斜拉桥施工控制方面的现状和存在的问题
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斜拉桥施工控制斜拉桥作为现代桥梁中的重要结构,其建造和施工都需要严谨的控制。
斜拉桥施工控制是指在施工过程中严格控制各项参数,以确保斜拉桥结构和功能的稳定性和可靠性。
本文将介绍斜拉桥施工控制的主要内容,包括施工过程的控制、施工技术和材料的控制、质量控制、安全控制等。
施工过程的控制斜拉桥建造并非一蹴而就,它需要经过多个施工过程才能完成。
施工过程的控制起着至关重要的作用。
对施工过程进行控制,可以确保斜拉桥的质量、稳定性和完整性。
具体来说,施工过程的控制需要注意以下几个方面的内容:施工计划的制定施工计划是斜拉桥施工的基础,它需要详细列明施工的工序、步骤、进度和时间等。
施工计划的制定是施工过程的第一步,它可以有效地指导施工的进行,并严格控制施工过程中的质量、安全等因素,从而确保斜拉桥的稳定性和完整性。
施工队伍和资质施工队伍是斜拉桥施工的重要组成部分,施工队伍的技能水平和资质也直接影响到斜拉桥的质量和稳定性。
因此,施工队伍必须是专业的、有一定经验的队伍,并且拥有相关的资质证书。
施工现场的管理施工现场的管理是施工过程中的重要环节。
要确保施工现场的安全,必须对施工区域进行隔离,设置标志和警示牌等。
同时,在施工过程中必须严格控制相关工作人员的行为,防止出现误操作和安全事故。
施工技术和材料的控制斜拉桥施工中,控制施工技术和使用的材料的质量至关重要。
具体来说,施工技术和材料的控制主要涵盖以下内容:施工技术的控制斜拉桥施工技术的控制主要包括以下几个方面。
1.预制件的制造:斜拉桥中的各类预制件的制造需要经过专业的制造厂进行制造。
在制造过程中,需要严格控制材料的质量和规格,以确保预制件的质量和尺寸的准确性。
2.吊装技术的控制:吊装技术是斜拉桥施工过程中的重要环节。
吊装过程中,需要对吊装设备进行检测,并确保吊装的准确性和稳定性。
3.焊接技术的控制:斜拉桥施工中的焊接技术需要严格控制。
焊接质量直接影响着斜拉桥的稳定性和可靠性。
大跨度斜拉桥施工控制方法综述近20年来,大跨度桥梁尤其是斜拉桥在我国得到了很快的发展,中国现已成为世界上拥有斜拉桥最多的国家之一。
其跨度从最初的百余米发展到六百多米,有预应力混凝土的也有组合体系的。
而结构型式也是多种多样的,有单索面、双索面的,有平面索也有空间索,有塔墩梁固结的,也有全漂浮体系的等等。
与此同时,大跨度斜拉桥的设计和施工技术也有了较大提高,随着杨浦大桥(主跨602m组合梁)、南京长江二桥(主跨628m钢箱梁)等一批特大型斜拉桥的相继建成,可以说我国大跨度斜拉桥的施工水平已基本达到了世界先进水平。
然而,近年来也出现了一些斜拉桥在施工过程中出现失控而造成严重事故的例子[1],这提醒我们大跨度斜拉桥施工控制技术仍然有待进一步改进与完善。
随着我国经济建设与交通事业的发展,将有更多的大跨度斜拉桥在中国大地上迅速崛起。
了解与掌握这类桥梁施工控制的相关理论、方法及其发展方向,对于一名桥梁工程师来说是非常必要的。
1 大跨度斜拉桥桥梁施工控制的内容及其特点1.1 斜拉桥施工控制的必要性现代斜拉桥的施工过程一般都是先建好主塔,然而分段悬拼或悬浇主梁节段,最后再合龙成桥。
由于斜拉桥施工过程中的每一切段结构行为与其成桥状态时的结构行为相差较大,特别是跨度越大、结构越柔细,这种差别就越显著。
施工中,虽然我们可以按一定的方法计算出每一施工阶段的索力和相应的位移,但实际结构的索力和位移与理论计算值不可避免地存在误差,其直接的结果是造成桥梁最终未能按设计状态合龙。
