷荷裁作用下結(jié)結(jié)構(gòu)受力與以以前各階段結(jié)結(jié)構(gòu)受力平衡衡而求得。前進(jìn)分分析法在一個個施工階段中中，新拼裝的的桿件用激活活兩個結(jié)點問問的新單元進(jìn)進(jìn)行模擬，計計算是對施工工階段循環(huán)進(jìn)進(jìn)行，循環(huán)結(jié)結(jié)束時分析結(jié)結(jié)果可以是成成橋若干年后結(jié)構(gòu)的受受力狀態(tài)。前進(jìn)分析不僅可可以為成橋結(jié)結(jié)構(gòu)的受力提提供較為精確確的結(jié)果，還還為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度度、剛度驗算算提供依據(jù)，而而且可以為施施工階段理想想狀態(tài)的確定定、完成橋梁梁結(jié)構(gòu)施工控控制奠定基礎(chǔ)礎(chǔ)。5．3．4倒退退分析前進(jìn)分析可以以嚴(yán)格按照設(shè)設(shè)計好的施工工步驟進(jìn)行各各階段內(nèi)力分分析，但由于于分析中結(jié)構(gòu)構(gòu)節(jié)點坐標(biāo)的的改變，最終終結(jié)構(gòu)線形不不可能完全滿滿足設(shè)計線形形要求。實際施工中橋梁梁結(jié)構(gòu)線形的的控制與強(qiáng)度度控制同樣重重要，線形誤誤差將造成橋橋梁結(jié)構(gòu)的合合攏困難，影影響橋梁建成成后的美觀和和營運質(zhì)量。為為了使竣工后后的結(jié)構(gòu)保持持設(shè)計線形，在在施工過程中中用設(shè)置預(yù)拱拱度的方法來來實現(xiàn)。而對對于分段施工工的連續(xù)梁橋橋，一般要求求給出各個施施工階段結(jié)構(gòu)構(gòu)物控制點的的標(biāo)高，以便便最終使結(jié)構(gòu)構(gòu)物滿足設(shè)計計要求。這個個問題用前進(jìn)進(jìn)分析法是難難以解決的。倒退分分析法可以解解決這一問題題，它的基本本思想是，假假定時刻結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力分布滿滿足前進(jìn)分析析時刻的結(jié)果果，軸線滿足足設(shè)計線形要要求。在此初初始狀態(tài)下，按按照前進(jìn)分析析的逆過程，對對結(jié)構(gòu)進(jìn)行倒倒拆，分析每每次拆除一個個施工節(jié)段對對剩余結(jié)構(gòu)的影影響，在一個個階段內(nèi)分析析得到的結(jié)構(gòu)構(gòu)位移、內(nèi)力力狀態(tài)、支座座反力便是該該階段結(jié)構(gòu)理理想的施工狀狀態(tài)。所謂結(jié)結(jié)構(gòu)施工理想想狀態(tài)就是在在施工各階段段結(jié)構(gòu)應(yīng)有的的位置和受力力狀態(tài)，每個個階段的施工工理想狀態(tài)都都將控制著全全橋最終形態(tài)態(tài)和受力特性性。倒退分分析法具有以以下幾個特點點：（1）倒退分析析時的初始狀態(tài)必須須由前進(jìn)分析析來確定，但但初始狀態(tài)中的的各桿件的軸軸線位置可取取設(shè)計軸線位位置。（2）拆除單元元的等效荷載載，用被拆單單元接縫處的內(nèi)力反反向作用在剩剩余主體結(jié)構(gòu)構(gòu)接縫處加以以模擬，這些些內(nèi)力值可由由前進(jìn)分析計計算來得到。（3）拆除桿件件后的結(jié)構(gòu)狀狀態(tài)為拆除桿桿件前的結(jié)構(gòu)構(gòu)狀態(tài)與被拆拆除桿件等效效荷載作用狀狀態(tài)的疊加。換換言之，本階階段結(jié)束時，結(jié)結(jié)構(gòu)的受力狀狀態(tài)用本階段段荷載作用下下結(jié)構(gòu)受力與與前一階段結(jié)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)態(tài)相疊加而得，即即認(rèn)為在這種種情況下線性性疊加原理成成立。（4）被拆構(gòu)件件滿足零應(yīng)力力條件，剩余主體結(jié)構(gòu)構(gòu)新出現(xiàn)接縫縫面應(yīng)力等于于此階段對該該接縫面施加加的預(yù)加應(yīng)力力，這是正確確進(jìn)行橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)倒退分析的必要要條件?