[硕士]空间扭索斜拉桥合理成桥状态与合理施工状态_pdf_图文

1、摘要现今，在斜拉桥的成桥状态确定、施工状态确定以及施工最优控制方面虽然已有不少研究成果，但在实际应用中仍存在许多问题。本文以山东省济宁市太白楼西路梁济运河大桥主桥为工程背景，进行以下几个方面研究。研究了斜拉桥一次成桥确定的合理成桥状态和经过若干次体系转换的最终成桥状态的不一致问题；并进一步研究了经过若干次体系转换的最终合理成桥状态与合理施工状态的相互影响关系，抛弃一次成桥下确定平衡状态的常规思想，考虑合理成桥状态与合理施工状态耦合作用，提出了合理成桥状态与合理施工状态的耦合分析方法。研究表明：该方法能够保证斜拉索索力、主梁主塔弯矩及支座反力等，均能同时实现合理的成桥状态，回避了实际的成桥受力状

2、态与一次成桥确定的合理成桥状态不一致的问题。最重要的是考虑了，合理成桥及合理施工状态的常规确定方法无法考虑的问题，即合理成度年变化、温度日变化、斜拉索与主塔主梁二者的温差、主塔沿塔身横桥向的温度梯度。温度日变化对合理施工状态影响显著。特别是我国北方地区的夏季温度日变化，对于大跨度钢箱梁合龙控制长度有较显著影响，施工监控中应给予充分考虑；温度年变化、斜拉索与主塔主梁二者的温差对合理成桥状态影响较显著；斜拉桥设计时应给予充分考虑。空间扭面背索异型斜拉桥，主塔塔身沿横桥向的温度梯度对合理成桥状态影响较显著；对于异型的空间扭面背索斜拉桥，在设计时应给予充分考虑。对斜拉索无应力下料长度的计算方法进行研究

3、。通过对影响斜拉索无应力下料长度因素的全面考虑及各个因素的研究分析，提出了斜拉索无应力下料长度实用计算方法，本方法比我国公路斜拉桥设计规范的计算方法更能精确的反应斜拉索实际所需的下料长度。该方法将为今后的斜拉索的无应力下料长度提供更科学的计算方法。 在预拱度设置问题上，除规范考虑的因素以外，还应考虑汽车荷载对主梁产生的筑龙网 W W 拉桥设计细则（）和本依托工程的实际情况，温度效应主要考虑温W . 本文分析了温度效应对合理成桥状态、合理施工状态的影响；结合我国公路斜Z H 桥状态与合理施工状态之间的耦合影响。U L O N G . C O M土强度，还应对弹性模量和龄期进位的通用计算公式。可供

4、斜塔斜拉合理成桥状态；耦合；温度效应；MOC.G NOL UH筑龙网 W W W . Z，：；M O C ，. ，G ，N O L ：，UH ，Z ，. ，W W W ，； ”（）网”，龙，筑，；，筑 W W W . Z H U L O N G . C O M 龙网MOC.G第二章合理成桥状态与合理施工状态耦合分析原理N 概苤O L合理成桥状态U斜拉桥成桥受力状态的确定方法HZ合理施工状态. 斜拉桥施工受力状态确定方法W W施工最优控制W控制方法合理成桥状态与合理施工状态耦合分析原理网主要影响因素耦合分析龙计算步骤筑本章小结第三章斜拉桥温度效应分析概述桥梁结构中的温度效应温度效应分析温度日变化

5、影响 温度年变化影响斜拉索与主塔、主梁的温差影响。主塔温梯度影响本章小结第四章斜拉索无应力下料长度实用计算方法概述影响斜拉索无应力索长的因素主梁的位置拉索实测参数斜拉索无应力下料长度实用计算方法第五章合理成桥状态与合理施工状态耦合分析方法概述斜拉桥计算模型的建立施工阶段的受力安全性、合理性斜拉桥施工方案。施工阶段的受力安全性、合理性验算。施工阶段的受力安全性、合理性调整。初定合理施工状态计算活载及其他荷载的作用初定合理成桥状态合理成桥状态与合理施工状态耦合分析确定施工阶段预拱度、预偏位主梁预拱度筑龙网初定斜拉索初张力 W W W . 本章小结Z H 两种算法对比U L O N 临时施工荷及主梁

