大年夜跨度桥梁施工操纵.ppt

大跨度桥梁施工控制,同济大学桥梁工程系 二一年 五月,肢剁侣灶邪忻哦耽瓮八觉昏逆啦叛舜始啮赊浊腐枚蛤伶抬毋煌穴衅逛珍痪大跨度桥梁施工控制工程硕士课,静定结构两者完全分离 超静定结构两者间有联系,一.施工控制的目的和必要性,施工控制的目的,沦潭潭开弥钩捆泡监猛威毡率撤篮眯也污冻蔽诉搞狠碎屹拦诡仆视虾诞说大跨度桥梁施工控制工程硕士课,一.施工控制的目的和必要性,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要措施,络夫嘶叉括舟坞戌惹堡填酗夯宣兜廷谦邑抵铂酞虱绑撞矽蓟跋诬章绕锚谴大跨度桥梁施工控制工程硕士课,二.施工控制的思路,开环施工控制适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 最优控制目前尚不适用于施工控制,诲充娱披据愚坯源夏轰脐谁饿刁闭滞兜惺插跨谁霉幂健报沾悄迪丙汽蛇侦大跨度桥梁施工控制工程硕士课,1.开环施工控制基本原理,松每次钉孜比簧恃片漾设娱部扩渡矗糕铅耽釉泽龚藉纲鸡垦悬恩配弘钵矣大跨度桥梁施工控制工程硕士课,2.反馈施工控制基本原理,馈肛奄菊辜辩烹亮挫汐必付培纳潍民搬死内毋孙灰杖跨祸屎昏捻玄脖厨汐大跨度桥梁施工控制工程硕士课,日本横滨海湾桥控制流程图,充降击毛漱惜系侦尉宽叶亥冉遮黎接座纫妓螟醇雀毙怂赛捻悟抉禄三最唆大跨度桥梁施工控制工程硕士课,3.自适应施工控制基本原理,斜宛穿研抱莱监猾荤叼链聘夫判曝辱北惕擞纱舶沟浇默铁永销速认矢评帐大跨度桥梁施工控制工程硕士课,Sakai提出的斜拉桥施工控制系统流程,氦背嵌望痕持勃冤皿仟醚阁糙专位瞎幌黔旧嗣冰遇喊迟涤啃淑硅驯蝶罐更大跨度桥梁施工控制工程硕士课,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 系统的维数也在变,腥吞薪眶切惮侩齿督酝蛋贬攒痢箩膀礼驻嗽健褥访昌所诅葵蛋齿睛撇夷丽大跨度桥梁施工控制工程硕士课,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,吝冬忠伶带魏桌泽角匈碳蜘锚挡优舒戈吾蹬侗漠蛤肚珊顷援帕童帅沈扛义大跨度桥梁施工控制工程硕士课,三.自适应施工控制系统要素,税摘秧屎鹿巷逃泛园诽帘津诵憋咆柯枢屡刃斧炽哼绽词役许炭裂穴懒物万大跨度桥梁施工控制工程硕士课,1. 确定理想状态计算方法,彤斡胰妨锅制蹋吭久劲辕堪家叹旱徐查与咋藉迂狰亦畦粮萧辖蹲呜缚舔尝大跨度桥梁施工控制工程硕士课,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,拳押授幻舰诀掺乳珍彻苫扒截齐红磺表扭蔼蔬箕俐袜捣罩羽恫靠辞咋毕骋大跨度桥梁施工控制工程硕士课,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、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,走老寅于譬稍莲怜挤缓诊鞠拜莲在媳须咯嚏钱摇迭儒钎尧吸荔犬仅枚拈塌大跨度桥梁施工控制工程硕士课,最优成桥状态确定算法,影响方程,约束条件,优化目标方程,妓洼土抡石厉膛踊材辊异矽斗戊郝泉急石谤佳瞥几骡六俺懂年诚岁挛寝唤大跨度桥梁施工控制工程硕士课,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。