；炷恋氖湛s徐徐變與結(jié)構(gòu)的的形成歷程有有著密切的關(guān)關(guān)系，徐變應(yīng)應(yīng)變不僅與混混凝土的齡期期有關(guān)，而且且與作用在混混凝土構(gòu)件上上的應(yīng)力應(yīng)變變有關(guān)。因而而結(jié)構(gòu)在進(jìn)行行倒退分析計計算時，一般般是無法直接接進(jìn)行徐變計計算的。為了了解決這一問問題，一般是是應(yīng)用下述的的方法：在進(jìn)進(jìn)行前進(jìn)分析析時，先不計計入混凝土收收縮徐變的影影響，計算出出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力力與變形值，然然后再計算出出結(jié)構(gòu)計入混凝土收縮縮徐變后的內(nèi)內(nèi)力與變形值值，兩者相減減則可以得到到每一階段混混凝土收縮徐徐變產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)力與位移，將將其保存下來。接著進(jìn)進(jìn)行倒退分析析，按階段扣扣除前進(jìn)分析析時相應(yīng)階段段混凝土?xí)r效效的影響。5．4東方紅大大橋的結(jié)構(gòu)分分析東方紅大橋分析析采用《橋梁梁施工控制綜綜合程序系統(tǒng)統(tǒng)》（FWD）。本系統(tǒng)的的數(shù)值描述分分為以下四個個方面：一是是計算控制信信息，用以描描述結(jié)構(gòu)在計計算中要做那那些工作，采采用那種理論論，輸出那些些參數(shù)等；二二是結(jié)構(gòu)信息息，包括結(jié)構(gòu)構(gòu)的控制信息息和具體參數(shù)數(shù)，用以描述述被分析的橋橋梁結(jié)構(gòu)的拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、材材料特性、預(yù)預(yù)應(yīng)力布置和和分析前的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形和初初始內(nèi)力狀態(tài)態(tài)等；三是結(jié)結(jié)構(gòu)的施工信信息，用以描描述結(jié)構(gòu)在施施工過程中構(gòu)構(gòu)件和荷載的的變化情況、邊邊界條件的改改變和預(yù)應(yīng)力力的張拉等；；四是結(jié)構(gòu)的的活載計算信信息。5．4．1基本本資料東方紅大橋位于于上海市青浦浦區(qū)朱楓公路路，屬于舊橋橋改建工程。設(shè)設(shè)計荷載為汽汽-20級，掛-100級，橋橋面未設(shè)置人人行道。經(jīng)過過方案比選與與初步設(shè)計后后，決定采用用三跨變截面面預(yù)應(yīng)力混凝凝土連續(xù)梁橋橋，全橋跨徑徑組合40mm+60m++40m，并并按雙幅橋設(shè)設(shè)計。采用懸懸臂掛籃施工工。上部結(jié)構(gòu)構(gòu)采用單箱雙雙室的箱形截截面梁，截面面形式如圖5-4-1、5-4-2所示。橋面面鋪裝由8ccm厚的鋼纖纖維混凝土與與5cm厚的瀝青混混凝土組成。主主橋箱梁采用用C50混凝土土，預(yù)應(yīng)力鋼鋼材為ASTTMA4116-87aa標(biāo)準(zhǔn)270級鋼絞絞線，公稱直直徑15.224mm，抗抗拉極限強(qiáng)度度1860MPPa。5．4．2結(jié)構(gòu)構(gòu)模擬首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)的的有限元模型型化，然后準(zhǔn)準(zhǔn)備材料、截截面特性及邊邊界條件等數(shù)數(shù)據(jù)。對于變變截面連續(xù)梁梁結(jié)構(gòu)，每個個單元的截面面特性均不相相同。實際的的連續(xù)梁橋中中，在一側(cè)主主墩位置處設(shè)設(shè)置固定支座座，在另一側(cè)側(cè)主墩和兩側(cè)側(cè)邊墩處設(shè)置置滑動支座。圖5-4-1主主墩支點斷面面尺寸（mm）圖5-4-22中跨跨中斷斷面尺寸（mm）然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)離離散化和全橋橋節(jié)段劃分。東東方紅大橋采采用懸臂澆筑筑法施工，根根據(jù)施工節(jié)段段的劃分，將將除邊跨合龍龍段外的每個個施工節(jié)段劃劃分為兩個單單元，并在主主墩、邊墩附附近、跨中位位置、1/44點和預(yù)應(yīng)力力束集中彎起起處等位置加加密劃分。劃劃分后全橋共共124個計算算單元，在中中跨跨中中軸軸線兩側(cè)對稱稱布置。結(jié)構(gòu)構(gòu)計算簡圖如如圖5-4-3所示。