宁车沽永定新河特大桥48+80+48m连续梁施工监控方案

1、PAGE PAGE 3宁车沽永定定新河特特大桥48+800+48m连续梁施工监控方方案主持人：王王慧东 教授石家庄铁道道学院二九年年八月目录TOC o 1-3 u1工程概况况 PAGEREF _Toc160877967 h 12 方方案编制制依据 PAGEREF _Toc160877968 h 113施工控制制的原理理、目的的、内容容和方法法 PAGEREF _Toc160877969 h 13.1施工工控制的的必要性性 PAGEREF _Toc160877970 h 13.2施工工控制的的原理 PAGEREF _Toc160877971 h 113.3施工工控制的的目的 PAGEREF _T

2、oc160877972 h 223.4施工工控制的的内容 PAGEREF _Toc160877973 h 223.5施工工控制的的方法 PAGEREF _Toc160877974 h 443.5.11施工控控制方法法介绍 PAGEREF _Toc160877975 h 443.5.22自适应应控制方方法 PAGEREF _Toc160877976 h 53.5.33预测控控制方法法 PAGEREF _Toc160877977 h 63.6施工工控制结结构的计计算方法法 PAGEREF _Toc160877978 h 103.6.11正装计计算法 PAGEREF _Toc160877979 h

3、1103.6.22倒装计计算法 PAGEREF _Toc160877980 h 1123.6.33无应力力状态法法 PAGEREF _Toc160877981 h 143.7宁车车沽永定定新河特特大桥施施工控制制 PAGEREF _Toc160877982 h 143.7.11宁车沽沽永定新新河特大大桥施工工控制的的目标 PAGEREF _Toc160877983 h 1153.7.22施工控控制的具具体内容容 PAGEREF _Toc160877984 h 163.7.33施工控控制前期期结构计计算系统统 PAGEREF _Toc160877985 h 163.8施工工控制误误差分析析 PA

4、GEREF _Toc160877986 h 173.8.11结构刚刚度误差差 PAGEREF _Toc160877987 h 173.8.22浇筑混混凝土误误差 PAGEREF _Toc160877988 h 1773.8.33桥面临临时荷载载影响 PAGEREF _Toc160877989 h 1183.8.44挂篮变变形误差差 PAGEREF _Toc160877990 h 183.8.55温度影影响 PAGEREF _Toc160877991 h 1993.8.66预应力力束张拉拉力误差差 PAGEREF _Toc160877992 h 193.8.77施工方方案变化化 PAGEREF

5、_Toc160877993 h 203.9确定定适用的的施工误误差容许许度指标标和应力力预警系系统 PAGEREF _Toc160877994 h 2004施工监控控的工作作及对施施工工艺艺的要求求 PAGEREF _Toc160877995 h 214.1主梁梁悬臂施施工 PAGEREF _Toc160877996 h 2114.2主梁梁合龙施施工的监监测 PAGEREF _Toc160877997 h 2115施工顺序序及监控控计算 PAGEREF _Toc160877998 h 2225.1施工工顺序及及计算工工况 PAGEREF _Toc160877999 h 2225.2计算算参数

6、PAGEREF _Toc160878000 h 2225.3利用用施工监监控、监监测实时时计算调调整控制制目标值值 PAGEREF _Toc160878001 h 236施工监测测的方法法及具体体内容 PAGEREF _Toc160878002 h 2266.1几何何形态挠挠度监测测 PAGEREF _Toc160878003 h 266.1.11悬臂施施工的控控制要点点 PAGEREF _Toc160878004 h 266.1.22悬臂施施工中挠挠度计算算与控制制 PAGEREF _Toc160878005 h 266.1.33悬臂施施工时预预拱度的的设置方方法 PAGEREF _Toc1

7、60878006 h 2776.1.44立模标标高的设设定立模模标高的的设定 PAGEREF _Toc160878007 h 2296.1.55宁车沽沽永定新新河特大大桥悬臂臂施工时时预拱度度监测方方法 PAGEREF _Toc160878008 h 2996.2应力力观测 PAGEREF _Toc160878009 h 3316.3温度度监测 PAGEREF _Toc160878010 h 3336.4截面面尺寸测测量 PAGEREF _Toc160878011 h 3556.5混凝凝土弹性性模量试试验 PAGEREF _Toc160878012 h 3556.6预应应力监测测 PAGERE

8、F _Toc160878013 h 376.7与监监控有关关的其它它资料收收集 PAGEREF _Toc160878014 h 3777施工控制制实施日日程安排排 PAGEREF _Toc160878015 h 388现场实施施组织方方法 PAGEREF _Toc160878016 h 3998.1施工工监控领领导小组组 PAGEREF _Toc160878017 h 398.2施工工监控项项目组 PAGEREF _Toc160878018 h 3398.3联系系单传递递方式 PAGEREF _Toc160878019 h 3399人员安排排及联系系方式 PAGEREF _Toc1608780

9、20 h 44010设备投投入 PAGEREF _Toc160878021 h 411第1页，共62页工程概况宁车沽永定定新河特特大桥位于于新建铁铁路天津津至秦皇皇岛铁路路客运专专线天津津段，其其中包含含跨度为为48+80+48mm无碴轨道道预应力力混凝土土连续梁梁桥，起起止里程程分别为为DK5008311.133DKK51+0088.833。结构构形式为为3跨预应应力混凝凝土连续续箱梁，全全长1777.55m，计算算跨径布布置为48m+800m+448m，中支支点处梁梁高6.65m，跨中9m直线段段及边跨13.25m直线段段梁高为为3.85m。梁底底下缘按按二次抛抛物线变变化，边边支座中中心

