酒泉立交特大桥跨连霍高速公路(60+100+60)m预应力混凝土连续梁桥(2)

（60+100+60)m预应力混凝土连续梁线形监控计算报告

4 施工控制体系

为有效地开展施工监控工作，在本桥的施工监控中需要建立如图4-1所示的施工监控体系。

施工体系 施工现场 设计体系 设计计算 实时测量体系 物理测量 温度 时间 线形测量 主梁线形 力学测量 应力测量 现场测试体系 砼容重、弹模 块件重量、尺寸 施工荷载 偶然荷载 张拉预应力 挂篮前移(绑扎下阶段钢筋) 设计指定参数 实测值 现场测试参数 计算核对 参数识别、修正 施工控制计算参数 施工控制计算体系 施工控制预测计算 施工控制实时计算 比较 施工控制计算值 分析 修正量计算 下阶段施工资料：立模标高预告及挂篮变形量预测 发布施工控制指令

图4-1（60+100+60）m连续梁桥施工监控体系

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5 施工控制基本理论

在连续梁桥的施工监控中，对梁体线形、应力进行重点控制。在控制过程中，监控方采用自适应控制方法对本桥进行线形控制，采用最小二乘法对结构参数进行调整、估计。

5.1 连续梁桥施工控制的特点

连续梁桥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。若已施工梁段上出现误差，除张拉预备预应力束外，基本没有调整的余地，且这一调整量也是非常有限的，而且对梁体受力不利。因此，一旦出现线形误差，误差将永远存在，对未施工梁段可以通过立模标高调整已施工梁段的残余误差，如果残余误差较大，则调整需经过几个梁段才能完成。

根据上述分析，悬臂浇筑连续梁桥施工中标高控制的特点是，已完成梁段的误差无法调整，而未完成梁段的立模标高只与正装模拟计算有关，与已完成梁段的误差基本无关。因此，在图5.1自适应施工控制原理图中的下半环，即控制量反馈计算，在连续梁施工控制中一般不起作用。同时，上半环，即参数估计及对计算模型的修正就显得尤为重要，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。

5.2 自适应施工控制系统

对于预应力混凝土连续梁桥，施工中每个阶段的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是有限元计算模型中的计算参数取值，主要是混凝土的弹性模量、材料的容重、徐变系数等，与施工中的实际情况有一定的差距。要得到比较准确的控制调整量，必须根据施工中实测到的结构反应修正计算模型中的这些参数值，以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律。在闭环反馈控制的基础上，再加上一个系统参数辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。图5-1为自适应控制的原理图。

修改理想状态 施工理想状态 + - 参数调节 实测结果 实际结构 控制调整量 有限元计算模型 参数估计算法 计算结果 e 施工结果输出 控制量输入 控制量反馈计算 图5-1自适应施工控制基本原理

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当实测到的结构受力状态与模型计算结果不符时，把误差输入到参数识别算法中去调节计算模型的参数，使模型的输出结果与实际测量到的结果相一致。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，按照上述反馈控制方法对结构进行控制。这样，经过几个工况的反复辨识后，计算模型就基本上与实际结构相一致了，在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。

对于采用悬臂浇筑的桥梁，主梁在墩顶附近的相对线刚度较大，变形较小，因此，在控制初期，参数不准确带来的误差对全桥线形的影响较小，这对于上述自适应控制思路的应用是非常有利的。经过几个节段的施工后，计算参数已得到修正，为跨中变形较大的节段的施工控制创造了良好的条件。

5.3 参数识别

在本桥的施工控制中按照自适应控制思路，采用“最小二乘法”进行参数识别和误差分析，其基本方法是：

当预应力混凝土连续梁悬臂施工到某一阶段时，测得主梁悬臂端m个节段的挠度为：

S?[S(1),S(2),???,S(m)]T

设原定理想状态的梁体理论计算挠度为：

??[?(1),?(2),???,?(m)]T

上述两者有误差量：

Y?[Y(1),Y(2),???,Y(m)]T

若记待识别的参数误差为：

??[?(1),?(2),???,?(m)]T

由?引起的各阶段挠度误差为：

??[?(1),?(2),???,?(m)]T

????

