桥梁施工控制- 同济大学.ppt

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1、大跨度桥梁施工控制石雪飞同济大学桥梁工程系二○○七年六月使桥梁建成时达到设计确定的内力状态线形状态静定结构——两者完全分离超静定结构——两者间有联系斜拉桥、悬臂施工拱桥、连续梁（刚构）桥一.施工监控的目的和内容施工控制的目的监测结构的安全性，保证施工精度拱桥、悬索桥9/16/20212同济大学桥梁工程系石雪飞一.施工监控的目的和内容施工控制的必要性大跨度桥梁线刚度较低，相对变形较大大跨度桥梁施工过程复杂，较多体系转换大跨度桥梁施工步骤较多，材料、结构尺寸、施工操作误差的累计误差较大斜拉桥设计规范中把施工控制作为实现设计目标的必

2、要措施9/16/20213同济大学桥梁工程系石雪飞一.施工监控的内容理论计算确定控制目标成桥时的理想控制目标值每个施工步骤中的分步控制目标值成桥及施工过程中各目标值的精度标准施工现场跟踪实际操作保证目标的实现获得结构行为的实测值对实际结构进行调整调整施工阶段控制目标值9/16/20214同济大学桥梁工程系石雪飞一.施工监控的内容成桥理想状态施工控制目标值误差标准施工和结构状态监测是否误差满足误差标准误差原因辨识调整结构状态后续施工步骤调整施工控制目标9/16/20215同济大学桥梁工程系石雪飞二.施工监控的思路开环施工控制——适

3、用于简单桥梁或非循环式施工桥梁反馈施工控制——适用于结构参数比较稳定的桥梁自适应施工控制——适用于循环式施工桥梁目前尚没有一种算法可直接用于施工控制，控制方法只是一种思路的应用9/16/20216同济大学桥梁工程系石雪飞1.开环施工控制基本原理9/16/20217同济大学桥梁工程系石雪飞2.反馈施工控制基本原理9/16/20218同济大学桥梁工程系石雪飞日本横滨海湾桥控制流程图9/16/20219同济大学桥梁工程系石雪飞3.自适应施工控制基本原理9/16/202110同济大学桥梁工程系石雪飞Sakai提出的斜拉桥施工控制系统流程

4、9/16/202111同济大学桥梁工程系石雪飞4.最优控制理论应用的问题离散系统方程控制目标问题——控制矩阵Pk,k-1是不断变化的9/16/202112同济大学桥梁工程系石雪飞二.施工控制的思路开环施工控制反馈施工控制自适应施工控制最优控制结论：自适应控制是目前适用于循环施工桥梁最理想的方法，最优控制不适用于桥梁9/16/202113同济大学桥梁工程系石雪飞三.自适应施工控制系统要素9/16/202114同济大学桥梁工程系石雪飞1.施工过程模拟计算9/16/202115同济大学桥梁工程系石雪飞施工过程模拟计算计算程序——有限元

5、方法我国：平面杆系程序国外：空间计算程序开始应用考虑的因素模拟施工构件的安装及拆除过程各种线形预应力钢筋的张拉过程不同预制龄期、加载龄期下构件的收缩徐变结构的非线性因素温度影响9/16/202116同济大学桥梁工程系石雪飞2.确定理想状态计算方法9/16/202117同济大学桥梁工程系石雪飞确定理想状态的计算方法确定成桥理想状态确定施工步骤的控制目标9/16/202118同济大学桥梁工程系石雪飞确定成桥理想状态内部静定结构——连续梁、拱、吊桥结构尺寸、施工方法确定后内力状态随之唯一确定内部超静定结构——斜拉桥、组合拱同样的结构、

6、同样的施工方法，不同索力（吊杆力）可以获得不同内力状态最优问题——内力最小、应力最小、弯曲能量最小、材料最省、造价最省确定性问题——刚性支承连续梁9/16/202119同济大学桥梁工程系石雪飞最优成桥状态确定算法影响方程约束条件优化目标方程9/16/202120同济大学桥梁工程系石雪飞弯矩最小求斜拉桥最优索力斜索体系是的拉索以未知索力Ti代替；简化后的平面框架结构中，目标函数为：Ti——第i号索力；——Ti=1时的结构弯矩；Mp(s)——恒载作用下的结构弯矩。9/16/202121同济大学桥梁工程系石雪飞确定施工目标的计算方法倒

7、拆法无法考虑徐变某些步骤构造上无法实现考虑施工过程的影响矩阵法适用于混凝土桥，有时迭代不收敛无应力状态法适用于钢桥的构件预制不能确定每个施工阶段的状态需要多次调索9/16/202122同济大学桥梁工程系石雪飞确定施工目标的计算方法简化做法施工阶段斜拉索索力等于节段重量的一半加施工机具重量按照上述索力进行正装模拟计算，局部调整索力标高按模拟计算结果设预拱度缺点——施工状态与成桥理想状态脱节9/16/202123同济大学桥梁工程系石雪飞悬索桥的特殊问题成桥线形空缆线形计算起始线形由于大变形几何非线性，只能正装叠代9/16/20212

8、4同济大学桥梁工程系石雪飞3.允许误差确定方法随机误差传递法可靠度反问题方法目前状态：经验法9/16/202125同济大学桥梁工程系石雪飞4.最优控制调整量计算9/16/202126同济大学桥梁工程系石雪飞最优控制调整量计算控制目标——应力、标高调整手段——索力