10、线至至梁端距距离0.75m。箱梁梁采用单单箱单室室、变截截面、变变高度结结构。箱箱梁顶面面宽122m，箱梁梁底面宽宽6.77m，顶板板厚度除除梁端附附近外均均为40ccm；底底板厚度度40至1000cm，按按直线线性变化化；腹板48至60、60至90cm，按折折线变化化。全联联在端支支点，中中跨中及及中支点点处共设设5个横隔隔板，横横隔板设设有孔洞洞供检查查人员通通过。2 方方案编制制依据1时时速350公里客客运专线线铁路无无砟轨道道现浇预预应力混混凝土连连续梁（双双线）图号：通桥桥（20008）23668A-2铁铁路桥涵涵设计规规范(TB1100002.11-20005)3铁铁路工程程抗震设

11、设计规范范(GB550111120006)4铁铁路桥涵涵钢筋混混凝土和和预应力力混凝土土结构设设计规范范(TB1000022.320005)；5铁铁路混凝凝土结构构耐久性性设计暂暂行规定定(铁建设200051577号)；6关关于发布布铁路路混凝土土结构耐耐久性设设计暂行行规定等两项项铁路工工程建设设标准局局部修订订条文的的通知(铁建设20007140号)；施工控制的的原理、目目的、内内容和方方法施工控制的的必要性性对高次超静静定桥跨跨结构(多跨连连续梁或或连续刚刚构，或或斜拉桥桥)，其成成桥的梁梁部理想想的几何何线型与与合理的的内力状状态不仅仅与设计计有关，而而且还依依赖于科科学合理理的施工工

12、方法。如如何通过过施工时时的浇筑筑过程的的控制以以及主梁梁标高调调整来获获得预先先设计的的应力状状态和几几何线型型，是连连续梁桥桥施工中中非常关关键的问问题。尽管在设计计时已经经考虑了了施工中中可能出出现的情情况，但但是由于于施工中中出现的的诸多因因素(如材料料的弹性性模量、混混凝土收收缩徐变变系数、结结构自重重、施工工荷载、温温度影响响等)的随机机影响，事先难以精确估计，而且在实际施工过程中由于施工在测量等方面产生的误差，会使实际结构的原理论设计值难以做到与实际测量值完全一致，两者之间会存在偏差。尤其值得注意的是，某些偏差(如主梁的竖向挠度误差)具有累积的特性。若对偏差不加以及时有效的调整，

13、随着梁的悬臂长度的增加，主梁的标高会显著偏离设计值，造成合龙困难或影响成桥的内力和线形。特别是采用悬臂施工技术的大跨度桥梁，施工中的不合理误差状态如不能及时地加以识别和处理，主梁的应力有可能发生积聚而超出设计安全状态发生施工事故。所以在施工中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整是十分重要的。已建成的桥梁中就出现过施工控制不好，造成桥梁内力分配不合理、主梁线形不和顺的情况，影响了桥梁的使用。施工控制的的原理桥梁的施工工控制是是一个施施工量测判断修正预告施工的的循环过过程，为为了能够够控制桥桥梁的外外型尺寸寸和内力力，首先先必须安安排一些些基本的的和必要要的量测

14、测项目，其其内容包包括主梁梁各施工工工况的的标高、主主梁部分分控制断断面的应应力、结结构温度度场、气气温以及及对混凝凝土材料料的一些些常规试试验。在在每一工工况返回回结构的的量测数数据之后后，要对对这些数数据进行行综合分分析和判判断，以以了解已已存在的的误差，并并同时进进行误差差原因分分析。在在这一基基础上，将将产生误误差的原原因予以以尽量消消除，给给出下一一个工况况的施工工控制指指令，在在现场施施工形成成良性循循环。施工控制的的目的施工控制的的目的，就就是根据据实际的的施工工工序，以以及现场场获取的的参数和和数据，对对桥跨结结构进行行实时理理论分析析和结构构验算；对每一一施工阶阶段，根根据分

15、析析验算结结果给出出其主梁梁端的挠挠度(每阶段段施工梁梁段定位位标高)等施工工控制参参数，分分析施工工误差状状态，采采用应力力预警体体系对施施工状态态进行安安全度评评价和灾灾害预警警。这样样，才能能保证结结构的受受力和变变形始终终处于安安全的范范围内，成成桥后的的结构内内力和线线形符合合设计要要求。施工控制的的内容对于分节段段悬臂浇浇筑施工工的预应应力混凝凝土连续续梁桥来来说，施施工控制制就是根根据施工工监测所所得的结结构参数数实测值值进行施施工阶段段计算，确确定出每每个悬浇浇节段的立模模标高，并并在施工工过程中中根据施施工监测测的成果果进行误误差分析析、预测测和对下下一节段段立模标标高进行行

16、调整，以以此来保保证成桥桥后桥面面线形、合合龙段两悬悬臂端标标高的相相对偏差差不大于于规定值值以及结结构内力力状态符符合设计计要求。大跨度连续续梁桥施施工控制制的任务务就是对对桥梁施施工过程程实施控控制，确确保在施施工过程程中桥梁梁结构的的内力和和变形始始终处于于容许的的安全范范围内，确确保成桥桥状态符符合设计计要求。桥梁施工控制的内容围绕施工任务而展开，总体上讲，桥梁施工控制的具体内容有以下几个方面：(一)几何何变形控控制不论采用什什么样的的施工方方法，桥桥梁结构构在施工工过程中中总要产产生变形形(挠曲)，并且且结构的的变形将将受到诸诸多因素素的影响响，极易易使桥梁梁结构在在施工过过程中的的

17、实际位位置(立面标标高、平平面位置置)状态偏偏离预期期状态，使使桥梁难难以顺利利合龙，或成成桥线形形形状与与设计要要求不符符，所以以必须对对桥梁实实施控制制，使其其结构在在施工中中的实际际位置状状态与预预期状态态之间的的误差在在容许范范围和成成桥线形形状态符符合设计计要求。与桥梁工程程质量的的优劣需需用其质质量检验验评定标标准来检检验一样样，施工工控制的的结果也也需要有有一定的的标准，即即误差容容许值来来评判。桥桥梁施工工控制中中的几何何控制总总目标就就是达到到设计的的几何状状态要求求，最终终结果的的误差容容许值与与桥梁的的规模、跨跨径的大大小、技技术难度度等有关关，目前前还没有有统一的的规定