6、自重误差G . 温度的影响C O M 主塔的位置主塔预偏位本章小结结论与展望结论展望参考文献攻读硕士期间发表的论文致谢MOC.G NOL UHZ.WWW网龙筑筑 W W W . Z H U L O N G . C O M 龙网长安大学硕士学位论文第一章帚一早绪论珀下匕引言现代斜拉桥的发展】斜拉桥是一种由索（拉）、塔（压弯）、梁（压弯）三种基本要素形成的复杂空间超静定结构体系。斜拉索提供主梁多点弹性支持，使其受力状态类似于小跨经多跨连续梁，从而大大减少主梁的弯矩，使其具备更大的跨越能力。斜拉桥的历史可追溯到年，但是由于受到当时技术水平的限制，在近多年（世纪世纪）中没有得到很大发展。直到年，法国的

7、桥（跨度M ）的竣工，意味着斜拉桥的复苏。年，瑞典的桥（跨度）O的竣工，标志着现代斜拉桥的诞生。年，法国的圣纳泽尔桥（主跨）的竣C.工，标志着现代斜拉桥突破。世纪年代，随着新材料、新技术的引进，以及G不断发展的设计理念，使的现代斜拉桥进入一个辉煌的发展时期。现代斜拉桥以其良好NO的结构性能、跨越能力大、动力特性好、外形美观等优点，已成为一，跨度范L围内最具有竞争力的桥型，并深受国内外桥梁设计者和建设者的青睐。年，我国苏UH 通长江大桥（主跨）的竣工，刷新了最新记录，成为世界跨径最大的斜拉桥，标Z志着现代斜拉桥已突破，同时也使我国的现代斜拉桥建设水平挤入世界先进行.W 列。W独塔斜拉桥的发展及特

8、点【吲W据统计，在全世界已建成各类斜拉桥中，独塔斜拉桥约占。从而可以看出独塔斜拉桥在各类斜拉桥中占有举足轻重的地位。年，在德国建成了世界上第一网座独塔斜拉桥一桥，主跨。桥同时也是世界上第一座独塔不对称斜拉桥和首次采用“”型索塔结合横向倾角的斜拉索面，从而充分体现了独塔斜拉桥龙在美学上的优势。并且独塔斜拉桥有较广泛适用范围。虽然主孔跨径比双塔、三跨斜拉筑桥主孔跨径要小，但特别适用于跨越中小河流、中小跨度海湾、峡谷等。同时也适合于跨越较大河流和海湾的主航道部分。从经济角度考虑，独塔斜拉桥比其它的双塔斜拉桥、连续梁桥、连续刚构桥的造价相当要低，其中广东省九江大桥（跨独塔斜拉桥）较其他桥梁型可节省的总

9、造价。独塔斜拉桥由于经济、美观、适用范围广等优点，首先在德国得到发展，在德国建成的座斜拉桥中，独塔斜拉桥就有座。随后独塔斜拉桥也得到世界各国的桥梁设计者及建设者的青睐。第一章绪论随着我国在经济上的迅速发展，由于独塔斜拉桥具有广泛适用范围、美学上的优势、造价相对较低，近几十年在我国也得到了突飞猛进的发展。在跨度上也刷新了新的记录，目前独塔斜拉桥中跨径最大的依然是前苏联的乌里扬诺夫斯克桥，主跨；但是第二跨度为我国的青银高速济南黄河大桥，主跨；广东珠江黄埔二桥位于第三位，主跨。根据不完全统计，我国主跨跨度在以上的斜拉桥如表。表我国独塔斜拉桥统计表序号桥名跨径（）结构形式支撑体系重庆石门人桥单索面梁塔

10、梁墩固结三县洲闽江人桥单索面梁M 塔梁墩固结武汉江汉四桥双索面梁O 塔梁墩固结高屏溪人桥双索面混合梁C. 塔梁墩固结宁波招宝山大桥G 双索面梁塔梁墩司结天津海河大桥N 双索面混合梁塔梁墩同结金马大桥O 双索面梁塔梁墩同结株洲建宁湘江大桥L U 单索面梁塔梁墩蚓结深圳湾公路大桥H 单索面钢箱梁塔梁墩同结中坝金沙江大桥Z 双索面梁漂浮攀枝花炳草岗桥. W 单索面梁塔梁墩同结黄山太平湖大桥W 单索面梁塔梁墩司结沙溪庙嘉陵江大桥W 双索面梁塔梁墩司结广东三水大桥 双索面梁塔梁同结四川内江沱江三桥 单索面梁塔梁墩同结仙桃汉江大桥网双索面梁塔梁同结通化西昌人桥龙单索面梁塔梁墩同杭州钱塘江兰桥单索面梁塔梁墩

