基于灰色理论悬臂施工中矮塔斜拉桥应力预测

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1、基于灰色理论悬臂施工中矮塔斜拉桥应力预测【摘要】本文基于灰色理论，依据施工中石湾特大桥箱梁不同控制截面上的应力实测数据序列建立多个灰色GM(l.l)模型。预测桥梁应力随施工进程的发展变化，通过预测结果与测试结果对比，验证了该方法在矮塔斜拉桥施工监控中的实际应用价值。【关键词】矮塔斜拉桥悬臂施工灰色理论应力预测BasedontheGreyTheoryintheCantileverConstructionofExtradosedCable-stayedBridgeStressPredictionGaoFeng(Pan-ChinaConstructionGroupFourthD

2、esignInstitute,BeijingFengtai100070)Abstract：Basedonthegraytheory,onthebasisoftheconstruetionofShiwansuperlargebridgeboxgirderwithdifferentcontrolsectiononthestressdatatoestablishasequenceofmultiplegrayGM(1,1)mode1.Predictionofbridgestresswiththeconstructionprocessofdevelopmentandchange,t

3、hroughtheforecastresuItandthecomparisonofthetestresuIts,verificationofthemethodunderextradosedcable~stayedbridgeconstruetioncontrolareofpracticalvalue・Keywords：extradosedcable-stayedbridgecantileverconstructiongreytheorystressprediction中图分类号：U448.27文献标识码：A文章编号：1引言矮塔斜拉桥采用悬臂施工方法，在施工过程中受众多不确

4、定因素的影响，大部分影响因素可以通过设计参数的修正、数据的实时采集、计算模型的修正等方法来消除，但与之相应的工作量也大大增加；目前桥梁应力监控是依据正装分析法计算结果，在测试应力不足或者截面出现危险状况时，采用工艺调整的补救措施，该方法不能够对应力的发展做出有效的预测，不能保证应力监控防患于未然。灰色系统理论是我国邓聚龙教授1982年首先提出的。90年代初应用于大跨径桥梁施工控制中，其具有贫数据建模、实时性、预测性、以及不需要探求系统变化的内在因素等特点。为了得到桥梁应力的变化规律，有效地对未来状态做出预测，本文将灰色预测理论引用桥梁应力控制中，依据实测数据建立GM(1,

5、1)模型，并检验其实际应用价值。2灰色理论基本原理灰色系统理论基本观点是把一切随机量看作是在一定范围内变化的灰色量，在不详细探究引发系统行为变化的不确定因素、不将系统控制行为与噪音行为加以分离的前提下直接依据少量数据建立预测模型，采用数据生成方法将杂乱无章的数据转化为规律性较强的数据，寻找数据的规律性。2.1灰生成与灰微分方程将原始数据通过累加生成(或累减生成)计算，变成新的数据，称为灰生成。设原始序列为(1)一次累加生成计算式为(2)一次累加生成的序列为(3)累减计算即为累加生成的逆运算。在命题下上点的灰导数为：(4)定义(5)为灰微分方程。其中：(6)2.2GM(1,

6、1)模型设为GM(1,1)模型的定义型。其中：是系统行为，具有白信息覆盖。为发展系数，其大小和符号反映和的发展态势。为灰作用量，反映系统的特性，具有灰信息覆盖。定义⑺为GM(1,1)的白化模式。在初始条件时，白化模式的解为(8)即GM(1,1)有预测功能，和为预测结果。2.3GM(1,1)模型的精度检验模型预测值选定后，还需要检验模型是否合理，这里只介绍常用的后验差检验法。后验差检验法是残差统计特性的检验，该方法以各点的预测误差为基础,通过计算后验差比值和小误差概率获得模型的精度级别。其中称为均方差比值，对于给定的，当时称模型为均方合理模型；称为小误差概率，对于给定的，当

7、时称模型为小误差概率合理模型，图1控制截面布置图式中，为相对误差值(也较残差值)。模型的精度由和共同评定。一般将模型精度分为四级,模型精度检验标准见表lo表1后验差法模型精度检验标准3石湾特大桥的应力预测研究2.1工程概况佛山市石湾特大桥主桥跨径布置为14#墩至17#墩(90.5+150+90.5)m,全长331m。本桥为矮塔斜拉桥，属于预应力混凝土连续梁体系，梁体采用变截面箱梁形式，截面采用大悬臂单箱三室形式，梁体全宽33.5m。主桥主要釆用挂篮悬臂浇筑的施工方法，分为16个节段向前推进。应力控制截面位于1#块根部，即悬臂梁