18、，应应根据具具体桥梁梁的施工工控制需需要具体体确定。同同时，为为保证几几何控制制总目标标的实现现，每道道工序的的几何控控制误差差允许范范围也需需事先研研究、确确定出来来(二)应力力控制桥梁结构在在施工过过程中以以及在成成桥状态态的受力力情况是是否与设设计相符符合是施施工控制制要明确确的重要要问题。通通常通过过结构应应力的监监测来了了解实际际应力状状态，若若发现实实际应力力状态与与理论(计算)应力状状态的差差别超限限就要进进行原因因查找和和调控，使使之在容容许的范范围内变变化。结结构应力力控制的的好坏不不像变形形控制那那样容易易发现，若若应力控控制不够够将会给给结构造造成危害害，严重重者将发发生

19、结构构破坏，所所以，它它比线形形控制显显得更加加重要。必必须对结结构应力力实施严严格监控控。目前前对应力力控制的的项目和和精度还还没有明明确的规规定，需需根据实实际情况况确定。(三)稳定定控制桥梁结构的的稳定性性关系到到桥梁结结构的安安全，它它与桥梁梁的强度度有着同同等的甚甚至更重重要的意意义。世世界上曾曾经有不不少桥梁梁在施工工过程中中由于失失稳而导导致全桥桥破坏的的例子，最最典型的的为加拿拿大魁北北克(Queebecc)桥。我我国四川川州河大大桥也在在悬臂施施工中出出现了失失稳破坏坏。因此此，桥梁梁施工过过程中不不仅要严严格控制制变形和和应力，而而且要严严格地控控制施工工各阶段段结构构构件

20、的局局部和整整体稳定定。目前桥梁的的稳定性性已经引引起了人人们的重重视，但但主要注注重于桥桥梁建成后的的稳定计计算。对对施工过过程中可可能出现现的失稳稳现象还还没有可可靠的监监测手段段，尤其其是随着着桥梁跨跨径的增增长，受受动荷载载或突发发情况的的影响，还还没有建建立有效效、成熟熟的快速速反应系系统，因因此，很很难保证证桥梁的的施工安安全。目目前主要要通过稳稳定分析析计算(稳定安安全系数数)，并结结合结构构应力、变变形情况况来综合合评定、控控制其稳稳定性。施工中，除桥梁结构本身的稳定性必须得到控制外，施工过程中所用的支架、挂篮、吊装系统等施工设施的各项稳定系数也应满足要求。(四)安全全控制桥梁

21、施工过过程中的的安全控控制是桥桥梁施工工控制的的重要内内容，只只有保证证了施工工过程中中安全，才才谈得上上其它控控制与桥桥梁的建建成。其其实，桥桥梁施工工安全控控制是变变形控制制、应力力控制和和稳定控控制的综综合体现现，只有有桥梁的的变形、应应力和稳稳定得到到了控制制，其安安全也就就得到了了控制(由于桥桥梁施工工质量问问题引起起的安全全除外)。由于于结构型型式不同同，直接接影响施施工安全全的因素素也不一一样，在在施工控控制中需需根据实实际情况况，确定定其安全全控制的的重点。施工控制的的方法施工控制方方法介绍绍由于桥梁的的结构型型式、施施工特点点及具体体施工内内容的不不同，其其施工控控制的方方法

22、也不不尽相同同。总的的来讲，桥桥梁施工工控制可可分为事事后控制制法、预预测控制制法、自自适应控控制法、最最大宽容容法等。事后控控制法是是指在施施工中，当当已成结结构状态态与设计计要求不不符时，即即可通过过一定手手段对其其进行调调整，使使之达到到要求。而预测控制法则是在全面考虑影响桥梁结构状态的各种因素和施工所要达到的目标后，对结构的每一个施工阶段(节段)形成前后的状态进行预测，使施工沿着预定的状态进行。由于预测控制与实际状态之间误差存在，某种误差对施工目标的影响则在后续施工状态的预测中予以考虑，以此循环，直到施工完成和获得与设计相符合的结构状态。自适应控制法的基本思路是当结构的实测状态与模型计

23、算结果不符时，通过将误差输入到参数识别算法中去调节计算模型参数，使模型的输出结果与实测结果一致，得到修正的计算模型参数后，重新计算各施工阶段的理想状态。经过反复辨识从而对施工过程进行有效控制。最大宽容法是指在设计时给予主梁标高和内力最大的宽容度，即误差的容许值。这种做法虽然减少了控制的难度，但会产生其它的一些问题。连续梁桥是是一施工工量测识别修正预告施工的的循环过过程，其其实质就就是使施施工按照照预定的的理想状状态顺利利推进。实实际上不不论是理理论分析析得到的的理想状状态，还还是实际际施工都都存在误误差，因因此施工工控制的的核心任任务就是是对各种种误差进进行分析析、识别别、调整整，从而而对结构

24、构未来状状态作出出预测。大大跨度预预应力混混凝土连连续梁桥桥通常采采用悬臂臂浇筑这这种典型型的自架架设施工工方法。由由于连续续梁桥在在施工过过程中的的己成结结构(悬臂节节段)状态是是无法在在事后进进行调整整的，因因此，在在大跨度度连续梁梁桥的悬悬臂施工工中一般般采用预预测控制制法和自自适应控控制法进进行控制制。与斜斜拉桥不不同，连连续梁桥桥在梁段段浇筑完完成以后后出现的的误差，除除张拉预预备预应应力束外，基基本上没没有调整整的余地地，而只只能针对对己有误误差在下下一未浇浇筑梁段段的立模模标高上上做出必必要的调调整。所所以，要要保证控控制目标标的实现现，最根根本的就就是对立立模标高高做出尽尽可能