圖5-4-3全橋節(jié)點、單單元劃分圖5．4．3恒載載計算由于尚未進(jìn)行預(yù)預(yù)應(yīng)力束的配配置，因此這這里所說的恒恒載不包括預(yù)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)。東東方紅橋采用用平衡懸臂掛掛籃施工方法法，一恒載應(yīng)應(yīng)按照各施工工階段的實際際情況模擬。最最終得到施工工結(jié)束時結(jié)構(gòu)構(gòu)的恒載內(nèi)力力狀態(tài)，彎矩矩和剪力如圖圖5-4-4所示。由圖圖可見，此內(nèi)內(nèi)力狀態(tài)與按按一次落架計計算的內(nèi)力有有明顯的不同同。-126700-126700kN·m-9770kN圖5-4-4施工分析恒恒載結(jié)構(gòu)彎矩矩圖、剪力圖圖5．4．4活載載計算-24040kN·m10670kN·m-2080kN采用汽-20、掛-100的荷載等級-24040kN·m10670kN·m-2080kN圖5-4-5活活載彎矩包絡(luò)絡(luò)圖、剪力包包絡(luò)圖5．4．5施工工過程仿真分分析東方紅大橋采用用懸臂澆筑的的施工方法，主主梁兩側(cè)對稱稱各分7個節(jié)段，計計算中施工過過程共劃為34個階段，各各階段的施工工狀態(tài)模擬情情況見表5-4-1。對于主梁采用的的C50混凝土，抗抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度度為35MPa，抗拉標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)強(qiáng)度為3MPa，根據(jù)《公公路鋼筋混凝凝土及預(yù)應(yīng)力力混凝土橋涵涵設(shè)計規(guī)范》（JTJ023-85）要求，施工階段的應(yīng)力應(yīng)滿足：壓應(yīng)力：；拉應(yīng)應(yīng)力：。施工階段的上、下下緣的壓應(yīng)力力包絡(luò)圖和拉拉應(yīng)力包絡(luò)圖圖如圖5-4-6和圖5-4-7所示，可以以看出施工階階段應(yīng)力情況況良好，符合合規(guī)范要求。9.55M9.55MPa-0.39MPa圖5-4-6施工階段的的上緣壓、拉拉應(yīng)力包絡(luò)圖圖11.61M11.61MPa-1.43MPa圖5-4-7施施工階段的下下緣壓、拉應(yīng)應(yīng)力包絡(luò)圖主要施工階段的的位移圖、內(nèi)內(nèi)力圖見下文文。理論定位位標(biāo)高（不包包括掛籃變形形和誤差調(diào)整整）數(shù)據(jù)見表表5-4-2。表5-4-1施施工過程仿真真分析計算階段施工及營運狀態(tài)態(tài)模擬類型模擬過程施工時間(天))10號段澆筑混凝凝土結(jié)構(gòu)模擬增加單元輸入徐變信息30增加約束節(jié)點荷載模擬單元自重荷載20號段安裝掛籃籃荷載模擬單元集中力荷載載630號段張拉預(yù)應(yīng)應(yīng)力束結(jié)構(gòu)模擬預(yù)應(yīng)力束描述與與張拉24-191-6號段澆筑筑混凝土荷載模擬懸臂端節(jié)點集中中力荷載2×65-201-6號段拆模模結(jié)構(gòu)模擬增加單元輸入徐變信息3×6荷載模擬懸臂端節(jié)點反向向荷載單元自重荷載6-211-6號段張拉拉預(yù)應(yīng)力束，移動動掛籃結(jié)構(gòu)模擬預(yù)應(yīng)力束描述與與張拉2×6荷載模擬單元反向集中力力荷載單元集中力荷載載227號段澆筑混凝凝土荷載模擬懸臂端節(jié)點集中中力荷載2237號段拆模，澆澆筑邊跨現(xiàn)澆段混凝凝土結(jié)構(gòu)模擬增加單元輸入徐變信息3增加約束節(jié)點荷載模擬懸臂端節(jié)點反向向荷載單元自重荷載247號段張拉預(yù)應(yīng)應(yīng)力束，移動動掛籃結(jié)構(gòu)模擬預(yù)應(yīng)力束描述與與張拉2荷載模擬單元反向集中力力荷載單元集中力荷載載25澆筑邊跨合龍段段荷載模擬懸臂端節(jié)點集中中力荷載226邊跨合龍段拆模模結(jié)構(gòu)模擬增加單元輸入徐變信息3荷載模擬懸臂端節(jié)點反向向荷載單元自重荷載270號段、邊跨現(xiàn)澆段拆支架結(jié)構(gòu)模擬增加約束節(jié)點228邊跨張拉預(yù)應(yīng)力力束結(jié)構(gòu)模擬預(yù)應(yīng)力束描述與與張拉229澆筑中跨合龍段段荷載模擬懸臂端節(jié)點集中中力荷載230中跨合龍段拆模模結(jié)構(gòu)模擬增加單元輸入徐變信息3荷載模擬懸臂