斜拉桥的自适应无应力构形控制法

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预应力混凝土斜拉桥自适应施工控制分析

摘
要：在预应力混凝土斜拉桥的施工过程中对主梁线形与结构内力的控制非常重要。提出一种自适应施工控制
分析方法。其中用改进刚性支承连续梁方法分析合理成桥状态，用正装迭代法分析合理施工状态，用基于最小二乘法的参数复核识别算法进行参数估计，用带残差修正的灰色预测模型进行参数预测。通过算例分析表明，提出的施工控制分析方法可行且结果合理。关键词：预应力混凝土斜拉桥；施工控制；最小二乘法；改进刚性支承连续梁法；参数复核识别算法；灰色预测模型中图分类号：TU311 文献标识码：A
j =1
用迭代法求本方程的最小二乘解，先设
J J {∆ p} = 0 ，由 {∆ V1 } w 用最小二乘法求 {∆ P1 } k 1： T V 2 V V V 2 [ AV P1 ] [ ρ ] [ AP1 ]{∆ P 1 } = [ AP1 ][ ρ ] {∆ V1 } (13) J J1 将 {∆ P1 } k 1 作为已知，求解 {∆ p} ( k − k1) ：
∑ nT j
< ε 1 , max
xj Tj
<ε2
(11)
v T v [ AP ] [ ρ v ] 2 [ AP ]{∆ P} = v T v [ AP ] [ ρ v ] 2 ({∆ v} − [ AP 1 ]{∆ P 1 }) J 将 {∆ p}(Jk1− k1) 作为已知，求解 {∆ P1 } k 1： T V 2 V [ AV P ] [ ρ ] [ AP1 ]{∆ P 1} = T V 2 v [ AV P1 ] [ ρ ] ({∆ V } − [ AP ]{∆ p})
∑ [∆ CPi − ∑ S ij x j ] 2 = min
i =1 j =1
(4)
2 自适应施工控制的分析方法

大跨度斜拉桥自适应无应力状态法施工控制实践(工程硕士)

大跨度斜拉桥自适应无应力状态法施工控制与实践2012年3月目录第一章.............................................................. 绪论21.1斜拉桥发展 (2)1.2施工控制现状 (2)1.3本文研究背景 (2)1.4本文研究主要工作 (2)第二章 ............................................ 斜拉桥自适应无应力控制法21.5概述 (2)1.6自适应控制法基本思路 (2)1.7自适应控制系统 (2)1.8本章小结 (2)第三章 ..................................................... 拉索无应力控制21.9概述 (2)1.10悬链线法 (3)1.11抛物线法 (3)1.12本桥控制实践 (3)边跨斜拉索索力监控表 (3)中跨斜拉索索力监控表 (20)1.13本章小结 (36)第四章 ................................................... 主梁无应力控制法361.14设计及成桥线形 (37)1.15制造线形 (37)1.16安装线形 (39)边跨线形监控表 (39)中跨线形监控表 (51)1.17本章小结 (70)第五章 ......................................................... 结论及展望71第一章绪论1.1斜拉桥发展1.2施工控制现状1.3本文研究背景1.4本文研究主要工作第二章斜拉桥自适应无应力控制法1.5概述1.6自适应控制法基本思路1.7自适应控制系统1.8本章小结第三章拉索无应力控制1.9概述斜拉索为一柔性结构，在自重作用下，呈现为悬链曲线。