例如,美国的P-K斜拉桥(主跨300m),施工合龙时,高程误差达到17cm;法国的Brotone桥(主跨320m)也是采用压重的方法才使大桥最终合龙[2],但其内力无疑是偏离了设计状态。
为了确保斜拉桥在施工过程中结构的内力和变形始终处于结构容许安全范围内、成桥后的线形符合设计要求、结构本身处于最优受力状态,建立一套行之有效的施工控制系统是至关重要的。
1.2 斜拉桥的施工控制主要内容具体地说,斜拉桥的施工控制主要内容有以下三方面:(1)结构线形控制桥梁结构线形的控制是施工控制的基本要求。
斜拉桥模型设计制作过程中存在的问题及反思我认为应从以下几个方面入手:一、合理选择材料。
首先是建立正确的理念,要结合实际情况进行科学决策,注重效益,不能单纯地考虑节约资金而大量使用劣质产品,造成严重浪费;同时要尊重客观规律和技术水平,注意各种材料性能之间相互配合协调,避免因盲目追求新奇高档或价格低廉,造成工期延误等现象发生。
二、科学计算施工图纸。
随着建筑业的快速发展,尤其是高层建筑,需要使用越来越多的预制构件和非标准构件,传统的制作加工方式已无法满足工程建设日趋复杂的形势。
这就需要采取“工厂化”生产,提高工程质量与工作效率,最终降低成本,达到优质高效的目的。
三、规范钢筋施工技术。
由于混凝土梁具有变形较小的特点,对钢筋施工技术要求较高,主要表现在钢筋保护层厚度、绑扎顺序以及后浇带施工等方面,因此必须严格按照《钢筋机械连接技术规程》( JGJ/T61-2004)执行,否则极易出现裂缝等安全隐患。
四、深化设计。
桥梁设计是工程设计的重要环节,也是整个桥梁建设的关键所在,如果设计不当会给桥梁的建设增添许多麻烦,并且投资巨大,甚至影响到整座桥梁的安全使用,甚至危害人们的生命财产安全。
根据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(交公路发〔2006〕16号)规定,城市道路桥梁设计阶段,原则上可按一级公路或城市快速路进行设计,但如涉及特殊技术问题,经批准可适当简化设计内容,但仍需报省级交通主管部门审查备案。
其次,由于本身设计缺陷,导致工程事故频繁发生。
例如某公路跨线桥上部结构,仅有两个桥墩支撑,施工方法错误,导致桥体承载力不够,从而引起了多次坍塌事故,经济损失惨重。
再者,没有明确的管理措施。
近年来,由于施工企业数量众多,施工队伍良莠不齐,管理难度很大,稍有疏忽便会酿成恶果。
第三,未落实安全责任制。
没有健全的组织机构和完善的规章制度,从而导致安全事故频发。
因此,我们必须加强安全监督管理,做好安全防范工作,减少安全事故的发生。
浅谈斜拉桥施工技术及质量控制斜拉桥是一种具有强烈现代感的桥梁结构,并具有较好的景观效果,因此,在一些特殊场合,比如城市副中心、旅游景区等地方,斜拉桥被广泛地应用。
一般来说,斜拉桥的施工过程包括了下面三个步骤:1. 制作主索、主缆及杆塔制作出高品质、高精度的主索、主缆是保证斜拉桥施工质量的重要步骤。
也就是说,主索、主缆的材质必须符合规定的标准。
之后,按照设计图纸,将主索、主缆安装在杆塔上,同时进行调整和安装,并确保它们之间的距离和张力符合施工设计要求。
2. 安装桥面在安装桥面之前,首先要确定桥面的结构形式,然后根据设计要求,选择合适的施工工艺进行安装。
同时,要保证桥面的平整度、强度以及对斜拉索的接口处的精度,以便后续的安装和维护工作。
3. 进行调整在完成主索、主缆及桥面的安装之后,还需要对桥梁进行调整,包括桥面的平整度、桥墩的平整度等等。
同时,还要确定斜拉索、主缆和桥面之间的紧密连接,达到理想的张力和应力状态。