端節(jié)點反向向荷載單元自重荷載31改變支承條件，中跨張拉預(yù)應(yīng)力力束結(jié)構(gòu)模擬增加約束節(jié)點2預(yù)應(yīng)力束描述與與張拉32拆除掛籃荷載模擬單元反向集中力力荷載233橋面鋪裝荷載模擬單元自重荷載1534三年徐變——1095主要施工階段的的位移、內(nèi)力力圖：2#移掛籃后位移彎矩軸力剪力3#移掛籃后位移彎矩軸力剪力4#移掛籃后位移彎矩軸力剪力5#移掛籃后位移彎矩軸力剪力6#移掛籃后位移彎矩軸力剪力7#移掛籃后（邊邊跨合攏施工工前）位移彎矩軸力剪力中跨合龍前（邊邊跨施工結(jié)束束后）位移彎矩軸力剪力表5-4-2理理論立模標(biāo)高高表墩塊號設(shè)計標(biāo)高（m）理論拋高(cmm)理論立模標(biāo)高((m)P14邊7#11.2710.7711.279邊6#11.2560.7611.264邊5#11.1680.5811.174邊4#11.0100.3911.014邊3#10.7820.2610.785邊2#10.4840.2310.486邊1#10.1740.2110.176邊0#9.8300.169.8320#9.2610.009.261中0#9.898-0.229.896中1#10.280-0.3510.277中2#10.631-0.4910.626中3#10.975-0.5710.969中4#11.250-0.4511.246中5#11.455-0.0611.454中6#11.5890.6111.595中7#11.6581.4711.673P15中7#11.6581.4711.673中6#11.5890.6111.595中5#11.455-0.0611.454中4#11.250-0.4511.246中3#10.975-0.5710.969中2#10.631-0.4910.626中1#10.280-0.3510.277中0#9.898-0.229.8960#9.2610.009.261邊0#9.8300.169.832邊1#10.1740.2110.176邊2#10.4840.2310.486邊3#10.7820.2610.785邊4#11.0100.3911.014邊5#11.1680.5811.174邊6#11.2560.7611.264邊7#11.2710.7711.2796施工控制的的誤差調(diào)整理理論和分析方方法在橋梁結(jié)構(gòu)的分分段施工過程程中，一方面面由于存在著著施工隨機(jī)誤誤差的干擾，使使得各個施工工階段的幾何何線形或內(nèi)力力狀況不同于于按理想倒退退分析所確定定的該階段理理想狀態(tài)；另另一方面結(jié)構(gòu)構(gòu)狀態(tài)測量過過程中也多少少存在著測量量噪聲，這就就要求對實時時量測結(jié)果進(jìn)進(jìn)行最優(yōu)估計計，以便在誤誤差已經(jīng)存在在的前提下，對對后繼施工階階段的狀態(tài)進(jìn)進(jìn)行預(yù)測、估估計和控制。下下面討論基于于工程控制論論的系統(tǒng)模型型和施工控制制中參數(shù)估計計、誤差調(diào)整整的方法。東東方紅大橋主主橋的施工控控制主要采用用灰色預(yù)測法法和曲線擬合合法。6．1最優(yōu)控制制的數(shù)學(xué)模型型一個系統(tǒng)完整的的數(shù)學(xué)模型是是用抽象符號號表示系統(tǒng)實實物的各種物物理、化學(xué)、幾幾何、時間動動態(tài)中的度量量衡等因素的的一種內(nèi)在關(guān)關(guān)系式。任何何一個完整的的控制系統(tǒng)的的數(shù)學(xué)模型至至少包括三方方面的內(nèi)容，即即系統(tǒng)狀態(tài)方方程、狀態(tài)量量測方程和期期望目標(biāo)函數(shù)數(shù)。狀態(tài)方程：（6-11-1）量測方程：（6-11-2）目標(biāo)函數(shù)：（6-1-33）式中：——系統(tǒng)狀態(tài)向向量，初始狀狀態(tài)為；——系統(tǒng)量測向向量；——系統(tǒng)控制向向量；——狀態(tài)向量變變換矩陣；——狀態(tài)向量變變換矩陣；——控制向量變變換矩陣；——狀態(tài)向量加加權(quán)函數(shù)；——控制向量加加權(quán)函數(shù)。最優(yōu)的控制就是是在滿足系統(tǒng)統(tǒng)狀態(tài)方程的的條件下，在在目標(biāo)函數(shù)最最優(yōu)的條件下下（一般為希希望盡可能的的?。瑢ふ艺乙粋€滿足控控制約束條件件的控制作用用，使得初始始狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為終點狀狀態(tài)。