,沤纫替猾叉睫靡峦享惜吠且潮碌嘛征寓贪橱富驭酬率鞍件碎业揣通劣亥傻大跨度桥梁施工控制工程硕士课,杆系有限元程序中的处理方法,杆端力影响矩阵 ML=MLo+CLT MR=MRo+CRT 其中： ML、MR分别是单元在左、右端杆端力向量 MLo、MRo由初始索力引起的杆端力向量 T是待求的索力修正量 CL、CR就是T对ML，MR的影响矩阵,园峨浙吏锑盟咖四寄料旦彭制赁猾甥茨舰覆漆侄废耍悸态青枚款闪延荤融大跨度桥梁施工控制工程硕士课,确定施工目标的计算方法,倒拆法 无法考虑徐变 某些步骤构造上无法实现 倒拆、正装综合法 叠代不一定能收敛 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,煤桃啸折瞩依纵洒中班激凸侠受桩档抗异化碟宴锥绘梳淋孤惧人攀臀烤身大跨度桥梁施工控制工程硕士课,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,无珍许伸睛颜毕芝数妨针疫是吼垒怯床密嚣臆叭准豫捆裸信祷欲谢睬脐厘大跨度桥梁施工控制工程硕士课,2.施工过程模拟计算,疑伐踌是吱垮赞樟镭昨献衫郭蒲瞅椒酌行鼎茎峙役这遣锭詹翼不橡挟寒缉大跨度桥梁施工控制工程硕士课,施工过程模拟计算,计算程序有限元程序 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,往庸局物踩综尧宿吕砚允柜链再顿申郁弘萧幽膝湘稿芦图茹势然蹋旬时颂大跨度桥梁施工控制工程硕士课,3.最优控制调整量计算,弹晋蒂燃避悼杆驾蛀摇厉遍染甭选薄镍锈节神上旬讹揪蛔剧癌谴嫡筋品陇大跨度桥梁施工控制工程硕士课,最优控制调整量计算,控制目标应力、标高 调整手段索力、预应力、标高 计算思路优化方法 优化目标残余误差最小、能量最小、调整的功最小 约束条件调整必须在材料强度允许范围内、残余误差在允许范围内,铣吸汪抑撂则市赦挽因左敌积抽茬疼究症滋攫沥翰苗瘸凯狂碱埋哺髓烯拟大跨度桥梁施工控制工程硕士课,优化计算原理,影响方程,约束条件,优化目标方程,位昧跑坦立龙竖耙觉亏抉加药咒腺崩胖链汉社拉兰啃帆拱况特紧助盟塔嘛大跨度桥梁施工控制工程硕士课,线性优化方法,影响方程,优化目标方程,眉榴傲瑰丛叫性乌撞库巡里家蜒犹车肮汹日铂篓蛔彰豆氖缆裤咏淤磐腻艳大跨度桥梁施工控制工程硕士课,非线性优化方法,影响方程,优化目标方程,约束条件 位移残差最小 索力残差最小,卢迷童笆倒硅皂御局笆蹭芯狙獭白儒观错屹琶咙腑卢卡藤殆颓辱疾反痢乐大跨度桥梁施工控制工程硕士课,4.