在整个斜拉桥施工的过程中,需要针对每一个环节进行质量控制和检查。
主要包括下面几方面:1. 材料品质控制斜拉桥的主要材料包括主索、主缆、桥墩、桥面等。
因此,在施工过程中要严格控制每一项材料的质量,包括材料的力学性能、化学成分、加工工艺等等。
2. 施工工序控制斜拉桥的施工过程非常复杂,因此需要严格控制每一个工序,避免出现安全问题或者施工质量问题。
同时,也需要提前对施工过程进行规划和预测,制定合理的计划和方案。
3. 检测和测试在斜拉桥的施工过程中,需要对每一个工序进行检测和测试,以保证施工质量和安全性。
如,在主索、主缆及桥面的安装过程中,需要进行各种力学性能的测试,以确保它们符合设计要求。
总之,斜拉桥的施工非常复杂,需要严格控制每一个环节,以确保施工质量。
同时,也需要选择合适的材料和施工工艺,以满足斜拉桥的设计要求。
斜拉桥桥施工质量通病及预防措施工程质量通病主要包括工程实体质量通病、施工工艺质量通病和质量管理通病三大类。
有针对性的开展工程质量通病的防治工作,制定质量通病治理计划,编制本工程专用的质量通病防治手册,明确管理要求、工艺标准及操作方法,同时开展精细化管理,重视常规工艺的制定和落实,防止抓大放小的现象出现,进行质量通病专题研究,开展 QC 活动,制定行之有效的防治方法,减少和消除质量通病。
针对质量通病开展典型施工,规范施工工艺。
质量通病及预防措施见表-1。
关于斜拉桥施工技术以及施工控制的相关问题探讨摘要:大跨度的桥梁工程一般都需要选择斜拉桥施工技术,这主要是因为斜拉桥具有跨越能力强,力学性能优越,外形优美等一系列的优点。
虽然斜拉桥已经在国内外得到广泛的运用,但由于设计不合理或者现场施工不注重细节的把握,斜拉桥也经常会出现一些问题。
介绍了斜拉桥的结构形式,结合具体实例对斜拉桥各个部位的施工要点进行了分析探讨。
关键词:斜拉桥;施工技术;施工控制;方法前言:斜拉桥作为一种大跨度高次超静定的桥梁结构形式,其所采用的材料性能、施工方法、立模标高、浇筑程序以及安装索力等都将直接影响成桥的线形和受力,且现实中的实际施工状态与最初的设计假定总会存在一定的差异,因此在进行斜拉桥施工时必须对施工的全过程进行严格的施工控制,以便掌握全桥结构的实际线性及受力状态,这便是斜拉桥在建造过程中都必须引起重视的一个重要课题,即斜拉桥的施工控制。
1. 斜拉桥结构形式1.1主粱结构形式:主梁可采用钢梁、混凝土梁、组合梁或混合梁。
(1)混凝土斜拉桥,主梁截面有空心板截面、边箱梁截面、箱形截面、带斜撑箱形截面和肋板式截面。
(2)钢梁斜拉桥,主梁截面有箱形截面、梁板截面、分离式边箱截面和钢板梁截面,典型截面形式有。
流线形箱梁截面;小边箱板式截面;分离式边箱梁截面;梁板式截面。
(3)组合梁斜拉桥,主梁截面形式宜采用两工字型主梁其间加小纵梁截面形式,跨径较大时也可以采用边箱钢箱梁截面形式,典型截面形式有:工字梁主梁截面;边钢箱梁截面。
1.2索塔结构形式:索塔根据不同需要,可布置为独塔、双塔或多塔形式。
可采用混凝土索塔、钢索塔或钢一混组合索塔。
索塔形式有A型、倒Y型、H型、独柱、钻石型等。
2.主桥关键施工技术2.1 平台施工:利用打桩船完成钻孔钢平台;采用大型起重船(200t全旋转)+移动悬挑式导向架(自行研制,带双层导向限位)+震动锤(美国ICE公司的V360,激振力360t)进行钢护筒区钢护筒沉放;完成对应另外一侧平台,并完成生产生活设施布置;充分利用永久钢护简和钢管桩入土深的特点,将钢管桩和钢护筒共同作为钻孔平台的受力支撑桩。
分析大跨径桥梁斜拉桥的施工控制措施摘要:随着施工技术的不断发展,以及施工要求的不断提高,斜拉桥的跨径也逐渐变得越来越大,工程的结构也变得越来越复杂。