目前在悬索桥计算中，求取大缆无应力下料长度一般采用悬链线求解；而在斜拉桥中, 还普遍采用以抛物线理论为基础的公式求解。

斜拉桥支架法施工的自适应安全监测技术

Abstract: The basic p rincip les and the app lication situation of self2adap tive control method are intro2 duced. Based on the actuality of cable2stayed bridges, self2adap tive control method is selected. According to this method, the sensors and related monitoring devices are set in the key position of the bridge; the mo2 nitoring time is decided and strictly imp lemented; then, the tested results of parameters, such as altitude, stress and bulk weight, are corrected in the light of the actuality. Thus, construction can be adjusted ac2 cording to the stress conditions. M eanwhile, the variation curve of the theoretical construction cambers in the nodes of the bridge girders is compared and repeatedly corrected. This method achieves the best con2 struction control effect that simulation calculation is consistent w ith actual construction p rocess. The app li2 cation of this method to the construction of cable2stayed bridge on Suifen R iver show s that self2adap tive control m ethod is a good kind of safety monitoring technique suitable for the construction of cable2stayed bridge by support method, which is worth p romoting. Key words: cable2stayed bridge; construction by support m ethod; safety monitoring;

无应力状态法在斜拉桥主塔施工计算中的应用

无应力状态法在斜拉桥主塔施工计算中的应用汪金辉【摘要】Based on the fundamental principle of unstressed state control method,mechanical equilibri-um equations of diagonal structure construction in stages is established and the unstressed state a-mount of structural elements is derived.Then,the conclusion can be derived that the internal force and geometric shape of the final structure of the bridge are independent of the construction process,if the load,the structure system,the boundary conditions and the unstressed state amount of structural elements are certain.The unstressed state control method can be applied for process control of leaning tower construction,providing technical support for constructing the high leaning tower successfully.%根据无应力状态法基本理论，建立斜压结构的分阶段施工力学平衡方程，导出分阶段施工构件单元的无应力状态量。

得出当结构外荷载、结构体系、边界条件、单元无应力量一定的情况下，其对应的结构内力和位移是惟一的，与结构的形成过程无关。

无应力状态控制法综述

文章编号:1003-4722(2010)01-0071-04无应力状态控制法综述黄晓航1,高宗余2(1.中铁大桥局集团有限公司,湖北武汉430050; 2.中铁大桥勘测设计院有限公司,湖北武汉430050)摘要:无应力状态控制法是解决桥梁结构分阶段施工的理论方法。

通过建立分阶段施工结构的力学平衡方程,从理论上阐明桥梁构件单元的无应力状态量是影响分阶段施工结构内力和位移的本质因素,并得出无应力状态控制法原理:在结构外荷载、结构体系、支承边界条件、单元无应力长度、无应力曲率一定的情况下,其对应的结构内力和位移是惟一的,与结构的形成过程无关。

采用无应力状态控制法,在斜拉桥安装计算时可由成桥最终状态直接解算施工中间状态;可分析杆件工厂制造长度偏差对桥梁结构内力和线形的影响;可实现调索与其他工序并行作业等运用传统方法解决较困难或无法解决的工程问题。

关键词:桥梁工程;分阶段施工;无应力状态量;安装计算;施工监控;原理;应用中图分类号:TU311.4文献标志码:AA Summarized Account of Unstressed State Control MethodH U ANG Xiao hang1,GAOZong y u2(1.China Zhongt ie M ajo r Bridge Engineer ing G roup Co.,L td.,W uhan430050,China; 2.ChinaZho ng tie M ajor Br idg e Reconnaissance&Desig n Institute Co.,L td.,W uhan430050,China)Abstract:T he unstressed state co ntro l method is a theoretic m ethod for bridg e structur e con structio n in stages.By establishing the m echanical equilibrium equations for the structure,it is theoretically ex plained that the unstressed state am ount o f the element o f the str ucture is the es sential factor that has influence on the internal force and displacem ent of the structur e constructed in stages and the principle of the unstr essed state control is obtained,that is,under the certain conditions of the ex ternal load,structural system,supporting boundary co ndition,element un stressed leng th and unstressed cur vature,the structur al internal force and displacement co rre spo nding to the conditio ns is sole and has no relatio nship w ith the fo rmation pro cess of the str uc ture.T hrough utilization of the unstressed state contr ol m ethod in the calculatio n fo r erection ofa cable stayed br idge,the construction interm ediate state can be directly solved from the finalcom pletion state,the influences of the shop manufactur ing length to ler ance of structural members on the internal fo rce and geometric shape o f the structure can be analyzed and the parallel o pera tion o f cable adjustment and other w or king procedures that is difficult for the conv entional con structio n methods to be carried out or that can not be car ried out by the m ethods can be realized.Key words:bridg e engineering;co nstructio n in stages;unstr essed state amount;calculation for erection;construction mo nitoring and co ntro l;principle;applicatio n收稿日期:2009-11-13作者简介:黄晓航(1970-),男,高级工程师,1992年毕业于上海交通大学工程力学专业,工学学士(h uangx h@)。

