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橋梁(liáng)施工(gōng)監控的(de)定義及(jí)主要內容
更新時間:2021-04-10 17:51
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第一節 橋梁施工監控的定義

橋梁監控是新橋施工過程中,按照實際施工工況,對橋梁結構的內力(lì)和線型進行(háng)量測,經過誤差分析(xī),繼而修正調(diào)整以盡(jìn)可能達到設計目(mù)標。橋梁監(jiān)控(kòng),也稱橋(qiáo)梁施工監(jiān)控或橋梁施工控製。在大跨徑懸索橋、斜拉橋、拱橋和連續剛構(gòu)橋的平衡懸臂澆築(zhù)施工中,其後一塊件是通過預(yù)應力筋及砼與前一塊(kuài)件相接而成,因此,每一施工階段(duàn)都是密切相(xiàng)關的。為使結構達到或接近設計的幾何線形和受力狀態,施工各階(jiē)段(duàn)需對結構的幾何位置和受(shòu)力狀態(tài)進行監測,根據測(cè)試值對下一(yī)階段控製變量進行預測和製定調整方案,實現對結構施工控製(zhì)。由於建(jiàn)橋材料的(de)特性、施工誤差等是隨機變化的,因而施工條件不可能是理想狀態。因此,決定上(shàng)部結構每一待澆塊件(jiàn)的預拱度具有頭等的重要性。
  雖然可采用各種(zhǒng)施工計算方法算出(chū)各施工階段的預拋高值、位移值、撓度,但當按這些(xiē)理論值(zhí)進行施工時(shí),結構的實(shí)際變形(xíng)卻未必能達(dá)到預期(qī)的結果。

這主要是由於設計時(shí)所采用的諸如材料的彈性模量、構件自(zì)重、砼的收縮徐變係數、施工臨時荷載的條件(jiàn)等設計參數,與實際工程中(zhōng)所表現出來的參數不完全一致而引(yǐn)起的;或者是由於施工中的(de)立模誤差、測量(liàng)誤差、觀測誤差、懸拚梁段的預製誤差等;或者兩者兼而有之。

這種偏差隨著懸臂的不斷加伸,逐漸累積,如不加以有效(xiào)的控製和調整,主梁標高最終將顯著地偏離設計目標,造成合龍困(kùn)難,並影響成(chéng)橋後的內(nèi)力和線形。所以,橋梁施工監控就是一個施工→量測→識別→修正→預告→施工的(de)循環過程。
  其最基本的目的是確保施工中結構的安全,保證結(jié)構的外形和內力在(zài)規定的(de)誤差範圍之(zhī)內符合設計要求。

第(dì)二節 橋梁施工監控的主要內容

橋梁施工監控的內容(róng)主要包括成橋理想狀態(tài)確定(dìng),理想施工狀態(tài)確定和施工適時(shí)控製分析。
  成(chéng)橋理(lǐ)想狀態是指在恒載(zǎi)作用下,結構達(dá)到(dào)設計線形(xíng)和理想受力狀態;施工理(lǐ)想狀態以(yǐ)成橋理(lǐ)想狀態為初始條件,按實(shí)際(jì)施工相逆(nì)的步驟,逐步拆去每一個施工項對結構的影響,從而確定(dìng)結(jié)構在施工各階段的狀態參數(軸線(xiàn)高程和應力),一般由(yóu)倒退分(fèn)析法確定;施工適時控製是(shì)在施工時,根據施工理想狀態,按一(yī)定的準(zhǔn)則調整,通(tōng)過對影響結構變形和內力主要(yào)設計參數的識別進行修正,使結構性能、內力達到目標狀態。

在建立了正確(què)的模型和性能指標之(zhī)後,就要依據設計參數和控製參數,結合橋(qiáo)梁結構的結構(gòu)狀態、施(shī)工工況、施工(gōng)荷載、二期恒載、活載等,輸入前進分析係統中(zhōng),從前進分析係統中可獲得結構按施工階段進行的每階段的內力和撓(náo)度及最終成橋狀態的內力和撓度。接著(zhe),假設成橋時為理想狀態,對橋梁結構進行倒拆,利用前進分析所得(dé)的(de)數據,可獲得使橋梁結構最終為理想狀態的各階段的預拋高值,得出各施工階段的立模標高以及砼澆築前、砼澆築後、鋼筋張(zhāng)拉前、鋼筋張拉後的預計(jì)標高。然(rán)後通過卡爾曼濾波器,預告出各階段的實際狀(zhuàng)態值,再由最後的最優控製,結合實際觀測值,得出(chū)最優調整方案,最終完成整個(gè)控製過程(chéng)。以上這三大係統均由計算機完成。

  簡單介紹橋梁監控中用到(dào)的前進(jìn)分(fèn)析、倒退(tuì)分析和誤差分析。
(1)前進分析
  前進分析的目的(de)在於確定成橋結構及各施工階段的受力狀態。這(zhè)種計算的特點是:隨著施工階段的推進,結構形式、邊界約(yuē)束、荷載形式在不斷改變,前期結構發生徐變和幾何位置的改變(biàn),因而,前一階段結構狀態將是本次施工階段結構分析的(de)基礎。前進分析的計算可按有限元方法進行,目前,此類計算(suàn)已有軟(ruǎn)件提供。
(2)倒退分析
  前進(jìn)分析係統可以嚴格按照設計好的施工步驟進(jìn)行各(gè)階段(duàn)內力分析,但由於分析中荷載的不斷變化以及結構節點的相互影響,使最終結構(gòu)軸線(xiàn)不可能達到(dào)設計軸線。因此,采用倒退分析在施工過程中設置(zhì)預拱度,使(shǐ)在成橋狀態時,結(jié)構線形滿足設計要求。
  倒(dǎo)退分(fèn)析的基本思想是,假定時刻結構內(nèi)力分(fèn)布滿(mǎn)足前進分析時刻(kè)的結果,線形滿足設(shè)計軸線。在此初始狀態下,按照前進分析的(de)逆過程(chéng),對結構進(jìn)行倒拆,分析每次卸除一個施工段對剩餘結構的影響。在一個階段內分析得到的結構位移、內力便是理(lǐ)想施工狀態。
(3)誤差分析(xī)
  倒退分(fèn)析得到的理想狀態是我們期(qī)望(wàng)在施工(gōng)中實現的目標,而實際施工中結(jié)構狀態總是由於設(shè)計參數、施工誤(wù)差(chà)、測量誤差、結構分析模型誤差等因素(sù)偏離目(mù)標。為(wéi)了能及時有效(xiào)地將實測數據(體係本身(shēn)的變化、撓度、應力、現場氣溫等)、調整參數(shù)信(xìn)息、誤差信息反饋到實際施工控製中,指導現場施工作業,可編製基於現代控製(zhì)論中的隨機最優控製理論和有限元法的(de)的計算(suàn)程序,建立現場計算機工作站(EWS),將實測結構控製參數輸入,得出有效調整量,獲得最(zuì)優調整方案(àn),同時預告下(xià)階段結構狀態。
 
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