在施工过程中,往往存在着很多不确定的因素,这些不确定性,有可能会引发质量风险,必须加以重视,才能够让工程质量得到保证。
基于此,本文对大跨径桥梁斜拉桥的施工控制措施进行了分析。
关键词:大跨径桥梁工程;斜拉桥;施工控制措施;引言施工控制是斜拉桥工程的核心,也是保障工程质量的重要基础条件。
只有加强监管控制,才能避免施工过程中出现的风险问题。
斜拉桥对于地形条件的要求并不高,可以适应一些较为复杂的环境,斜拉桥不仅具备更强的承载力,同时在施工时需要的作业面积也相对更小。
再加上斜拉桥的美观性以及实用性,所以近年来的建设比例越来越高。
一、斜拉桥介绍斜拉桥也叫做斜张桥,斜拉桥主要由4部分组成,分别是索塔、主梁、斜拉索、主桥墩。
使用拉索将主梁直接拉在索塔上面,桥塔主要用于承受压力,这些共同构成了斜拉桥的结构体系。
大跨径斜拉桥相对于其他类型的桥而言,不但建筑造型更为优美,整体建筑造价也相对适中,近年来斜拉桥呈现出的建筑结构也越来越新颖,基于这些独特的优点,斜拉桥广泛受到桥梁设计师和人们的喜爱,市政建设中斜拉桥的建成数量越来越多,不但给人们的出行带来了更大的便利,同时也让城市变得更加美丽。
二、大跨径桥梁斜拉桥的施工控制内容(一)线形控制该工程在施工时,如果没有注意到施工细节,或者是受到一些外部因素的影响,桥梁结构就容易变形,这对于斜拉桥的施工质量影响较大。
要严格控制施工过程中的相关尺寸,减少施工过程中产生的误差,这样才能够保证斜拉桥的施工质量。
(二)应力控制在施工过程中,对于结构应力的变化要随时进行掌握,这样可以将应力参数控制在合理范围内,只有让结构应力能够保持在最佳的状态,才能够让工程质量得到保障。
当应力参数超出规定范围时,要及时进行分析并采取相对应的措施进行解决。
(三)稳定性控制桥梁工程的稳定性,是保障桥梁安全的基础,桥梁的结构越稳定,发生安全事故的概率就会越低。
斜拉桥施工工艺的创新与应用在现代城市建设中,桥梁作为连接不同区域和分隔城市交通的重要设施,占据了重要地位。
然而,随着城市规模的不断扩大和交通负荷的增加,传统的桥梁设计和施工方法已经难以满足日益增长的需求。
为此,斜拉桥施工工艺的创新与应用成为了解决问题的一个重要途径。
本文将探讨斜拉桥施工工艺的创新与应用,并对其优势和前景进行分析。
一、斜拉桥施工技术的创新斜拉桥的施工方式主要有两种:一种是先施工主塔,再拉索悬挂桥面;另一种是先施工桥面,再通过索具连接至主塔。
传统的施工方式往往需要大量的人力和物力投入,且施工周期较长。
然而,随着科技的发展,斜拉桥施工技术得到了不断创新。
现代化的斜拉桥施工技术充分利用了机械化和自动化设备,极大地提高了施工效率。
例如,引入了大型龙门吊和液压起重机,可以快速安装主塔和桥面模块;使用先进的测量设备和控制系统,可以精确控制斜拉索的张力和桥面的水平度。
这些创新的施工技术大大缩短了桥梁的建设周期,减少了施工成本。
二、斜拉桥施工技术的应用斜拉桥施工技术的创新不仅体现在个别工程中,也得到了广泛的应用。
例如,在一些大型城市建设中,斜拉桥已成为城市发展的标志性建筑。
由于斜拉桥的外观独特,可以满足城市形象建设的需求。
同时,斜拉桥具有良好的工程性能,能够承受大跨度和高载荷的要求。
这使得斜拉桥在城市道路、高速公路和港口码头等交通工程中得到了广泛应用。
斜拉桥的施工技术也得到了越来越多的关注和应用。
既有基于传统施工方式的改进,也有全新的施工技术的探索,如采用预制构件、模块化施工等。
这些应用不仅提高了施工效率,更重要的是改善了桥梁的使用性能和安全性。