无应力状态法在大跨径预应力钢筋混凝土斜拉桥中的应用

工阶段模型进行计算分析，通过箱梁的成桥索力、成桥线形和无应力索长来调整施工阶段张拉索力。最终计算
结果作为大桥
定缆索的自振频率，进而求得索力。
３施工控制结果与分析
３．１线形
施工控制的理论轨迹，具体数据包括各施工况状态以及成桥状态下变量的理论数据（主梁标高、控制截面应力应变、挂索索力）、施工控制数据理论值（立模标
０引言
随着国家交通建设事业的高速发展，桥梁的跨越能
力迅猛提高，斜拉桥已被桥梁设计者广泛运用于现代桥梁
比较，反馈调整混凝土收缩徐变等系数，及时掌握主梁的内部应力情况，确保施工安全。
设计中。目前国内的大跨径斜拉桥一般都采用分阶段逐步安装的施工方式，这就涉及到准确的计算模型和严格的施
高）等。１．３计算方法
该大桥悬臂施工历时一年，在此期间对各墩箱梁悬臂段施工线形进行跟踪监测，箱梁现阶段的实测线形和计算线形比较。在箱梁控制截面高程监测过程中，部分节段高程与理论高程出现误差，但现场实测线形变化规
应力索长不发生改变，无论结构施工过程如何改变，都不会对结构最终的位移状态和内力状态产生影响。

分阶段施工桥梁的无应力状态控制法[论文]

分阶段施工桥梁的无应力状态控制法摘要：二十世纪八十年代，时任中国铁路局大桥局总工程师秦顺全，在认识到经典结构分析方法无法满足节段施工桥梁内里和变形的需要时，从而创造性的发明了斜拉桥分阶段施工中的无应力状态控制法，用于计算施工中桥梁结构内应力。

这种方法，根据斜拉桥完成后应力不变的性质，改善了一直沿用的经典力学中由各部分应力简单矢量叠加求和的不足，形成了一种通过完成后应力计算施工中应力的独特方法。

关键词：桥梁施工斜拉桥施工分阶段施工无应力状态控制法1、背景二十世纪五十年代到六十年代，桥梁节段施工技术和拱桥施工技术被广泛使用，这对桥梁技术的发展起了极大的促进作用。

分节段施工桥梁中的一些问题应运而生，其中就有施工过程和成桥状态结构分析问题。

经典的结构分析方法在这个问题上遇到了困难。

中国铁路局大桥局总工程师秦顺全同志创造性的提出了无应力状态控制法，用于解决斜拉桥分阶段施工中计算问题理论的控制方法，并将正式论文发表于1992年的全国桥梁结构学术会议上。

1993年武汉长江二桥的建设就采用了此种方法，获得了极大的成功，这仅仅是第一次。

后来的二十年，该方法应用在三十多个案例中，无一失败。

无应力状态控制法从被提出到现在已经二十多年，但其一直没有在外面流传，只在中铁大桥局内部使用。

直到2007年，为了使无应力状态控制法更加完善，一本名为《桥梁施工控制无应力状态法理论与实践》被出版发行，呈现了一个不错的理论构架，无应力状态控制法才逐步被外界熟知。