式中：?—参数误差?到?的线性变换矩阵。 残差：

??Y??＝Y???

Y?????

方差：

V??T??(Y??)T(Y??)?(Y???)T(Y???)

将上式配成完全平方的形式：

V?(??(?T?)?1?TY)T?T?(??(?T?)?1?TY) +YTY?YT?(?T?)?1?TY?YTY?YT?(?T?)?1?TY

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当

?V?0时，即??(?T?)?1?TY＝0时，上述不等式中的等号成立，此时V达到最??小，因此?的最小二乘估计为：

??(?T?)?1?TY ?引入加权矩阵：

??1??????0...0?? ??n???2??(?T??)?1?T?Y 有： ?在连续梁桥悬臂施工的高程控制中，可以由结构性能计算出?，按工程条件定义?，由箱梁阶段标高观测得到挠度实测值S，计算Y，最后获得参数误差估计值?，根据参数误差对参数进行修正。

6 桥梁施工控制结构分析

6.1 结构分析依据及计算参数的确定

6.1.1 结构分析计算依据

(1)《新建时速300-350公里客运专线铁路设计暂行规定》(上、下)（铁建设[2007]47

号）；

(2)《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》（铁建设函[2003]205号）； (3)《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1～TB10002.5-2005）；

(4)《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）； (5)《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）； (6)《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）；

(7)《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（铁建设[2005]157号）及“局部修改条文“铁

建设[2007]140号；

(8)《无碴轨道铁路客运专线设计指南》（铁建设[2005]754号）； (9) 其他相关规范、规程。 6.1.2 结构计算参数的确定

本桥施工控制计算主要参考施工图纸，并结合施工单位提出的主梁施工方案来确定。在主梁施工开始之前进行了施工控制的初步计算，监控方在施工开始初期根据初步计算结果对梁的线型进行控制。

（1） 恒载：按设计图提供的尺寸，并根据施工现场采集的参数进行必要的修正，考虑结构梁体自重γ=26.00kN/m3；二期恒载 150kN/m（本桥为直线无声屏障）和临时荷载,

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并考虑了桥面排水坡度2%的影响；

（2） 温度及混凝土收缩、徐变影响：计算中按设计及规范考虑了结构局部温差效应及考虑混凝土实际加载龄期的收缩、徐变的影响。其中:

环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取60～65％ 徐变系数终极极值：2.0(混凝土龄期5天) 徐变增长速率:0.0055 收缩速度系数:0.00625 收缩终极系数:0.00016

（3） 预应力损失影响：按规范计入预应力损失,按设计图分阶段进行张拉。 其中：

纵向预应力：

①管道摩阻系数取：0.25； ②管道偏差系数取：0.003 ③一端锚具回缩6mm ④松弛损失0.024?con 竖向预应力：

①管道摩阻系数取：0.35； ②管道偏差系数取：0.003； ③一端锚具回缩1mm ④松弛损失0.05?con （4） 材料特性

施工控制前期计算所采用的主要材料特性值见表1。

表1 计算所用材料特性 材料类型 线膨胀系数 3（MPa） （kN/m） 3.55E4 1.95E5 0.00001 0.000012 26.00 弹性模量 容重 混凝土抗压标准强度（MPa） 33.5 混凝土抗拉标准强度（MPa） 3.1 混凝土C50 钢绞线 其中，混凝土的弹性模量、钢绞线的弹性模量取自《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)。

（5）混凝土加载龄期

每个悬臂现浇梁段的加载龄期为7天。在施工过程中，混凝土加载龄期等参数可能与实际情况不符，将根据实际情况进行调整。

（6） 挂篮重量（含施工机具，人员等）

挂篮按照60T考虑。

在进行结构设计和施工控制初步分析时，结构设计参数主要按规范取值，由于部分

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