25、准准确的预预测，即即主要依依靠预测测控制。无无论施工工过程如如何，总总是要以以最终桥桥梁成型型状态作作为目标标状态，以以此来控控制各施施工块件件的预抛抛高值(立模标标高)。自适应控制制方法自适应控制制法也称称参数识识别修正正法。它它是在系系统的运运行过程程中，通通过系统统识别或或参数估估计，不不断地修修正参数数，使设设计输出出与实际际输出相相符，从从而实现现对目标标系统的的控制。自适应控制系统最早出现在50年代末期，由美国麻省理工学院Wittaker等人提出，而后出现了许多形式完全不同的自适应系统。一般来讲，一个自适应系统是一个具有一定适应能力的系统，它能够认识环境条件的变化(如负荷变化，风、

26、雨等气候条件的变化等)并自动校正控制动作，使系统达到最优或接近最优的控制效果。采用自适应应性控制制法进行行控制的的对象通通常是那那些存在在不定性性的系统统，在控控制系统统的运行行中，通通过不断断地量测测系统的的输入、状状态或性性能参数数，逐渐渐了解和和掌握对对象。然然后根据据所得的的过程信信息，按按照一定定的设计计方法，作作出控制制决策去去更新控控制器的的结构、参参数或控控制作用用，以便便在某种种意义下下使控制制效果达达到最优优或次最最优，或或达到某某个项目目预期的的目标。一一般来讲讲，一个个自适应应系统具具有如下下几个特特征：1、过程信信息的在在线累积积在线累积过过程信息息的目的的，是为为了

27、降低低受控系系统原有有的不定定性。为为此可用用系统辨辨识的方方法在线线辨识受受控系统统的结构构和参数数，直接接累积过过程信息息；也可以以通过量量测能够够反映过过程状态态的某些些辅助变变量，间间接累积积过程信信息。在在系统识识别中，结结构辨识识比参数数估计困困难得多多。2、可调控控制器可调控制器器是指它它的结构构、参数数或信号号可以根根据性能能指标要要求进行行自动调调整。这这种可调调性要求求是由受受控系统统的不定定性决定定的，否否则就无无法对过过程实现现有效的的控制。3、性能指指标的控控制性能指标的的控制可可分为开开环控制制方式和和闭环控控制方式式两种，若若与过程程动态相相关联的的辅助变变量可测

28、测，而且且此辅助助变量与与可调控控制器参参数之间间的关系系又可根根据物理理学知识识和经验验导出，这这时就可可通过此此辅助变变量直接接调整可可调控制制器，以以达到预预定的性性能指标标。这就就是性能能指标的的开环控控制，它它的特点点是没有有根据系系统实际际达到的的性能指指标作进进一步的的调整。与与开环控控制方式式不同，在在性能指指标的闭闭环控制制中，还还要获取取实际性性能与预预定性能能之间的的偏差信信息，将将其反馈馈后修改改可调控控制器，直直到实际际性能达达到或接接近预定定性能为为止。自适应控制制法一般般适用于于被控对对象参数数未知，或或者由于于环境条条件影响响，参数数发生较较大变化化的系统统。而

29、对对于那些些被控对对象参数数已知定定常或变变化较小小甚至可可以忽略略的系统统，一般般采用常常规反馈馈控制、模模型匹配配控制或或最优控控制的方方法，便便可以得得到较为为满意的的控制效效果。对对于采用用悬臂法法施工的的大跨度度连续梁梁桥而言言，己浇浇筑完成成的节段段的不可可控性及及施工中中对线形形误差纠纠正措施施有限，控控制误差差的发生生就显得得尤为重重要，因因此采用用自适应应控制法法对其进进行控制制是比较较有效的的。预测控制方方法预测控制(Preedicctivve CConttroll)最早早是RIICHAALETT等人于于19778年提提出并在在80年代代初兴起起的一种种控制算算法。它它用来

30、描描述过程程动态行行为的信信息，是是直接从从生产现现场检测测到过程程响应，且且不需要要事先知知道过程程模型的的结构和和参数的的有关先先验知识识，也不不必通过过复杂的的系统识识别来建建立过程程的数学学模型，而而是根据据某一优优化指标标设计系系统，确确定一个个控制量量的时间间系列，使使未来的的一段时时间内被被调量与与经过柔柔化后的的期望轨轨迹之间间的误差差为最小小。而且且预测控控制算法法采用的的是不断断在线滚滚动优化化，且在在优化的的过程中中不断的的通过实实测系统统输出与与期望模模型输出出的误差差进行反反馈校正正，所以以能在一一定程度度上克服服由于预预测模型型误差和和某些不不确定性性干扰的的影响，

31、使使系统的的鲁棒性性得到增增强。由由于预测测控制具具有实现现容易、对对模型要要求低，在在线计算算方便、控控制性能能优、稳稳定性好好等优点点，因此此适用于于连续梁梁桥施工工这类复复杂过程程的控制制。预测测控制法法的算法法机理可可以用预预测模型型、滚动动优化、反反馈矫正正等三个个要素来来表征，这这三个要要素反映映了预测测控制的的本质特特征。(1)预测测模型对象的输出出预测是是预测控控制的关关键，而而对象的的输出预预测又必必须基于于描述对对象动态态特性的的数学模模型，因因此在预预测控制制算法中中，需要要一个能能描述系系统动态态特性的的基础模模型，这这种基础础模型称称为预测测模型。预预测模型型应具有有