11、固结南昌新八一大桥筑双索面梁塔梁墩结广东九江人桥单索面梁塔梁墩固结浙江临海人桥单索面梁塔梁墩固结湖州南太湖人桥双索面梁塔梁墩固结沪州泰安长江人桥双索面梁塔梁固结贵州红枫湖大桥双索面梁塔梁墩固结杭州湾人桥南航道桥双索面钢箱半漂浮珠海黄埔二桥北汉桥双索面塔梁墩固结长安大学硕学位论文续上表序号桥名株洲建宁湘江大桥金马大桥跨径（）结构形式支撑体系半漂浮半漂浮单索面梁独塔双索面独塔双索面独塔单索面独塔双索面独塔双索面独塔单索面宁波招宝山大桥三县洲闽江大桥武汉江汉四桥重庆石门大桥深圳湾公路大桥主航道桥青银高速济南黄河大桥青岛海湾大桥红岛航道桥塔梁固结塔梁固结塔梁固结塔梁固结塔梁固结半漂浮半漂浮异型斜拉桥的

12、发展及特点泸灞生态区号桥主桥为独斜塔双索面斜拉桥，倾角为。，主塔采用独特的拱形塔。倾斜的拱形塔充分体现了本桥的独特美感，见图。我国近几年，独塔无背索斜拉桥以标志性建筑和独特的美感，赢得了设计者和建设者的青睐，在我国不少城市都修建了拉桥，见图和图。斜拉悬索组合异型桥，也开始逐步兴起。如常州市新运河龙城大桥，见图。筑龙网图西安市沪灞生态区号桥主桥W W独塔无背索异型斜拉桥，如吉林省长春市伊通河轻轨斜拉桥，广东省江门无背索异型斜W .Z HU L随着人们对桥梁美观要求的不断提高，出现了各种异型的景观独塔斜拉桥。西安市O NG .西安沪灞号桥主桥C O M独塔双索面独塔双索面独塔双索面塔梁固结筑W W

13、 W . Z H U L O N G . C O M龙网图广东省江门无背索异型斜拉桥MO C .G NO LU 图江苏省常州市新运河龙城大桥HZ 本论文的依托工程为济宁市太白楼梁济运河大桥；为独柱斜塔空间扭面背索斜拉.桥。独特的空间扭面背索，在体现本桥的美感的基础上，又蕴含着新颖的特性，见图。W WW网龙筑图济宁市太白楼梁济运河大桥 第一章绪论斜拉桥施工监控重要性斜拉桥是高次超静定结构，其设计与施工高度耦合，理想的几何线型与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法。如何通过施工过程中斜拉索索力的张拉控制以及主梁标高调整来获得预先设计的应力状态和几何线型，是斜拉桥施工中非常关

14、键的问题。所采用的施工方法、材料性能、主梁安装标高以及斜拉桥的安装索力等都直接影响成桥后的主梁线型与受力状态。并且斜拉桥的结构内力和变形随着不同施工阶段结构体系和荷载工况的变换而变化，因此，在施工过程中斜拉桥是一个复杂的多输入多输出的高阶时变系统。由于系统内外各种因素对系统的直接或间接的影响，使得施工的实际状MO 态与设计状态不可能完全一致，造成实际状态与设计状态不一致的因素很多，主要有：C 设计参数的取值不可能完全反映实际结构、结构计算模型的简化假定引起的计算误差、.G 环境温度和湿度的影响、桥梁结构非线性影响、桥梁施工临时荷载、斜拉索张拉、施工N误差和测量误差等等。O L由于上述影响因素均

15、是非确定性的，故斜拉桥施工阶段结构的受力变形过程属于一U 种复杂的随机过程。若不在斜拉桥施工过程中对系统实施有效的控制，就有可能由于误HZ 差的积累致使成桥后结构的整体受力状态及线型严重偏离设计目标而影响结构的可靠.性。因此施工监控是保证斜拉桥成功、顺利修建不可缺少的重要工作。W W对于异型斜拉桥的来讲，首先异型斜拉桥由于结构体系较常规斜拉桥复杂，施工工W 艺也更加烦琐。其次上述非确定性因素对异型斜拉桥的影响更加复杂。因此特别对于异型斜拉桥来讲，施工监控将显的更为重要。网斜拉桥施工监控现状虽然施工监控对斜拉桥的建设是十分重要及必要的，但从斜拉桥的发展历史来看，龙斜拉桥施工监控的发展历史并不久远