但是，外界因为对此缺乏了解，甚至很多人还存在着理解偏差。

2、为什么经典力学在斜拉桥分段施工中失效从上世纪60年代开始，大多数桥梁建设工程中开始应用分阶段施工技术，一些以前从未遇见的问题也伴随而来。

在分阶段施工和桥梁施工中，过程中所形成桥状态与完工后的桥状态相比出入很大，施工过程中桥状态的结构分析此时变得很有必要。

经典力学的结构分析法一直被沿用，但是这种方法使用过程中，结构的形成过程是不在考虑范围内的。

斜拉桥安装的无应力状态控制法-秦顺全

斜拉桥安装的无应力状态控制法中铁大桥局集团有限公司秦顺全摘要：针对斜拉桥的结构特点和施工安装阶段主要面临的问题，以结构单元的无应力状态量作为控制主线，对成桥目标进行自动逼近，实现安装阶段多工序同步作业。

经模型试验和数座大跨度斜拉桥的施工实践证明了该方法的有效性和可靠性。

一、概述为减少斜拉桥成桥状态的恒载应力和徐变二次力的影响，国内外已修建和拟修建中的大跨度混凝土斜拉桥大多采用刚性支承连续梁作为加劲梁的成桥状态，通过施工过程中的索力调整，使斜拉桥在全部恒载完成后，加劲梁的主要力学量（挠度，弯矩）达到或接近以索在梁上的锚点为刚性支承的连续梁状态，同时主塔也处于较理想的应力状态和位移状态。

但是，斜拉桥的施工过程在很大程度上影响了成桥后结构的内力和线型，收缩徐变的发生更增加了问题的复杂性，怎样确定和控制斜拉桥各施工阶段的索力张拉值和加劲梁的安装标高，并在斜拉索调整次数较少的条件下达到结构成桥要求的内力和线型是斜拉桥安装计算和施工控制的主要工作。

倒拆分析法是目前斜拉桥安装计算广泛采用的一种方法。

倒拆分析是以结构的成桥状态作为计算分析的起点，按架设顺序的倒序逐步拆去构件单元和荷载，计算相应阶段索力和主梁安装位置，倒拆完成后又按架设顺序进行正安装计算。

倒拆分析法重点关注的是斜拉桥的外荷载，结构内力和变形三个量。

结构分析过程中如果结构体系或外荷载发生变化时，结构内力和变型也随之发生改变。

结构内力和变型两个控制量与结构体系、荷载、加载历程紧密相关，前后相互影响。

斜拉桥实际架设过程中，由于计划变更，桥上施工临时荷载变化或结构有超限的残存误差等方面的原因。

施工过程很难完全按照既定的方案实施，需要随时作出调整。

现有的方法对这样的调整适应性较差。

结构的无应力状态量是一个稳定的控制量。

斜拉桥梁、塔结构单元的无应力长度和无应力曲率只有在结构单元安装时调整和设定，斜拉索的无应力长度只有通过张拉才能改变，结构单元的无应力状态不会随结构体系和结构外荷载的变化而变化。

斜拉桥无应力状态控制法闭合条件

件，以及实现闭合的计算流程。
关键词无应力状态控制法闭合条件斜拉桥
斜拉桥施工控制的目标就是闭合，所谓闭合
部分构件无应力状态量，再利用分阶段施工中无
范按照一定的施工就是以一次成形的状态为目标，
ｃａｎｂｅｐｒｅｖｅｎｔｅｄｂｙｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｂｅａｒｉｎｇ，ｏｒｃｏｕｎｔｅｒｗｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅｂｅａｍｅｎｄ，ｂｅａｒ —
摘要
运用无应力状态控制法基本原理对大跨度斜拉桥施工控制计算中影响其计算结果闭合
的因素进行分析，重点讨论了合龙、支座安装、临时支撑安装和拆除引起的状态不闭合，以及非线
性和混凝土收缩徐变影响引起的计算不闭合。并在此基础上总结出斜拉桥无应力控制法闭合条
ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ — ７５７０．２０１４．０４．０制法闭合条件
廖原中林
４３００５１）
（湖北省交通规划设计院武汉
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｉｎｉｔｉａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｒａｄｉｕｓｃｕｒｖｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｓｔｅｅｌｂｏｘｇｉｒｄｅｒ，ｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｉｓｌａｒｇｅｒｎｅｇａｔｉｖｅｖａｌｕｅｉｎｔｈｅｍｏｓｔｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅｃａｓｅ．Ｉｆｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅｎｏｔｔａｋｅｎ，ｂｒｉｄｇｅｓｓｕｐｐｏｒｔｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｂｅｖｏｉｄ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｂｒｉｎｇａｄｖｅｒｓｅｅｆｆｅｃｔｔｏｔｈｅｎｏｒｍａｌｕｓｅｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅａｎｄｔｈｅｂｒｉｄｇｅｐｉｅｒ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｃｕｒｖｅｂｒｉｄｇｅ，ｂｅａｒｉｎｇｓｅｐａｒａｔｉｏｎ