32、预测功功能，即即能够根根据系统统的历史史信息和和选定的的未来控控制输入入，预测测系统的的未来输输出值。从从方法机机理的角角度来看看，凡是是具有预预测功能能的信息息集合，不不论其表表现形式式如何，均均可以作作为预测测模型。预预测模型型要能够够正确反反映输入入输出的的动态因因果关系系：而且建建模表达达形式要要尽可能能简便。(2)滚动动优化预测控制算算法是一一种优化化控制算算法，它它通过某某一性能能指标的的最优化化来确定定未来的的控制作作用，这这一性能能还涉及及到过程程未来的的行为，它它是根据据预测模模型由未未来的控控制策略略决定的的。预测测控制中中的优化化不是一一次离线线完成的的，而是是反复在在线

33、完成成的，即即每一采采样时刻刻，优化化性能指指标只涉涉及该时时刻起到到未来有有限的时时刻，而而到下一一个采样样时刻，这这一优化化时段会会同时向向前推移移，因此此，预测测控制不不是用一一个对全全局相同同的性能能优化指指标，而而是每一一时刻都都有一个个相对于于该时刻刻的局部部性能优优化指标标。不同同时刻优优化性能能指标的的形式相相同，但但其所包包含的时时间区域域不同。这这种局部部的有限限时域的的优化目目标，虽虽然只能能得到全全局的次次优解，但但由于这这种优化化过程是是在线反反复进行行的，而而且能更更为及时时地校正正因模型型失配、时时变、干干扰等引引起的不不确定性性，始终终把优化化过程建建立在从从实

34、际过过程中获获得的最最新信息息基础之之上，因因此，只只要预测测范围选选择合适适，可以以使控制制保持实实际上的的最优。这种基于滚滚动式的的有限时时域优化化目标，是是在每一一时刻提提出相对对于该时时刻起对对未来有有限时域域内的优优化目标标。对于于当前kk时刻的的优化问问题，就就是要确确定从kk时刻起起的一组组M个控制制变量(或控制制增量)： (1)使在未来()时刻的的输出预预测，与期望望输出的的方差为为最小(参见图图1)，即即： (22)图1 图1 参考轨迹与最优控制预测输输出值；期望输输出或参参考轨迹迹；i,n分别为为预测时时域长度度和最大大预测时时域长度度；第i步步预测的的非负加加权系数数。由

35、于各种干干扰和计计算误差差的影响响，使得得对象的的实际输输出一般般不可能能与参考考轨迹完完全重合合。因此此，滚动动优化意意味着按按一个己己知的非非干扰模模型来计计算控制制变量UU(k)，以使使得从kk时刻(现在时时刻)开始，未未来的nn个预测测输出尽尽可能接接近参考考轨迹。若若采用闭闭环预测测，则有有： (3)式中：k时刻刻对象的的实际输输出值； k+i时刻刻的模型型输出值值； k时时刻的模模型输出出值。可以证明，当当采用闭闭环预测测时，对对象输出出值将收收敛于设设定值CC2。在求求出以后后，在参参考轨迹迹给定的的情况下下，可由由式(1)求出出控制向向量u(k)。但但在预测测长度nn中，只只有

36、第一一个控制制输入即即当前时时间的即即时控制制量u(k)才才被应用用，在下下一个采采样时刻刻，重复复进行上上述步骤骤。(3)反馈馈校正在预测控制制算法中中，采用用预测模模型进行行过程输输出值的的预估只只是一种种理想方方式。由由于实际际系统中中存在非非线性、时时变、模模型失配配、干扰扰等因素素的影响响，使基基于不变变模型的的预测输输出不可可能与系系统的实实际输出出完全一一致。因因此，在在预测控控制中，通通过输出出的预测测量值与与模型的的预估值值进行比比较，得得出模型型的预测测误差，再再利用模模型的预预测误差差来校正正模型的的预测值值，从而而得到更更为准确确的预测测输出值值。正是是这种模模型预测测

37、加反馈馈校正的的过程，使使得预测测控制具具有很强强的抗干干扰和克克服系统统不确定定性的能能力。在在预测控控制中，反反馈校正正的形式式是多种种多样的的，既可可以在采采用的预预测模型型基础上上对预测测模型值值加以补补偿，也也可以根根据在线线辨识原原理直接接修改预预测模型型，因此此预测控控制中不不仅基于于模型，而而且利用用了反馈馈信息，因因此预测测控制是是一种闭闭环优化化控制算算法。预测控制法法是一种种基于系系统模型型、滚动动实施并并结合反反馈校正正的优化化控制算算法。预预测控制制对模型型的要求求不同于于其它传传统的控控制，它它强调的的是模型型的预测测功能而而不是结结构形式式，只要要模型可可以利用用

38、过去的的已知数数据预测测未来的的系统输输出就可可以作为为预测模模型。预预测控制制对模型型要求的的不唯一一性，使使它可以以根据对对象的特特点和控控制要求求，以其其最合适适的方法法建立系系统的预预测模型型。此外外，预测测控制汲汲取了优优化控制制的思想想，利用用滚动的的有限时时段优化化取代了了一成不不变的全全局优化化。这虽虽然在理理想情况况下不能能导致全全局最优优，但由由于实际际上不可可避免地地存在着着模型误误差和环环境干扰扰，这种种建立在在实际反反馈信息息基础上上的反复复优化，能能不断顾顾及不确确定性的的影响并并及时加加以校正正，反而而比只依依靠模型型的一次次优化更更能适应应实际过过程，有有更强的

39、的鲁棒性性。从预测控制制法的基基本原理理可以看看出，采采用此法法对大跨跨度连续续梁桥的的施工过过程实施施有效的的控制是是比较合合适的。因因为大跨跨度连续续梁桥的的施工过过程是一一个极其其复杂的的随机过过程，不不确定性性的因素素很多，建建立能够够切实反反映这一一施工过过程的动动态特性性的精确确数学模模型是不不可能的的，因此此，把预预测控制制这种建建模容易易、计算算简单且且可以考考虑不确确定性因因素的算算法运用用到大跨跨长联预预应力混混凝土连连续梁桥桥的施工工控制中中，可以以取得较较好的效效果。施工控制结结构的计计算方法法无论采用什什么分析析方法和和手段，对对桥梁结结构参数数、施工工工艺、施施工监