16、。日本最早进行系统的施工监控的研究，并取得了筑较先进的研究成果。早在年代后期，依靠计算机技术开发了斜拉索索力调整自动化监控系统，此系统可以在施工阶段进行实时的比较实测值与设计值。此系统最大的缺点是必须依靠大型计算机进行计算分析，由于大型计算机价格昂贵，所以受到经济因素的制约，此系统未得到推广应用。随后，又进行了更深入系统的研究，并开发出在施工阶段可以进行实时计算分析的施工双控系统。此系统的主要功能是可以在施工阶段进行实时的自动测试、分析计算及控制全过程，同时还可以完成设计参数敏感性分析与实际结构行为的预测。我国斜拉桥施工监控起步的相对比较晚，但发展速度较迅速。年代初逐渐意识到施工监控的重要性及

17、必要性。年口建成的柳港大桥首次采用现代工程控制论的基本思想，该施工控制系统主要是依靠现场微机用理想的施工倒拆程序和考虑混凝土收缩徐变分析程序，提供每一施工阶段理论计算控制值，在现场与实测值进行对比分析，并进行对设计参数的识别和索力优化等方法，实现施工与控制间的良性循环，有效的进行了主梁挠度和索塔水平位移的控制。年代后期对斜拉桥的施工控制进行全面的研究，并初步形成了控制系统。目前我国，从系统结构上进行分类，斜拉桥控制系统主要有合理成桥状态、合理施工状态、施工最优控制。MO 研究的工程背景C .山东省济宁市太白楼西路梁济运河大桥主桥为独柱斜塔空间扭面背索钢砼组合斜G 拉桥，墩、塔、梁固结，其跨径组

18、成为。其中边跨主梁为预应力混凝土NO 箱梁，主跨主梁为钢箱梁，桥塔采用独柱斜塔，主塔全高（包括装饰性塔冠L），桥面以上塔高，桥面以下塔高。塔身顺桥向偏离铅垂面。，倾向岸U H侧。主塔采用空心截面，因塔、梁固结，在固结区设厚的实心段。预应力混凝土Z 箱梁伸过桥塔，通过钢混结合段与钢箱梁连接。全桥共设根斜拉索，根.W 据索力的不同分别采用系列的，W丝不同规格。主塔墩基础采用根直径米的钻孔灌注桩，主跨的过渡墩采用根直径米的钻孔灌注桩，混凝土。W基桩均按摩擦桩设计。主桥桥型布置见图。网龙筑MOC.G NOL UHZ. 面己做W 梁济运WW最终成桥状态的不一致问题；并进一步研究了经过若干次体系转换的最终

19、合理成桥状态与合理施工状态的相互影响关系，抛弃一次成桥下确定平衡状态的常规思想，考虑合理成桥状网态与合理施工状态耦合影响，提出了合理成桥状态与合理施：状态的耦合分析方法。以山东省济宁市太白楼西路梁济运河大桥主桥为工程实例，对提出的方法并进行应用。龙（）进行分析温度效应对合理成桥状态、合理施工状态的影响；结合我国公路筑斜拉桥设计细则（）和本依托工程的实际情况，温度效应主要考虑温度年变化、温度日变化、斜拉索与主塔主梁二者的温差、主塔沿塔身横桥向的温度梯度。温度日变化对合理施工状态影响显著。特别是我国北方地区的夏季温度日变化，对于大跨度钢箱梁合龙控制长度有较显著影响，施工监控时应给予充分考虑；温度年

20、变化、斜拉索与主塔主梁二者的温差对合理成桥状态影响较显著；斜拉设计时应给予充分考虑。空间扭面背索异型斜拉桥，主塔塔身沿横桥向的温度梯度对合理成桥状态影响较显长安大学硕士学位论文著：对于异型的空间扭面背索斜拉桥，在设计时应给予充分考虑。（）对斜拉索无应力下料长度的计算方法进行研究。通过对影响斜拉索无应力下料长度因素的全面考虑及各个因素的研究分析，提出了斜拉索无应力下料长度的实用计算方法，本方法是充分考虑了影响斜拉索下料的各种因素，比公路斜拉桥设计规范（）的计算方法更能精确的反应斜拉索实际所需的下料长度。（）在预拱度设置问题上，除规范考虑的因素以外，还应考虑汽车荷载对主梁产生的长期徐变变形影响；预

21、应力钢筋张拉时不仅要求混凝土强度，还应对弹性模量和龄期进行要求。总结了斜塔斜拉桥，在施工阶段斜塔预偏位的通用计算公式。MOC.G NOL UHZ.WWW网龙筑网L筑 W W W . Z H U O N G . C O M 龙长安大学硕士学位论文第二章合理成桥状态与合理施工状态耦合分析原理概述在斜拉桥设计确定合理成桥状态时，通常情况是在一次成桥状态下确定的合理成桥状态，其中一次成桥状态下确定的合理成桥状态和最终的成桥状态是不一致的，最多只能使一部分内力得到较好的逼近。要使得斜拉索索力、主梁主塔弯矩及支座反力等，均较好逼近一次成桥下确定的合理成桥状态是很难的。本章将提出一种新的确定方法，可以解决上