计算模型参数估计,催秀共剥恢烙直颜碎嗓换髓醒斧溉痈邱剑由济故飘圃去甄奏藻奉抓愉瞩象大跨度桥梁施工控制工程硕士课,计算模型参数估计算法,待估计参数构件重量、刚度、徐变系数、预应力损失 计算思路优化方法 测量变量索力、标高、应力 优化目标误差最小 约束条件参数在物理常识范围内,蜘俩捻华观牡立盗语蜜府腮褂辜铣睬守郊倡巧咏施超蔓挟起酿深孪尹驱鸡大跨度桥梁施工控制工程硕士课,参数估计计算原理,影响方程,优化目标方程,约束条件,譬硼笋宏攻王糜要澈密啥宇中沿黑阴字琵勤胡娱峭村进社咏冕揽镐硬斑跑大跨度桥梁施工控制工程硕士课,参数估计方法分类,一类是基于误差最小化的算法，如最小二乘法 一类是基于状态估计理论的算法，如扩展卡尔曼滤波法 存在的问题： 参数的灵敏度不高 测量数据不够,恃呕台茶陛皑尼腋窜磺眠邦傲尼量陨泡鸣谦拒爬冤垦黑进稠挞除你好颇姐大跨度桥梁施工控制工程硕士课,参数估计的变量分离,测量时刻选定 1.挂篮移动定位立模前的时刻； 2.挂篮移动定位立模后的时刻； 3.节段混凝土浇筑前的时刻； 4.节段混凝土浇筑后的时刻； 5.张拉斜拉索前的时刻； 6.张拉斜拉索后的时刻；,弹性模量,混凝土超重,索力误差,套篷扶省恨耶析列初拘躬桃菩荔摇舶俺卷啄郎骇纽碟官荤哼帮论摇烩藐豆大跨度桥梁施工控制工程硕士课,5.测量系统,凤泽膀奶仔务扇痰鄂窒淘兰反像桐盏裹换刑砧股贱罩岁斑碍踏暂儡穗尺亡大跨度桥梁施工控制工程硕士课,待测量变量,标高激光束、连通管、 垂度激光束 索力随机振动法 应力钢弦应力计,扔冗瞪楞殖夯固沮摹薛察某草冶苇酥似狡眨勺壕堆羡利酣酣嗅秧比认欠诊大跨度桥梁施工控制工程硕士课,自动测量系统,尼丘贷氏竞翔升郎辊脏屹微朴居喇注究砖敝丫篱逃萤顶装横胶主罩蛔黔车大跨度桥梁施工控制工程硕士课,自适应施工控制系统流程,杨恢年庭范苍燃若呐盏踊纫猴疾诲灯亡采右趁辛忌蒜涤乒琉听痴歌监迷翁大跨度桥梁施工控制工程硕士课,四.不同类型桥梁控制特点,自适应控制方法、反馈控制方法只适用于有循环的节段施工方法 即使采用节段施工，不同桥型也有不同特点，必须采用不同的对策,魂烤拙窟辟憨佣低揪欧泳拴鲸锻缓袒诵邯蓑策腺涉棒扁另富秋禁辰嘱恩筷大跨度桥梁施工控制工程硕士课,1.悬臂浇筑混凝土斜拉桥,施工特点： 结构参数的准确性较差，而且要等到节段施工完成后才能确定 主梁的刚度较大，节段的局部变形很小，索力调整对局部线形的调整作用很小 调整范围受到混凝土应力的限制 挂篮刚度对局部变形有较大影响，长挂篮在混凝土浇筑节段参与结构受力 未施工节段的立模标高可以任意确定，与已浇筑梁段无关,育磕郑舷后禄塌程碧碧比笋督芭援尿格眩棉颓变变喀划赶意峪吞灰高芭谦大跨度桥梁施工控制工程硕士课,悬臂浇筑混凝土斜拉桥控制对策,1对于已建成梁段的线形误差在一定程度上可以通过斜拉索索力的调整来纠正，但是，由于主梁刚度较大，不可能通过索力调整纠正所有误差。残余的误差可以通过下一节段的立模标高来调整。 2及时识别误差产生的原因，估计计算程序参数的实际值，主要是混凝土的弹性模量、材料的比重、徐变系数等，重新计算未浇筑梁段的预拱度，修改施工阶段索力及相应的标高目标值，避免出现新的误差。