40、测测等环节节采取什什么措施施，总是是要对实实际桥梁梁结构进进行简化化，建立立计算模模型，进进行桥梁梁施工仿仿真计算算。由于悬臂施施工的连连续梁桥桥结构的的最终形形成，必必须经历历一个漫漫长又复复杂的施施工过程程及结构构体系转转化过程程，对施施工过程程中每个个阶段的的变形计计算和受受力分析析，采取取恰当的的施工过过程模拟拟分析力力法是保保证仿真真计算精精度和速速度的关关键。施施工控制制中的过过程模拟拟分析方方法不仅仅能够对对整个施施工过程程进行描描述，反反映整个个施工过过程结构构的受力力行为，而而且还能能确定结结构各个个阶段的的理想状状态，为为施工提提供中间间状态目目标。现现阶段大大跨度桥桥梁施

41、工工控制中中桥梁的的过程模模拟分析析方法主主要包括括：正装装分析法法、倒装装分析法法及无应应力状态态分析等等，这3种分析析方法各各有特点点，但由由于不同同型式的的桥梁结结构所采采用的施施工方法法不同，因因而这3种计算算方法对对于不同同型式的的桥梁结结构分析析是有所所侧重的的。正装计算法法对于大跨度度桥梁结结构，在在分段施施工过程程中，结结构的某某些荷载载如自重重荷载、施施工荷载载、预应应力等是是在施工工过程中中逐级施施加的，每每一个施施工阶段段都可能能伴随着着混凝土土的徐变变发生、边边界约束束增减、预预应力张张拉和体体系转换换等。后后期结构构的力学学性能与与前期结结构的施施工情况况有着密密切联

42、系系。换言言之，施施工方案案的改变变，将直直接影响响成桥结结构的受受力状态态。在确确定了施施工方案案的情况况下，如如何分析析各施工工阶段及及成桥结结构的受受力特性性及变形形是施工工设计的的首要任任务。为为了计算算出桥梁梁结构成成桥后的的受力状状态，只只有根据据实际结结构配筋筋情况和和施土方方案设计计逐步逐逐阶段地地进行计计算，最最终才能能得到成成桥结构构的受力力状态，这这种计算算方法就就是正装装计算方方法。正装计算法法也称正正装分析析法或前前进分析析方法，是是指按照照桥梁结结构实际际施工加加载顺序序来进行行结构受受力和变变形分析析，能较较好地模模拟桥梁梁结构的的实际施施工历程程，能得得到各个个

43、阶段的的受力和和位移状状态，不不仅可用用来指导导桥梁设设计和施施工，而而且能对对施工控控制提供供了依据据。同时时，在正正装计算算中，能能较好对对考虑一一些与桥桥梁结构构形成历历程有关关的因素素，如结结构的非非线性问问题和混混凝土的的收缩、徐徐变问题题。因此此，正装装计算法法在桥梁梁结构分分析中占占有重要要的位置置。这种计算方方法的特特点是：(1)随着着施工阶阶段的推推进，结结构形式式、边界界约束条条件、荷荷载形式式在不断断地改变变，前期期结构将将发生徐徐变，其其几何位位置也在在改变，因因而，前前一阶段段结构状状态将是是本次施施工阶段段结构分分析的基基础。(2)桥梁梁结构在在正装计计算之前前，必

44、须须制定出出详细的的施工方方案，只只有按照照施工方方案中确确定的施施工加载载顺序进进行结构构分析，才才能得到到结构中中间阶段段或最终终成桥阶阶段的实实际变形形和受力力状态。(3)在结结构分析析之初，要要确定结结构最初初实际状状态，即即以符合合设计要要求的实实际施工工结果(如跨径径、标高高等)倒退到到施工的的第一阶阶段作为为结构正正装计算算分析的的初始状状态。(4)对于于混凝土土徐变、收收缩等时时差效应应在各个个施工阶阶段中逐逐步计入入。(5)在施施工分析析过程中中严格计计入结构构几何非非线性效效应，本本阶段结结束时的的结构受受力状态态用本阶阶段荷载载作用下下结构受受力与以以前各阶阶段结构构受力

45、平平衡而求求得。正装计算法法可以严严格按照照设计好好的施工工步骤进进行各阶阶段内力力分析，但但由于分分析中结结构节点点坐标的的迁移，最最终结构构线形不不可能完完全满足足设计线线形。倒装计算法法实际施工中中桥梁结结构线形形的控制制与强度度控制同同样重要要，线形形误差将将造成桥桥梁结构构的合拢拢困难，影影响桥梁梁建成后后的美观观和运营营质量。为为了使竣竣工后桥桥梁保持持设计线线形，可可在施工工过程中中设置预预拱度的的方法来来实现。而而对于分分段施工工的连续续梁桥等等复杂结结构，一一般要给给出各个个施工阶阶段结构构控制点点的标高高(预抛高)，以便便最终使使结构物物满足设设计要求求，这个个问题是是用正

46、装装计算法法难以解解决，而而倒装计计算可以以解决这这一问题题。倒装计算法法也称倒倒拆计算算法或倒倒退分析析法，是是指按照照桥梁实实际施工工加载顺顺序的逆逆过程来来进行结结构行为为分析。它它的基本本思想是是：假设设t=tto时刻结结构内力力分布满满足正装装计算时时刻的结结果，线线形满足足设计要要求。在在此初始始状态下下，按照照正装分分析的逆逆过程，对对结构进进行倒拆拆，分析析每次拆拆除一个个施工阶阶段对剩剩余结构构的影响响，在一一个阶段段内分析析得到的的结构位位移、内内力状态态便是该该阶段结结构施工工的理想想状态。所所谓结构构施工理理想状态态，就是是在施上上各阶段段结构应应有的位位置和受受力状态