22、述问题。即合理成桥状态与合理施工状态的耦合分析法。该方法考虑合理成桥状态与合理施工状态耦合影响，并抛弃一次成桥下确定平衡状态的常规，在相互影响的M 关系中寻求一种最佳状态，使成桥状态与施工状态同时达到合理状态。OC合理成桥状态.目前确定斜拉桥合理成桥状态的基本思想如下【】：在一次成桥状态下结构的内力达G N到某种状态，作为结构内力优化的目标；定义施工阶段，进行施工阶段分析，并确保进O行施工阶段分析后的成桥内力尽可能接近预先设定的成桥内力。广义上讲，合理成桥状L U态包含合理成桥线型状态和合理成桥内力状态；狭义上讲，合理成桥状态仅指合理成桥H内力状态。通常人们所讲的合理成桥状态是指“狭义合理成桥

23、状态。后续本文所涉及Z.到的“合理成桥状态”无特殊说明，也均是指“狭义合理成桥状态”。合理成桥线型主W要是通过在施工阶段设置相应的主梁预拱度、主塔预偏位等来实现。WW斜拉桥成桥受力状态的确定方法目前确定合理成桥状态的具体方法有：刚性支承连续梁法、零位移法、内力平衡法、 指定应力法、应力平衡法、弯曲能量最小法、弯矩最小法、假载法、用索量最小法和影网响矩阵法等。归结起来可以划分为三类：指定受力状态法、无约束优化法、有约束优化龙法。）指定受力状态法筑（）刚性支撑连续梁法【】：将斜拉索提供的弹性支撑假定为刚性支撑，简化为连续梁，然后求出假定为刚性支撑的反力，将反力作为斜拉索索力的竖向分力。（）零位移法

24、【：选择合理的索力，使结构在恒载作用下索梁交点处位移为零。（）内力平衡法【】：以主梁、主塔控制截面的内力为目标，通过合理选择索力来实现该目标。（）指定应力法【】：以控制截面的应力为目标，与上述的内力平衡法基本类似。第二章合理成桥状态与合理施状态耦合分析原理（）应力平衡法【】：以恒、活载共同作用下主梁上、下缘应力平衡为控制目标计算成桥内力。）无约束优化法（）弯曲能量最小法【】：以斜拉桥塔、墩和主梁的弯曲应变能作为目标函数，使结构弯曲应变能最小，来确定合理成桥索力值。（）弯矩最小法【】：以结构（包括梁、塔、墩）弯矩平方和作为目标函数，来确定合理成桥索力值。（）假载法【】：取准永久活载值的某系数值作

25、为假载作用于结构，然后采用以恒载和假载共同作用下弯曲能量最小为目标的索力优化方法。M ）有约束优化法O C（）用索量最小法【：以斜拉索的用量（张拉力乘以索长）作为目标函数，以关.心截面内力、位移期望值范围作为约束条件，来求解最合理索力。G N（）影响矩阵法【，】：其主要思路是建立索力对结构内各个单元的杆端力的关系：O）【】L U （）讽）【】）HZ 一（）其中：尬）、分别是单元在左、右杆端力向量，地）、）是由初始索.W力引起的杆端向量，）是待求的索力修正量，【】、【】就是丁）WW ）、）的影响矩阵，所有的优化目标均用）、来表示。然后进行整体内力优化。合理施工状态目前根据斜拉桥主梁的截面材料、型

26、式及跨经，主梁的施工方法主要有：悬臂拼装网法、支架拼装法、顶推法等。施工受力状态通常主要解决两个问题：首先保证结构在各龙个施工阶段的受力安全；其次是使实际的成桥状态要逼近合理成桥状态的要求。筑斜拉桥施工受力状态确定方法为了保证施工阶段结构的受力合理，同时使成桥内力尽可能接近预先设定的成桥内力，以及成桥线型的要求；所以应根据施工方案确定好施工过程中的控制参数。对于采用悬臂法施工的情况，控制参数为各梁段施工时的立模标高和斜拉索的张拉索力。斜拉桥的施工状态确定的基本方法有：正装法、倒拆法、倒拆一正装法、正装迭代法、无应力状态法。长安大学硕士学位论）正装法【是根据实际结构在施工阶段不断的体系转换；在计