斜拉桥施工控制技术分析

斜拉桥施工控制技术分析摘要：重点对斜拉桥施工控制技术展开分析，包括斜拉桥施工控制的目的与任务、斜拉桥施工控制方法以及影响斜拉桥施工控制的因素三部分。

其中斜拉桥施工控制方法主要包括自适应控制法、开环控制法、反馈控制法、事后调整控制法等，影响因素分为结构参数、材料变化、温度变法、施工因素等，希望通过本次对斜拉桥施工控制技术的分析，可以为相关从业人员提供参考。

关键词：斜拉桥施工；控制技术；影响因素1.斜拉桥施工控制方法1.1自适应控制法（1）在斜拉桥施工过程中，如施工中的混凝土弹性模量、混凝土材料的比重、材料的徐变系数等施工参数与设计要求的施工参数相差较大，容易导致斜拉桥施工后的受力状态与理想的受力状态不符，从而难以满足施工要求。

为解决此类问题，施工单位可以采用自适应控制法，该方法主要是由自适应结构的闭环基础以及系统辨识完成，通过自适应控制法的应用，可以有效地控制斜拉桥施工后的受力状态。

（2）自适应控制系统实现控制的主要原理是，先对斜拉桥施工中的施工参数进行计算，若经计算后，斜拉桥结构的受力状态与计算模型的计算结果存在明显出入，此时施工人员将误差参数输入至系统辨识中，经多次辨识后，系统可以实现对计算模型的自动调整，施工人员依据调整后的计算模型，可重新计算并获取斜拉桥理想受力状态下的施工过程，并以此作为根据控制斜拉桥的受力状态。

1.2开环控制法开环控制法主要用于结构简单的斜拉桥中，其主要控制原理是通过设计过程估算获得斜拉桥结构的恒载与活载，并依据估算结果计算获取斜拉桥的预拱度。

然后在施工过程中依据获取的预拱度开展作业，在施工过程中斜拉桥的预应力、预拱度、构件重量均是单向决定，且桥梁每个主梁的位置、索力均通过分析确定后安装，其安装精度很高，且桥梁的力学结构施工单位可以完全掌握。

因此，利用开环控制法施工后的斜拉桥，其结构内力与线性完全可以满足设计要求。

1.3反馈控制法斜拉桥在施工过程中，施工单位应注意其施工效果是否符合设计要求，如果发现斜拉桥的施工状态与理想状态出现偏差，此时必须及时采取措施进行调整，否则斜拉桥的结构内力与线性将不断偏离，从而难以满足设计要求，若直接投入使用可能会造成安全事故。

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斜拉桥的自适应无应力构形控制法
文本摘要：斜拉桥由索塔、加劲梁、斜拉索三种基本构件组成。