6．2最小二乘乘法6．2．1概述述最小二乘法是KK.F.Gaauss于1795年發(fā)明的，他他提出了最小小二乘法的基基本概念，并并把它應(yīng)用于于天文計算的的實踐中。他他當(dāng)時是這樣樣定義最小二二乘法的：“未知量的最最可能值是這這樣一個值，它它使得實測值值與計算值的的差的平方乘乘以測量精度度后所求得的的和最小”。后來，在控制系統(tǒng)統(tǒng)的參數(shù)估計計領(lǐng)域也采用用了這種方法法。最小二乘乘法在橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)控制中最最早應(yīng)用的是是日本工程師師N.Fujjisaw,,他把它應(yīng)用用于斜拉橋的的施工控制中中。最小二乘乘法在我國橋橋梁結(jié)構(gòu)控制制中的應(yīng)用始始于20世紀(jì)80年代后期。最小二乘法源遠(yuǎn)遠(yuǎn)流長，是一一種傳統(tǒng)的優(yōu)優(yōu)化方法，它它的理論體系系和計算方法法都比較完善善。在橋梁的的施工控制中中主要應(yīng)用于于設(shè)計參數(shù)的的辨識和修正正。6．2．2最小小二乘法在懸懸臂施工連續(xù)續(xù)梁橋施工控控制中的應(yīng)用用設(shè)在某一施工階階段測得主梁梁懸臂端m個節(jié)段的撓撓度為：（6-2-11）設(shè)理想狀態(tài)的理理論計算撓度度為：（6-2-22）則誤差向量為：：（66-2-3）（6--2-4）若記待識別的參參數(shù)誤差為（n為參數(shù)誤差差識別的項數(shù)數(shù)）：（6-2-55）由θ引起的各節(jié)節(jié)段撓度誤差差為：（66-2-6）（6--2-7）式中：（6-2-8）為參數(shù)誤差θ到到y(tǒng)線性變換矩矩陣，有結(jié)構(gòu)構(gòu)性能給定。殘差：（6-22-9）（6-22-10）方差：（6-2--11）當(dāng)，即時，J達(dá)達(dá)到最小，因因此θ的最小二乘乘估計為：（6-2--12）引入加權(quán)矩陣（6--2-13）則：（6-2-114）在實際應(yīng)用中，可可預(yù)先計算，定定義，現(xiàn)場實實測s，由式6-2-3得到Y(jié)，最后由式6-2-114得到參數(shù)誤誤差估計值。6．3HYPERLINK"/~cddbn/Y365536/pdf/y3655360021.pdf"卡爾曼濾濾波法6．3．1概述述Kallman濾波是美國國學(xué)者Kalmaan·R·EE·于1960年首先提出出的，他將狀狀態(tài)空間的概概念引入到隨隨機(jī)估計理論論中來，把信信號過程視為為在白噪聲作作用下的一個個線性系統(tǒng)的的輸出，這種種輸入輸出關(guān)關(guān)系用狀態(tài)方方程來描述。Kalmaan借助于當(dāng)時時數(shù)字計算機(jī)機(jī)發(fā)展的成果果，將概率論論和數(shù)理統(tǒng)計計領(lǐng)域的成果果用于求解濾濾波估計問顆顆，提出了這這種新的線性性遞推濾波方方法。該一方方法廣泛的應(yīng)應(yīng)用于空間技技術(shù)和工業(yè)自自動控制系統(tǒng)統(tǒng)。Kalman濾濾波法最早應(yīng)應(yīng)用是在動態(tài)態(tài)系統(tǒng)中，主主要有離散線線性系統(tǒng)的Kalmaan濾波法和連連續(xù)線性系統(tǒng)統(tǒng)的Kalmaan濾波法。在在橋梁的施工工控制中，結(jié)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)均均是用離散的的數(shù)據(jù)序列表表示(如某些測點點的標(biāo)高、某某些斷面的應(yīng)應(yīng)力等)，所以一般般用離散線性性系統(tǒng)的Kalmaan濾波法。在在國內(nèi)據(jù)有關(guān)關(guān)資料報道，在在最近20多年里，Kalmaan濾波法集中中地應(yīng)用于斜斜拉橋的施工工控制中，并并取得了較好好的效果。從從近幾年的工工程實踐來看看，在多階段段懸臂施工的的大跨度橋梁梁施工控制中中，Kalmaan濾波原理可可以用來預(yù)測測和調(diào)整施工工誤差。6．3．