27、算模型进行相应的逐步激活单元、给定张拉索力、添加或解除约束、施加本阶段的其它荷载作用，求解出本阶段荷载和体系变化产生的内力和位移增量，并与前一阶段结果叠加，对施工阶段循环，直至成桥。）倒拆法【，】以成桥状态作为为初始状态，按照施工工序的逆序，对结构进行倒拆，分析出每拆除一个施工工序对剩余结构的影响，从而推算出各施工阶段的变形和受力状态。）倒拆一正装法【，M O倒拆一正装法是对倒拆法的改进，其基本原理：在第一轮倒拆计算中考虑混凝土的C收缩、徐变和结构的几何非线性。根据第一轮的倒拆结果，再进行正装计算。在正装计. G算中考虑混凝土的收缩、徐变和结构的几何非线性，将相应的影响结果储存，在下一轮N的倒

28、拆计算中，将上述储存的影响结果计入。如此反复，直至计算结果基本吻合。O L）正装迭代法【，】U先假定一个张拉索力，按正装计算得到一个成桥状态，将该成桥状态与预先设定的H Z合理成桥状态比较，按最小二乘法原理使两个成桥状态相差最小，以此来修正张拉索力，.再进行新的一轮正装计算，直至收敛为止。W W）无应力状态法【】W基本思想：在线性状态下对一座己建桥梁进行解体，只要各单元长度与曲率不变，则无论按什么程序恢复，还原后的结构内力和线型将与原结构一致。应用这一原理可以建立斜拉施工阶段与成桥状态之间的联系。由于实际结构存在非线性，所以需进行循环网迭代计算。龙施工最优控制筑当斜拉桥的施工受力状态确定后，各

29、施工状态下的结构位移、索力以及控制截面的内力和应力应变的理论值就相应确定了，这些理论值决定了施工过程结构受力和变形的理论轨迹。由于斜拉桥施工过程复杂，影响施工过程受力的参数（如主梁重量、结构刚度、临时施工荷载、温度等）诸多，而这些参数在施工过程中的实际值既带有规律性，又有一定的随机性，与理论值有差别，所以，各个实际的施工受力状态将会偏离理论轨 迹，最终造成实际成桥受力状态会偏离设计成桥状态。因此，施工控制的问题就是如何第二章合理成桥状态与合理施状态祸含分析原理对施工过程的受力进行有效控制，使斜拉桥成桥后的受力状态满足设计成桥状态的要求，同时又要确保结构在施工阶段的安全。控制方法目前斜拉桥的施工

30、控制方法从控制思路上可以分为三类：开环控制、反馈控制和自适应控制。）开环控制法【】在施工控制中，按照理论计算的控制参数（立模标高和张拉索力）进行施工，不进行参数的修正。若在设计时对各种计算参数均能够比较准确的估计，并且施工阶段又能将这些参数的误差（主梁自重、二期铺装厚度、张拉索力）控制在允许的范围内，在满M O足上述情况时可适合采用该方法。C）反馈控制法【】. G当误差较大的时，根据施工误差进行控制参数（立模标高和张拉索力）的修正，使N修正后的理论施工状态与实际施工状态基本一致，而且满足成桥状态的要求。该方法根O L据主动修正控制参数还是被动修正，又分为预测控制法和事后调整控制法两种方法。U）

31、自适应控制法【H Z自适应控制法是在反馈控制的基础上，再加上一个系统参数识别的过程，使整个控.制系统成为自适应控制系统。其中参数误差识别是自适应控制的核心，参数识别的主要W W算法有：最小二乘法、推广的卡尔曼滤波法等。W合理成桥状态与合理施工状态耦合分析原理目前确定合理成桥状态的方法中，均以一次成桥下结构受力达到某种条件为目标进网行内力优化。通常的确定步骤分为两步【】：首先以一次成桥下结构受力达到某种条件为目标优化结构内力，然后按施工过程分析求得结构各施工阶段受力及各施工阶段的张拉龙索力，以确保结构按施工过程求得的成桥内力尽可能接近第一步得到的成桥优化目标。筑而斜拉桥是高次超静定结构，通常最终

32、成桥状态的实现要经过若干次体系转换。最终的成桥状态，最多只能使一部分内力得到较好的逼近。所以要使得斜拉索索力、主梁主塔弯矩及支座反力等，均较好的逼近一次成桥下确定的合理成桥状态是很难实现的。例如正装迭代法，只能使斜拉索的恒载成桥索力较好的接近一次成桥下确定的合理成桥索力，而主梁、主塔弯矩及支座反力等无法同时考虑，使其均较好的逼近。最终合理成桥状态的确定应该考虑斜拉桥在修建时经历若干次体系转换的过程性。用恒注：主梁弯矩以下侧受拉为正，后同。偎钙踮筋加坫加心W . 心Z H §硼至¨掣斟U LW W 鸯念§O N §G . 图正装计算和一次成桥弯矩对比（单位