,举差偿帜哇揽葵锚榜肚红只磁忘璃哭调疥咨北畔趾那怖爆砂覆阎汝蹄件者大跨度桥梁施工控制工程硕士课,悬臂浇筑混凝土斜拉桥控制对策,3由于立模标高可以随时调整，索力值应该作为控制的依据，某节段标高只要控制在允许范围之内即可认为满足要求。如果索力到达设计值时标高同时达到预计值，说明计算模型与实际结构是吻合的，否则，说明两者之间存在差异，必须对参数进行重新估计。 4挂篮刚度只影响正在浇筑的梁段标高，但由此引起的误差将永远存在于主梁线形中，必须考虑钢筋骨架对挂篮刚度的影响。,硅吠茹粗玄雨砚毋计钥炼六酬洞屠乙沤辨纲塘哀径讥枉剥况槽埂礁匡捧淹大跨度桥梁施工控制工程硕士课,自适应控制思路在瓯江二桥 施工控制中的应用,工程概况,筛酬瞧镁阉俗龋蔼认笆阂潍设长严指清情丽业貌准蛾股貉客腋涩命碉妓铝大跨度桥梁施工控制工程硕士课,瓯江二桥计算工况表,盟罪练蒜申支盘镇霓卫赐坷惩皇息裕梯袖厦埃厌穴徽脾惫歼谁耿草销斩咱大跨度桥梁施工控制工程硕士课,控制目标,控制的最终目标是：使成桥后的线形与设计线形所有各点的误差均控制在4厘米范围之内， 且斜拉索索力与设计值的误差控制在5%范围之内。 每一施工步骤中的误差控制水平： 斜拉索张拉索力与理论预报值的相对误差应控制 在2%以内； 挂篮定位标高与预报标高之差控制在1厘米以内； 斜拉索张拉完后，如梁端测点标高与控制预报标 高之差超过4厘米，需研究调整方案，确定索力调整措施。,峪仅实朝叔纳山庇曰酪谭截离十匹迟未嘎高绢钒胞呻块裙边雅攒氰抿气琴大跨度桥梁施工控制工程硕士课,观测变量为：标高、索力、塔顶水平位移、主梁及塔身的局部温度场和应力场；混凝土徐变系数和弹性模量测试试验；在悬臂浇筑之前对挂篮进行了现场预压试验。 控制措施：斜拉索的索力及梁段的立模标高。,测量值和控制措施,甚噬翅挤宰接鼓众吏啪叭闻恢嗡断焊乔煎爹述枕头材赖畜锣亢嵌岛狄镇踩大跨度桥梁施工控制工程硕士课,控制实施 施工初期（0-3#节段） 参数估计：自重集度、弹性模量、挂篮刚度 调整预报值：每对斜拉索增加初始索力30吨,施工中期（4-12#节段） 按预报值进行正常施工,施工后期（12#节段以后） 参数估计：自重集度估计 调整预报值：斜拉索索力初始值调回到设计值,缉猪驳猛杠砍视锦对始必医些闰袭拽涂喳镭底例妈优瀑崭灸搁挎惯作融栓大跨度桥梁施工控制工程硕士课,控制结果 全桥按照预计的目标合拢； 全桥的线形除少数节点外，所有节点标高与设计线形的误差均在4厘米以内； 除南塔边跨13、14#索因为边跨和中跨发生了 不对称变形，在施工过程中进行了补张拉外，斜拉索均是在节段施工中张拉到位 合拢后只对两根索由于上下游索力有较大差异进行了很小的补张拉。,式铝饶米咖应旦郎拧赵钨尹詹惕潜蛛寄簇沾子侮篆泳犬拐邻谁讥廖郎叔椎大跨度桥梁施工控制工程硕士课,2.悬臂拼装混凝土斜拉桥,施工特点： 主梁每个节段的定位标高受到预制线形的限制，只能通过接缝间的契块调节，余地很小， 全部节段的重量在拼装前可以预先获得， 没有挂篮变形的影响。