2HYPERLINK"/~cddbn/Y365536/pdf/y3655360021.pdf"卡爾爾曼濾波法在在懸臂施工連連續(xù)梁橋施工工控制中的應(yīng)應(yīng)用對于懸臂施工的的梁續(xù)梁橋，當(dāng)當(dāng)結(jié)構(gòu)某一節(jié)節(jié)段施工完成成后，基本上上沒有辦法來來改變已成型型的結(jié)構(gòu)狀態(tài)態(tài)，我們能做做的就是根據(jù)據(jù)本階段的標(biāo)標(biāo)高誤差來預(yù)預(yù)測或估計出出下一階段的的標(biāo)高，通過過正確的估計計值來確定下下一梁段的立立模標(biāo)高，使使以后的結(jié)構(gòu)構(gòu)實際狀態(tài)符符合結(jié)構(gòu)理想想狀態(tài)，這就就是應(yīng)用離散散性Kalmaan濾波的實際際意義。系統(tǒng)方程和量測測方程分別為為：（6--3-1）（6--3-2）式中：—n維狀態(tài)向量量，左右兩懸懸臂的k節(jié)段的預(yù)拱拱度；—k節(jié)段預(yù)拱度度計算值與k-1節(jié)段預(yù)拱度度計算值之比比，即；（6-3-3）—n維隨機(jī)向量量；—n維量測向量量；—n維量測噪聲聲向量。作為解的Kallman濾波遞推公公式為：濾波算法：（6-3-4）預(yù)測算法：（6-3-5）濾波增益：（6-3-6）預(yù)測誤差協(xié)方差差：（6-33-7）濾波誤差協(xié)方差差：（6-3-8）式中：—狀態(tài)的最佳估估計；—見下文；—見下文。對于初始條件，由由于0號塊在理想想狀態(tài)的誤差差甚小，因此此可?。海礊?號塊左左右兩端理論論計算預(yù)拱度度）；（6-3-9）（0號塊左右兩兩端理論計算算預(yù)拱度與實實測預(yù)拱度差差值的平方）（6-3-110）已由原定理想狀狀態(tài)給定，為為求得各階段段的預(yù)測值與與濾波值，還還需定義和：(6-3-111)式中：—左懸臂臂k節(jié)段預(yù)拱度度測量值誤差差均方差；—右懸臂k節(jié)段段預(yù)拱度測量量值誤差均方方差；、與測量儀器的的性能及懸臂臂長度有關(guān)。（6-3-112）式中：—左懸臂臂k-1節(jié)段計算誤誤差均方差；；—右懸臂k-11節(jié)段計算誤誤差均方差；；、表示計算誤差差的范圍，難難以準(zhǔn)確確定定，可假設(shè)為為懸臂長度的的線性函數(shù)或或二次冪函數(shù)數(shù)。當(dāng)、、、給定，則則可以依次由由式6-3-44～式（6-3-8）得到k節(jié)段的預(yù)測測值、預(yù)測誤誤差協(xié)方差、濾濾波增益、濾濾波值以及濾濾波誤差協(xié)方方差。從開始，隨隨施工階段遞遞推，可在各各個施工階段段得到下階段段的預(yù)拱度預(yù)預(yù)測值及本階階段的濾波值值。在實際施工中，可可將懸臂節(jié)段段末端預(yù)拱度度作為狀態(tài)向向量X，施工階段段初(立模時)的預(yù)拱度可可通過施工階階段末的預(yù)拱拱度加上相應(yīng)應(yīng)節(jié)段的撓度度值來獲得。若若令為k—1節(jié)段預(yù)測k節(jié)段立摸時時的預(yù)留拱度度，d(k)為節(jié)段的端端點撓度計算算值，則有：：（66-3-133）對于系統(tǒng)誤差，可可以通過懸臂臂端各節(jié)段的的預(yù)拱度濾波波值與理論計計算值X的趨勢比較較分析確定。若若濾波誤差帶帶有明顯的方方向性[圖6-3-11a)、b)、c)、d)]，則為系統(tǒng)誤誤差；若無明明顯方向性[圖6-3-11e)、f)]，則不是系統(tǒng)統(tǒng)誤差，即無無系統(tǒng)誤差，或或系統(tǒng)誤差不不明顯。若存在系統(tǒng)誤差差，則當(dāng)前節(jié)節(jié)段(已完成節(jié)段)的系統(tǒng)誤差差為：（66-3-144）圖6-3-1濾波誤差分布的幾種情況圖6-3-1濾波誤差分布的幾種情況下節(jié)段（待施工工節(jié)段）的系系統(tǒng)誤差為：：（6-3-115）為確定下節(jié)段預(yù)預(yù)拱度，計算算參數(shù)(即塊件重力力、有效預(yù)應(yīng)應(yīng)力、彈性模模量、混凝土土收縮徐變等等)調(diào)整對下節(jié)節(jié)段預(yù)拱度由由原定理想狀狀態(tài)的改變量量為，下節(jié)段段預(yù)拱度調(diào)整整量可按照下下列不同情況況分別確定：：(1))系統(tǒng)誤差不不存在：不需要進(jìn)行參數(shù)數(shù)與預(yù)留拱度度調(diào)整，即，下下施工階段末末的預(yù)拱度采采用預(yù)測值；；(2)系統(tǒng)誤差差存在，但系系統(tǒng)誤差：由于參數(shù)調(diào)整影影響施工全過過程，而則是是當(dāng)前階段的的反映，故取取調(diào)整量；(3)系統(tǒng)誤差差存在，但系系統(tǒng)誤差：這種情況說明當(dāng)當(dāng)前階段的非非參數(shù)系統(tǒng)誤誤差很大，調(diào)調(diào)整應(yīng)以為依依據(jù)，故取。