33、：）C O M 索号合理的施工状态主要包括施工过程中受力安全、成桥后满足一次成桥下确定的合理成桥状态。例如对于斜塔斜拉桥，在施工过程中斜塔修建完成以后尚未张拉斜拉索时，此时斜塔为最不利的受力状态。为防止斜塔在施工阶段产生裂缝甚至倒塌。所以在施工感。使得最终成桥索力偏离一次成桥下确定的合理成桥索力。以上问题可以通过调索，经过反复的试算后，使得索力较好的逼近一次成桥下确定的合理成桥索力。但是此时的主梁主塔弯矩又偏离了合理成桥状态，所以既要满足施工过程中结构的受力安全，又要使成桥后满足合理成桥状态是很难同时实现的。目前合理成桥状态的确定方法中，在确定合理成桥状态时均无法同时考虑合理的施工状态，即无法

34、考虑结构在施工过程中安全性、合理性的要求。而对于复杂结构体系的斜拉桥，在确定合理施工状态的同时，又影响着一次成桥下确定的合理成桥状态的实现。筑过程中需要设置临时拉索等。临时拉索的设置对最终的成桥索力、主梁弯矩影响较为敏龙网 图正装计算和一次成桥恒载索力对比（单位：）第二章合理成桥状态与合理施工状态耦合分析原理综上所述在确定合理成桥状态时无法同时考虑合理的施工状态，在确定合理施工状态时，又同时影响着一次成桥下确定的合理成桥状态的实现。斜拉桥一次成桥确定的合理成桥状态和最终的成桥状态通常情况下是不一致的。所以本文提出，最终的合理成桥状态的确定要抛弃在一次成桥下确定平衡状态的传统思想，在最终成桥状态

35、下确定平衡状态，合理成桥状态与合理施工状态耦合分析的思想。主要影响因素斜拉桥是由索、塔、梁、支座等构成的复杂空间超静定结构体系。在耦合分析合理成桥状态与合理施工状态时。本方法首先要考虑施工阶段的受力安全、受力合理、稳定性等问题，同时考虑其身受力复杂性，即综合考虑梁、塔、索及支座等。）施工阶段结构的受力安全性目前斜拉桥主梁的施工方法有支架拼装法、支架现浇、顶推法、悬臂拼装法。主塔一般采用爬模施工法、转体施工法等。主塔、主梁在施工阶段受力状态不断转换，可能）施工阶段结构受力的合理性施工阶段结构受力的合理性，主要解决两个方面的问题：第一在确保结构在施工阶段的受力安全的前提下，主要是把混凝土的拉应力控

36、制一定的范围内，防止施工阶段可拉桥的最终成桥状态受力合理。）施工阶段结构的稳定性斜拉桥的整个成桥过程的稳定性与刚构桥的整个成桥过程的稳定性类同，最可能发）施工阶段预拱度及预偏位设置为满足最终的成桥线型，在施工过程需要设置预拱度。目前对于斜拉桥的预拱度包括：恒载预抬高值、混凝土收缩徐变预拱度、斜拉索长期应力松弛预拱度、汽车荷载预拱度。对于斜塔斜拉桥，斜塔在施工过程中发生较大的偏位、在成桥恒载作用下也发生较大的偏位。为实现最终的成桥线型所以在施工过程中需要设置主塔预偏位。而笔者认为目前规范规定的主梁预拱度的设置考虑尚未全面，除规范考虑的因素以外，还应适量计入汽车荷载对主梁产生的长期徐变变形影响；预

37、应力钢筋张拉时不仅要求混凝土强度，还应同时对弹性模量和龄期进行要求。）主梁弯矩控制【】筑龙生失稳破坏的状态都是在施工阶段。在施工阶段应防止斜拉桥发生失稳破坏。网 W W 能产生的裂缝，第二确定索力张拉次数时，尽量采用一次张力，减少施工工序，并使斜W . Z H U L 在施工阶段是结构的受力最不利状态，应确保结构的受力安全。O N G . C O M长安大学硕主梁是斜拉桥中直接承受荷载的结构，斜拉索索力很小的变化，就会使得主梁内力发生较大的变化。梁斜拉桥主梁弯矩通常是设计计算中的难点和重点，通常要求控制在“可行域”中。钢箱梁斜拉桥，钢材容许应力幅度较大，主梁弯矩不做为控制重点。）主塔【】主塔是