47、态。每个个阶段的的施工理理想状态态都将控控制着全全桥最终终的形状状和受力力特性。倒装的目的的就是要要获得桥桥梁结构构在各施施工阶段段理想的的安装位位置(主要指指标高)和理想想的受力力状态。一一座大跨跨度桥梁梁的设计计图，只只给出了了桥梁结结构最终终成桥设设计状态态的成桥桥线形和和设计标标高，但但是桥梁梁结构施施工中间间各状态态的标高高并没有有明确给给出，要要想得到到桥梁结结构施工工初始状状态和施施工中间间各阶段段的理想想状态，就就要从设设计图纸纸中给出出的最终终成桥状状态汗始始，逐步步地倒拆拆计算来来得到施施工各阶阶段中间间的理想想状态和和初始状状态，只只有按照照倒装计计算出来来的桥梁梁结构各

48、各阶段中中间状态态(主要是是标高)去指导导施工，才才能使桥桥梁的成成桥状态态符合设设计要求求。当然然，在桥桥梁结构构的施工工控制中中，除了了控制结结构的标标高和线线形之外外，同样样要控制制结构的的受力状状态，它它与线形形同样重重要。正正因为倒倒装计算算法有这这些特点点，所以以其能适适用于各各种桥型型结构的的安装计计算，尤尤其适用用于以悬悬臂施工工为主的的大跨度度梁桥、刚刚构桥和和斜拉桥桥：倒装装计算法法确定桥桥梁结构构各阶段段施工理理想状态态，需要要注意以以下几点点:(1)倒拆拆计算时时的初始始状态必必须由正正装分析析来确定定。(2)拆除除单元的的等效荷荷载，用用被拆单单元接缝缝处的内内力反方

49、方向作用用在剩余余主体结结构接缝缝处加以以模拟。(3)拆除除杆件后后的结构构状态为为拆除杆杆件前结结构状态态与被拆拆除杆件件等效荷荷载作用用状态的的叠加。即即本阶段段结束时时，结构构的受力力状态用用本阶段段荷载作作用下的的结构受受力与前前一阶段段的结构构受力状状态相叠叠加而得得，即认认为在这这种情况况下线性性叠加原原理成立立。(4)被拆拆除构件件应满足足零应力力条件，剩剩余主体体结构新新出现接接缝面应应力等于于此阶段段对该接接缝面施施加的预预加应力力。这是是正确进进行倒装装分析的的必要条条件。(5)倒拆拆时需要要注意，对对于几何何非线性性十分明明显的大大跨度桥桥梁，按按倒装计计算法计计算的结结

50、果进行行正装施施工，桥桥梁结构构将偏离离预定的的成桥状状态。处处理的方方法就是是要完成成倒装计计算和正正装计算算的交替替迭代过过程，也也就是用用循环迭迭代逼近近分析方方法。(6)倒装装计算的的局限就就是无法法进行混混凝土收收缩、徐徐变计算算，因为为混凝土土构件的的收缩、徐徐变与结结构的形形成历程程有密切切关系。由由于倒装装计算的的顺序是是结构形形成历程程的逆过过程，所所以在倒倒装分析析时，考考虑结构构的时差差效应的的影响有有一定困困难。处理这一问问题的方方法是正正装与倒倒装计算算应交替替迭代进进行，思思路是：第一轮轮倒装计计算，不不计混凝凝土的收收缩、徐徐变，然然后以倒倒装计算算结果投投入正装

51、装计算，逐逐阶段计计算混凝凝土的收收缩、徐徐变影响响，并将将各阶段段的混凝凝土收缩缩、徐变变值保存存起来，以以备下一一轮迭代代计算时时采用。上上一轮计计算完成成后，再再进行下下一轮倒倒装计算算。此时时，要计计入上一一轮正装装计算相相应阶段段的混凝凝土收缩缩、徐变变值，如如此反复复进行直直到计算算结果收收敛。即即一般正正装计算算可以考考虑混凝凝土的收收缩、徐徐变影响响，而倒倒装汁算算无法考考虑，故故通过正正装计算算和倒装装计算的的反复迭迭代，直直至二者者之间误误差达到到一定的的范围之之内，桥桥梁在施施工过程程中的各各个阶段段的理想想状态才才得以确确定。无应力状态态法倒装计算是是通过分分析桥梁梁的

52、内力力来建立立起桥梁梁各施工工阶段中中间状态态与桥梁梁结构成成桥状态态之间的的联系，由由于结构构的内力力与结构构的形成成历程密密切相关关，是个个相对不不稳定、不不独立的的量，因因而用倒倒拆计算算法确定定结构的的中间理理想状态态是比较较困难的的。因此此，找到到一种相相对稳定定或恒定定不变的的量来建建立起各各施工阶阶段中间间状态与与成桥状状态之间间的联系系，就显显得尤为为重要，无无应力状状态计算算法就是是在这种种思想的的基础上上产生的的。无应力状态态法的基基本思想想：设想想将一座座已建的的桥梁结结构解体体，结构构中各构构件或单单元在标标准温度度下的无无应力长长度和曲曲率是一一个确定定的值，在在桥梁

53、结结构施工工中或建建成后，不不论结构构温度如如何变化化，如何何位移，以以及如何何加载，即即在任何何受力状状态下，各各构件或或单元的的无应力力长度和和曲率保保持不变变的原理理进行结结构状态态分析的的方法叫叫无应力力状态法法，这种种方法特特别适用用于大跨跨径拱桥桥和悬索索桥。桥梁结构无无应力状状态只是是一个数数学目标标，通过过它将桥桥梁结构构安装的的中间状状态和终终结状态态之间联联系起来来，为分分析桥梁梁结构各各种受力力状态提提供了一一种有效效的方法法。无应力状态态法与倒倒拆计算算法相比比有很多多优点：(1)无应应力状态态法是以以单元的的无应力力长度为为控制量量，它是是一个相相对稳定定、比较较独立