確定后，將其加加入式6-3-113的右端項，即即可得到下節(jié)節(jié)段立模時的的預(yù)拱度：（6-33-16）6．4HYPERLINK"/~cddbn/Y365536/pdf/y3655360022.pdf"灰色預(yù)測測法6．4．1概述述客觀世世界是物質(zhì)的的世界，也是是信息的世界界。我們稱信信息完全明確確的系統(tǒng)為白白色系統(tǒng)，而而信息完全不不明確的系統(tǒng)統(tǒng)為黑色系統(tǒng)統(tǒng)，信息部分分明確、部分分不明確的系系統(tǒng)為灰色系系統(tǒng)。在灰色色系統(tǒng)理論中中，“差異信息原原理”、“解的非唯一一性原理”、“灰性不滅原原理”、“新信息優(yōu)先先原理”是灰色系統(tǒng)統(tǒng)的基本原理理，“認(rèn)知模式”是灰色系統(tǒng)統(tǒng)的基本模式式，“少數(shù)據(jù)建模”是灰色系統(tǒng)統(tǒng)理論的重要要特點?；疑到y(tǒng)理論是是我國鄧聚龍龍教授于1982年首先提出出的，他寫的的《灰色控制制系統(tǒng)》是灰灰色系統(tǒng)理論論的奠基性著著作。從1982年第一篇灰灰色系統(tǒng)論文文發(fā)表以來的的10余年里，灰灰色系統(tǒng)理論論在基礎(chǔ)理論論、應(yīng)用等方方面均有較大大的發(fā)展，灰灰色系統(tǒng)理論論已廣泛應(yīng)用用于農(nóng)業(yè)、經(jīng)經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療、生生態(tài)、軍事、交交通、工業(yè)控控制、工程技技術(shù)等許多領(lǐng)領(lǐng)域，90年代初開始始應(yīng)用于大跨跨徑橋梁的施施工控制中。6．4．2以GGM（1，1）模型為基基礎(chǔ)的灰建模模與灰預(yù)測1．灰色系統(tǒng)理理論的基本概概念（1）灰微分方方程設(shè)有一組原始數(shù)數(shù)據(jù)列，為的一次累加加生成數(shù)，記記（66-4-1）（66-4-2）則上的一階常系系數(shù)灰微分方方程為：（6-4--3）式中：（2）影子方程程（白化方程程）因為灰微分方程程是仿照微分方程程（6--4-4）的，故稱后者為為前者的影子子方程或白化化方程。上式式中為灰導(dǎo)數(shù)數(shù)；為的白化背景景值。（3）累加生成成數(shù)累加生成數(shù)數(shù)記作AGO((AccummulateedGenneratiingOpperatiion)。記為原始數(shù)數(shù)據(jù)，為作r次累加生成成后（記為r-AGO）的生成數(shù)數(shù)列，即：則AGO算式：：（6-44-5）（4）新陳代謝謝GM（1，1）模型灰色系統(tǒng)理論通通過對一般微微分方程的深深刻剖析定義義了序列的灰灰導(dǎo)數(shù)，從而而使我們能夠夠利用離散數(shù)數(shù)據(jù)序列建立立近似的微分分方程模型?；一疑到y(tǒng)模型型常簡記為GM(GrreyMoodel)模型。適用于預(yù)測的GGM模型是GM（1，1）模型，它它有三種形式式：全數(shù)據(jù)GM（1，1）、信息GM（1，1）、新陳代代謝GM（1，1）。新陳代代謝模型不斷斷對新數(shù)據(jù)補(bǔ)補(bǔ)充、對舊數(shù)數(shù)據(jù)剔除，而而在運算和預(yù)預(yù)測精度方面面優(yōu)于其它兩兩個模型。比如原數(shù)列為：：，當(dāng)補(bǔ)充新數(shù)據(jù)后后，去掉得：：（6-44-6）2．灰建模與灰灰預(yù)測應(yīng)用灰色預(yù)測理理論以GM（1，1）模型為基基礎(chǔ)進(jìn)行灰建建模，并且得得到灰預(yù)測及及還原值。為的一次累加生生成（66-4-7）為的均值生成（66-4-8）GM（1，1）模模型的灰微分分方程為：（66-4-9）其另外一種形式式為：（6-4-110）式中：，，（6-4--11）稱為數(shù)據(jù)列，為為數(shù)據(jù)矩陣，為參數(shù)列或數(shù)據(jù)向量。