其在荷载作用下呈现出索塔受压（微小弯矩），加劲梁受弯（稀索体系）和受压（密索体系），斜拉索受拉的结构受力特点，因此，斜拉桥是一种受力比较复杂的组合桥梁结构体系。

随着斜拉桥向超大跨度方向发展，会出现超高塔、超长索、超柔性加劲梁的结构，这些结构对施工控制提出了更高的要求。

关键词：斜拉桥自适应无应力构形控制法
1、斜拉桥自适应无应力构形控制法概述
斜拉桥由索塔、加劲梁、斜拉索三种基本构件组成。

随着斜拉桥向超大跨度方向发展，会出现超高塔、超长索、超柔性加劲梁的结构，这些结构对施工控制提出了更高的要求。

斜拉桥属于高次超静定结构，其施工过程属于典型的时变过程。

因此在其具体的建造过程中，如何完整实现既定的设计意图将受到诸多复杂因素的干扰，其中设计理念、施工工艺这二者又是其中的关键影响因素。

由于斜拉桥结构的特殊性，因此在施工过程中将不可避免的面临着多次结构体系转换的问题，这就需要一个完善的系统的处理方法对施工进行最优控制。

施工监控就是对桥梁施工过程中结构的受力、变形及稳定性进行有效的实时监测，使得施工中的结构总是处于安全状态，且保证成桥状态(包括内力和线形状态)符合设计、规范的要求。

斜拉桥施工控制方法的发展经历了从简单到复杂的过程，从控制思路上可分为以下三种形式：开环控制（确定性控制），反馈控制（随机性控制）和自适应控制。

开环控制的过程是单向性的，即仅在施工前，根据理想的成桥状态求得每个施工阶段主梁的位置和对应的拉索索力。

在具体的施工过程中，并不根据结构的反应来改变施工的参数。

例如顺推法及无应力状态法都属于开环控制方法，施工过程中的控制量，如预拱度、块件重量、预应力等是单向决定的，他们没有控制误差和修正误差的功能，因此并不需要根据反馈来改变。

反馈控制实际上是一种闭坏控制，它通过施工控制量的实测数据，对施工状态与理想状态之间的误差进行及时调整，而调整的具体措施和控制量的大小则由误差反馈计算所决定。

对斜拉桥而言，主要控制措施一般就是调整斜拉索的初始安装索力和改变梁段的预拱度。

自适应控制则在反馈控制的基础上，再加上一个系统参数识别的过程，此时整个控制系统就成为自适应控制系统。

当结构测试出的内力或者线形状态与模型计算结果不相符且其他过程无误时，把误差输入到参数识别系统中去调节计算模型相应的参数，使调整后的模型输出结果与实际测量的结果相一致。

在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，在无其他误差因素引入的情况下，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。

因此，该思路被认为是最好的斜拉桥施工控制思想。

成功运用该方法关键在于正确、全面分析误差产生的原因，逐步减小理论模型和实际结构间的差别，从而对施工状态进行最优控制。

斜拉桥自适应施工控制用来描述斜拉桥按照施工状态的变化调整自身误差的能力。

斜拉
桥的无应力状态控制法是利用单元的无应力长度和单元的无应力曲率来建立各个施工中间状态和成桥状态的联系，其中单元的无应力长度可理解为：结构体系内任意构件单元，受荷载变形后单元上两节点之间的几何距离就是单元的“有应力”长度。

假设卸除该单元的轴向力，单元轴向变形恢复，此时单元上两节点的几何距离定义为构件单元的无应力长度；单元的无应力曲率可理解为：桥梁结构中，当单元长度足够细分时，分析计算可仅考虑单元的杆端力，这时单元的变形曲线一定是一个三次曲线。

利用结构受荷载变形后单元上两节点的水平位移、竖向位移和转角位移可计算单元上任意截面的挠度曲线和曲率，这就是单元的“有应力”曲率，假设在此基础上卸除该单元的弯矩，则单元的弯曲变形恢复，此时单元挠度曲线和曲率称之为构件单元的无应力曲率。

无应力状态法的基本观点为“当结构构件单元的最终无应力长度与无应力曲率一定时，则最终结构的内力状态与位移状态与结构形成过程无关”。

前者从控制思路上表明施工控制的高级形式，后者从控制原理上揭示了施工控制的力学本质。

本文来自：中国桥梁网（），原文标题：斜拉桥的自适应无应力构形控制法_资讯_中国桥梁网，原文网址：/2011/0617/35647.html。