54、的的量，因因此该法法应变能能力较强强。(2)无应应力状态态法在分分析桥梁梁结构的的受力状状态时，只只进行正正装计算算，它无无需进行行结构的的倒拆计计算，这这就避免免了结构构在倒拆拆计算时时难以考考虑结构构的非线线性和混混凝土收收缩、徐徐变影响响等影响响。(3)倒拆拆计算法法一个循循环中，包包括一次次倒拆计计算和一一次正装装计算的的全过程程，而无无应力状状态法只只进行正正装计算算，全部部参数每每一轮计计算均参参与迭代代，因此此收敛快快，计算算工作量量相对较较小。宁车沽永定定新河特特大桥施施工控制制根据以往桥桥梁施工工及控制制经验，并并根据该该桥的具具体情况况，估计计在施工工过程中中影响桥桥梁结构

55、构内力和和线形的的因素主主要有以以下几方方面：桥梁施工工荷载；桥梁施工工临时荷荷载；挂篮变形形；日照影响响；混凝土浇浇筑方量量的控制制；预应力束束的张拉；混凝土弹弹性模量量。当上述因素素与估计计不符，而而又不能能及时识识别引起起控制目目标偏离离的真正正原因时时，必然然导致在在以后阶阶段施工工中采用用错误的的纠偏措措施，引引起误差差累积。所所以施工工监测和和控制是是大跨桥桥梁施工工过程中中不可缺缺少的工工序。宁车沽永定定新河特特大桥施施工控制制的目标标本项目工作作的目标标是：把把大跨度度桥梁施施工控制制的理论论和方法法应用于于宁车沽沽永定新新河特大桥工程程的实际际施工过过程，对对该桥施施工期间间

56、的线型型、混凝凝土应力力等内容容进行有有力的控控制和调调整，即即：根据据施工全全过程中中实际发发生的各各项影响响桥梁内内力与变变形的参参数，结结合施工工过程中中测得的的各阶段段主梁内内力(应力)与变形形数据，随随时分析析各施工工阶段中中主梁内内力和变变形与设设计预测测值的差差异并找找出原因因，提出出修正对对策，以以协助施施工单位位安全、优优质、高高效地进进行施工工，并确确保在全全桥建成成以后桥桥梁的内内力状态态与外形形曲线与与设计尽尽量相符符。整个个施工控控制过程程见流程程图(见图2)。图2 施工控制流程图期望值数据库文档输出现场实时修正预告修正参数识别综合分析施工实施 现场测试项目主梁标高挂

57、篮变形主梁应力预应力张拉临时荷载调查结构重量调查图2 施工控制流程图期望值数据库文档输出现场实时修正预告修正参数识别综合分析施工实施 现场测试项目主梁标高挂篮变形主梁应力预应力张拉临时荷载调查结构重量调查施工控制的的具体内内容验算施工工过程中中各断面面的应力力；提供施工工过程中中各阶段段立模标标高；提供合龙龙后桥面面的标高高；优化施工工方案；对于桥梁梁的横向向和局部部应力、变变形提供供参考意意见；对于施工工工艺提提供参考考意见；对于施工工中出现现的问题题和意外外事故会会同有关关部门提提出处理理的参考考方案。施工控制前前期结构构计算系系统施工控制计计算是施施工监控控的一个个重要部部分，是是施工监

58、监控的前前提。施施工控制制计算的的目的是是保证施施工过程程中桥梁梁结构的的安全，并并计算结结构的预预拱度，使使得结构构内力合合理、线线形和顺顺。针对本桥计计算分析析要拟定定控制目目标，这这可以和和设计单单位协商商，或选选定为最最大悬臂臂状态下下个梁段段控制截截面弯矩矩和主梁梁各标高高控制点点的标高高为控制制目标等等。结构总体分分析采用用非线性性计算理理论。分分析模型型采用空空间模型型，采用用ANSSYS软软件计算算,石家庄庄铁道学学院研制制的桥梁施施工监控控分析软软件校核核。挂篮篮作为结结构单元元进行拆拆装，参参与受力力计算。整整个施工工过程按按施工循循环周期期分成若若干阶段段，每个个阶段分分

59、3个工况况，即：1)空挂篮篮就位；2)浇筑完完毕节段段混凝土土；3)张拉预预应力钢钢筋。施工控制误误差分析析误差分析是是施工监监控的难难点，也也是施工工监控三三大系统统中相对对最不成成熟的部部分，主主要原因因是测试试数据较较少而影影响因素素较多的的矛盾引引起的。例例如，引引起主梁梁标高较较低的因因素较多多，诸如如混凝土土超方、挂挂篮变形形较大、预预应力张张拉力不不够、临临时荷载载引起、日日照影响响等等，在在诸多的的因素中中，仅仅仅通过标标高测量量或者应应变测量量是很难难判断出出原因的的。所以以，为了了得到更更准确的的分析，必必须增加加测点，增增加测试试工况，增增加测试试内容，这这无形中中就增加

60、加了监控控的成本本。在目目前情况况下，如如何在保保证结构构安全、保保证线形形和顺的的前提下下节约成成本是我我们追求求的目标标。这就就要求我我们在监监控过程程中善于于抓主要要矛盾，忽忽略次要要矛盾。既既要满足足设计要要求，又又要节约约费用，我我们以往往桥梁的的监控经经验将是是我们进进行施工工监控的的宝贵财财富。下下面将连连续梁桥桥可能碰碰到的误误差、误误差的严严重程度度以及解解决方法法分析如如下：结构刚度误误差引起结构刚刚度误差差的因素素，一方方面是混混凝土弹弹性模量量的改变变，另一一方面截截面尺寸寸的变化化，都对对刚度有有所影响响。对于于对称悬悬臂施工工的连续续梁桥来来说，如如果整体体刚度提提