記殘差列為：（6-44-12）當(dāng)且僅當(dāng)滿足平平方和最小準(zhǔn)準(zhǔn)則，即（6--4-13）時，灰微分方程程參數(shù)列滿足足關(guān)系：（6--4-14）最后結(jié)果：（6-4-115）（6--4-16）參數(shù)服從灰微分分方程式6-4-9，它的影子子方程為：（6-44-17）其解為：（6-4--18）稱它為GM（11，1）模型的預(yù)預(yù)測響應(yīng)式,由式6-4-5得其還原式式為:（6-4-119）6．4．3HYPERLINK"/~cddbn/Y365536/pdf/y3655360022.pdf"灰色色預(yù)測法在懸臂施工工連續(xù)梁橋施施工控制中的的應(yīng)用設(shè)各節(jié)段初預(yù)拱拱度理論計算算值序列：（6-4--20）對應(yīng)u的實測值值序列：（6-44-21）根據(jù)u、s建立立誤差序列：：（66-4-222）式中C為非負(fù)化化常數(shù)，其值值為的負(fù)數(shù)中中絕對值最大大者。以作為數(shù)據(jù)序列列，按照下面面的順序計算算：由式6-4-77生成；由式6-4-88生成；由式6-4-110建立GM（1，1）模型；由式6-4-115和式6-4-116求得參數(shù)；由式6-4-118得到響應(yīng)值值；由式6-4-119得到還原值值；由減去C即得到到弱化隨機(jī)誤誤差以后的誤誤差估計值（6-4-222）為誤差預(yù)測結(jié)果果。得到的分布，按按照上節(jié)的方方法判斷是否否存在系統(tǒng)誤誤差，可對參參數(shù)調(diào)整識別別，來確定下下一節(jié)段的立立模標(biāo)高的誤誤差調(diào)整值。6．4．4灰色色預(yù)測計算的的Excel實現(xiàn)應(yīng)用MicroosoftExcell強(qiáng)大的計算算、圖表功能能可以實現(xiàn)灰灰色預(yù)測的計計算。如圖6-4-1，某橋掛籃籃立模標(biāo)高預(yù)預(yù)測。7施工控制的的實現(xiàn)7．1撓度觀測測撓度的觀測是以以線形控制為為主要內(nèi)容的的橋梁施工控控制的重要組組成部分，橋橋梁施工控制制以此測量的的數(shù)據(jù)為依據(jù)據(jù)，對大橋的的建設(shè)進(jìn)行控控制。7．1．1測點點布置高程控制點布置置在距塊件前前段10cm處，橫向腹腹板上方附近近均布置測點點，為了保護(hù)護(hù)測點不被破破壞和掛籃的的正常走行，橫橫向測點布置置在上懸臂板板與其倒角的的交點處。測測點采用Φ18的鋼筋，與與翼板上下層層鋼筋點焊，并并且保證豎直直；鋼筋露出出混凝土表面面2～3cm，頭部磨平平并涂以紅油油漆標(biāo)記。7．1．2觀測測時間與項目目為了盡量減小溫溫度的影響，撓撓度的觀測安安排在早晨太太陽出來之前前進(jìn)行。施工工過程中需要要測量以下項項目的標(biāo)高值值：本節(jié)段混凝土澆澆筑后，南中中北測點標(biāo)高高和對應(yīng)測點點正下方的底底板底面標(biāo)高高，以及本節(jié)節(jié)段之前的一一施工好的前前四個節(jié)段的的南中北各測測點標(biāo)高；預(yù)應(yīng)力張拉后測測點標(biāo)高，包包括前四個節(jié)節(jié)段；掛籃前移就位后后測點標(biāo)高，包包括前四個節(jié)節(jié)段。7．2標(biāo)高控制制的實施7．2．1設(shè)計計標(biāo)高、竣工工標(biāo)高、立模模標(biāo)高的區(qū)別別1．設(shè)計標(biāo)高高理論上上，設(shè)計標(biāo)高高即為橋梁在在正常使用情情況下的標(biāo)高高，在總體上上服從于公路路縱斷面的線線型設(shè)計?；蚧蛘哒f，橋梁梁的設(shè)計標(biāo)高高就是橋梁竣竣工多年以后后，在承受1/2靜活載情況況下的標(biāo)高。這這里要求“竣工多年(一般為3一5年)以后”是為了保證證砼后期收縮縮徐變大體完完成，橋梁不不再發(fā)生明顯顯的后期變形形;“承受l/2靜活載”則是近似模模擬橋梁在正正常使用狀態(tài)態(tài)下的活載工工況。標(biāo)高監(jiān)控的目的的就是要使大大橋的線形滿滿足設(shè)計要求求。因此設(shè)計計標(biāo)高是標(biāo)高高監(jiān)控的依據(jù)據(jù)。2．竣工標(biāo)高竣工標(biāo)高即為橋橋梁剛剛竣工工時的成橋標(biāo)標(biāo)高。如前所述，橋梁梁在竣工后還還要發(fā)生后期期徐變變形及及活載變形，因因此可得：（77-2-1）式中：—橋梁竣工標(biāo)高高，下腳標(biāo)i表示橋梁的的縱向位置，以以下同；—橋梁設(shè)計標(biāo)高高；—橋梁竣工后由由于砼后期徐徐變而引起的的變形，以向向下為正；—橋梁承受1//2靜活載所引引起的變形，以以向下為正。顯然，（7-2-2）