38、斜拉桥的主要传力部分，通常内力较大，从受力的合理性考虑最好保持轴心受压状态，否则后期混凝土收缩、徐变的内力重分布会对塔极其不利，特别是非对称斜拉桥此问题更为突出。）斜拉索【】斜拉索的索力从自身出发要满足二方面的要求：）斜拉索垂度要求的最小索力；）材料强度要求的允许最大索力。所以设计中要做到短索截面尺寸小，索力小；长索截面尺寸大，索力大，从而保持全桥索力的分布均匀。但对一些特殊情况也会出现不同，如斜拉桥的结构类型为塔梁固结时，第一对拉索索力通常都会采用较大值，而尾索由于锚斜拉索无应力下料长度的计算。不仅要采用高精度的计算理论，而且还应该考虑各种实际施工因素。如施工过程中主梁标高动态变位、主梁预拱

39、度、临时施工荷载等诸多因素都对无应力拉索下料长度有影响。）支座【】边墩和辅助墩反力在恒载作用下应具有足够的压力储备，保证在活载作用时才不会出现负反力。对于要求支座不出现负反力，斜拉索索力调整对其影响较小，主要取决于结构形式、跨径比例及中跨、边跨配重。对于以往的斜拉桥设计，在设计时就确定了合理成桥状态，在考虑温度效应对合理成桥状态的影响时，仅仅根据我国公路斜拉桥设计细则（）条和条进行考虑。无法详尽的考虑施工阶段实时温度效应对合理成桥状态、合理施工状态的影响；并且也无法考虑由于施工阶段实时温度效应引起的合理成桥状态与合理施工状态耦合影响。而合理成桥状态与合理施工状态耦合分析方法可以考虑施工阶段的实

40、时温度效应。）施工方案的调整在实际的施工过程中，为加快施工进度，减少施工费用等因素，调整个别的施工方案是不可避免的。对于施工方案的调整，必然影响着合理成桥状态与合理施工状态，同筑龙）施工阶段的实时温度效应网 W W W . Z H U L 固的作用，也会使索力偏大。在所有的索中，不宜有太大或太小索力的索。O N G . C O M第二章合理成桥状态与合理施工状态耦合分析原理时也影响合理成桥状态与合理施工状态的耦合作用。）设计变更在施工过程中，通常会遇到设计变更，如桥面铺装层厚度改变，铺装层材料的改变，护栏形式等等。这些变更都会影响着合理成桥状态与合理施工状态，同时也影响合理成桥状态与合理施工状

41、态的耦合作用。耦合分析合理成桥状态与合理施工状态耦合分析方法的基本原理是，首先确定合理成桥状态时考虑其过程性及结构体系转换等，在最终成桥状态下确定的合理成桥状态，而不是在一次成桥下确定（解决了一次成桥下确定的合理成桥与实际最终成桥状态的结构受力状M O态不一致问题）；合理成桥状态影响合理施工状态的努力方向，合理施工状态又影响着C合理成桥状态的实现。确定合理成桥状态、合理施工状态时，考虑二者的耦合影响关系；. G在这相互影响的关系中寻求一种最佳状态。在寻求这种最佳状态时，合理成桥状态与合N理施工状态是具有同样重要位置、相互联系、相互影响的统一体。O L在施工阶段的实时温度效应通常是不确定的，温度

42、效应将同时影响着合理施工状态U和合理成桥状态；对于复杂结构体系的斜拉桥，施工方案通常会根据实际施工的需要（考H Z虑到加快施工进度等因素）进行必要的调整；以及施工过程中的变更等因素。这些因素.将同时影响着合理施工状态与合理成桥状态。同时合理成桥状态与合理施工状态又存在W W着耦合影响的关系，因此应将两种状态综合考虑。在这相互影响的关系中寻求一种最佳W状态，使二者同时达到合理状态。确定合理施工状态时首先要满足各个施工阶段的结构受力合理性，同时又考虑对最终成桥受力状态的影响。网计算步骤本文提出的斜拉桥合理成桥状态与合理施工状态耦合分析方法计算流程图见图龙，具体的详细计算步骤：筑）初定斜拉索初张力采用最小弯曲能量法，将主梁、主塔的抗弯刚度在模型修正为，斜拉索初张力设置为零，不定义施工阶段，进行一次成桥模型的计算，将斜拉桥在自重、二期荷载、预应力荷载共同作用下成桥索力作为施工阶段斜拉索张拉的初定初张力。确定初定拉索初张力也可