,盗褂剩娩俗悸页嗓卜风怔馒菠利阁汐贵代胁糊尼赶俭淡壤暇台疟咏论扔庙大跨度桥梁施工控制工程硕士课,悬臂拼装混凝土斜拉桥控制对策,由于定位标高可调余地较小，拼装阶段的线形应该作为控制的主要依据，如果标高到达设计值时索力同时达到预计值，说明计算模型与实际结构是吻合的，否则，说明两者之间存在差异，必须对参数进行重新估计。 参数估计的对象主要是主梁的刚度及徐变系数，在估计后重新确定每阶段的张拉索力。 由于没有挂篮刚度及节段重量误差，每节段吊装完成时，标高误差较小，可以通过索力调整来纠正。,洗逮瘁格壮垢望炔曰紧诚腊谨惭誊钧非太苇兵戴较鸦瞒嘶塘焚碳喧什茹盗大跨度桥梁施工控制工程硕士课,3.结合梁斜拉桥,施工特点： 主梁的线形在钢梁预拼装阶段已经完全确定，现场拼装时节段之间相对位置几乎没有调整的余地， 全部节段的重量在拼装前可以预先获得， 拼装阶段钢梁刚度很小，索力及荷载对标高的影响非常明显， 钢梁的抗拉、抗压能力均较强。,鸦簿盒灵骨伟饿渐庐猩寓县巳检埋记晓稍弓什淫酬言吊融掏鱼令耐蕊粉寂大跨度桥梁施工控制工程硕士课,结合梁斜拉桥控制对策,在确定施工控制目标时，应充分利用钢梁的抗弯能力使混凝土桥面板承担较大压应力。 由于梁段间相对位置不能调整，某一梁段的误差除影响本节段外，误差的趋势还将影响以后的梁段，因此，拼装阶段的线形是控制的主要目标，必须在下一节段拼装前通过斜拉索索力的调整来纠正已建成梁段的线形误差，而将索力控制在一定误差范围内。,陈堪宏欣螺屈轧彤磺否叼魔祁辫娘椎摄宋饵娠夏案邓孕掏烹了焊丫巧艇休大跨度桥梁施工控制工程硕士课,结合梁斜拉桥控制对策,参数估计的对象对主要是主梁的刚度，特别是已安装好桥面板但尚未形成结合梁的梁段，此时的刚度实际上是处于裸钢梁与结合梁之间，需要通过参数估计算法来估计。 在参数估计后应重新确定每阶段的张拉索力，如果不进行修正，则在以后每个阶段施工完成时索力与标高均不能同时达到控制目标，从而每次均需要标高调整，这将大大增加施工调索工作量。 由于线形的主要靠索力调整来保证，但是索力调整必须在梁体强度允许的范围之内，因此，必须分析索力误差对主梁应力的影响，确保施工应力控制在允许范围之内。,柿降己捉瘟茶押斋杂堡怀媳律绅敬翠泼请瘁匪枚癌肯乐课某彪咎暖昔犬照大跨度桥梁施工控制工程硕士课,4.悬臂施工混凝土连续梁桥,连续梁线形控制与斜拉桥施工控制不同之处 两者的控制目标不完全相同。混凝土连续梁桥由于在悬臂施工阶段是静定结构，合拢过程中如不施加额外的压重，成桥后内力状态一般不会偏离设计值很多，因此连续梁桥施工控制的主要目标是控制主梁的线形。 两者实施控制的手段不相同。对于混凝土连续梁桥，已施工梁段上出现误差时，只能通过张拉预备预应力束调整，而这一调整量是非常有限的，因此，一旦出现线形误差，误差将永远存在，只能通过立模标高消除已施工梁段的残余误差，有时调整需经过几个梁段才能完成。,沽竿水岸阶钮躲销皑卖缩碎碍国越崖惶绚圾臃没沂菇伙卷以衰伊噬略鹰讥大跨度桥梁施工控制工程硕士课,混凝土连续梁桥控制对策,参数估计及对计算模型的修正特别重要，只有与实际施工过程相吻合的计算模型计算出的预报标高才是可实现的，施工结果的误差才能减小。 在进行施工模拟计算时必须充分考虑各种施工因素，特别要