三、斜拉桥施工工艺创新的优势斜拉桥施工工艺创新的优势主要表现在以下方面:1. 缩短施工周期:创新的施工工艺利用了机械化设备和自动化系统,可以提高施工效率,缩短施工周期。
这对于紧急情况下的桥梁修复和新建项目的开工日期非常重要。
2. 降低施工成本:创新的施工工艺使施工过程更加精确,减少了浪费和误差。
斜拉桥施工索力张拉控制及优化研究背景:随着经济和技术的发展,以及斜拉桥合理的结构形式,我国修建了大量的斜拉桥。
因此该类桥梁的施工控制就显得尤为重要。
国内外学者及工程技术人员对斜拉桥的施工控制进行了许多研究,提出了卡尔曼滤波法、最小二乘误差控制法、自适应控制法、无应力状态控制法等许多实用控制方法。
这些方法的实质都是基于对施工反馈数据的误差分析,通过计算和施工手段对结构的目标状态和施工的实施状态进行控制调整,达到对施工误差进行控制的目的。
施工控制的方法必须与各类斜拉桥设计、施工的特点相结合才能在确保结构安全及施工便捷的前提下切实可靠地实现控制的目标。
目前国内大多数斜拉桥的施工控制都是针对常规的混凝土斜拉桥进行的,其相应的控制方法也是针对常规混凝土斜拉桥的施工特点提出来的,本文着重阐述对于常规混凝土斜拉桥的施工控制过程中的索力张拉控制及优化方法。
斜拉索施工过程:斜拉索安装完毕,即进行张拉工作。
张拉前对千斤顶、油泵、油表进行编号、配套,张拉设备定期进行标定。
斜拉索正常状态按设计指令分2次张拉,第1次张拉按油表读数控制,张拉时4根索严格分级同步对称进行;第2次张拉是在监控利用频率法测完索力后,以斜拉索锚头拔出量进行精确控制。
施工监控包括对索力、应力、应变、线形、温度、主塔偏位的监控。
施工监控在凌晨气温相对稳定时进行,保证在凌晨5点前完成。
索力测试采用应变仪捕捉索自振频率,当测出索力误差超过2时,应对索力进行调整,直到满足要求。
索力调整完毕立即对应力、应变、线形、温度、主塔偏位进行测量。
可分阶段地进行张拉、调索。
在牵索挂篮悬浇时,在控制好挂篮底模标高后,在节段砼灌注过程中,当砼灌注至1/4、2/4、3/4,及砼灌注完后,均需进行调整索力及挂篮底模标高。
当主塔施工至与边跨合拢前、中跨合拢前和合拢后、二期恒载安装后均需按设计要求对全桥斜拉索进行统一检测调整,使全桥线型满足设计要求。
并在对每节段主梁悬浇进行监控时,对主梁最前端的5~6对拉索的索力进行测定,观察其变化幅度是否在设计范围内。
施工中的桥梁斜拉索设计难题桥梁是人类利用自然资源和科学技术建立的一种交通工程,而斜拉桥作为一种创新和高效的桥梁形式,因其美观大胆的设计而备受关注。
然而,在实际的施工过程中,斜拉索的设计成为了一个困扰工程师的难题。
本文将探讨施工中的桥梁斜拉索设计难题,并通过案例来阐述解决方法。
1. 施工中的桥梁斜拉索设计挑战1.1 抗拉性能需求斜拉索在桥梁结构中起到承受桥面荷载和保证桥梁稳定性的作用,因此其抗拉性能至关重要。
在施工中,设计师需要确定适当的拉索材料和直径,以确保其足够强度和稳定性。
1.2 风荷载计算桥梁斜拉索的设计中必须考虑风荷载的影响。
风向、风速和斜拉索的位置会对桥梁结构产生不同的影响,因此设计师需要进行详细的风荷载计算和模拟分析,以确保斜拉索在极端天气条件下的安全性。
1.3 振动控制在桥梁斜拉索设计过程中,振动控制是一个重要的难题。
当桥梁施工完成后,斜拉索可能会受到外界激励而发生振动,从而对桥梁结构的稳定性和安全性产生影响。
因此,设计师需要采取合适的措施来控制斜拉索的振动,如增加阻尼器和减小斜拉索的刚度。
2. 案例分析:中华大桥的斜拉索设计中华大桥是一座跨越长江的大型斜拉桥,其设计中面临了许多斜拉索设计难题。
设计师们为了解决这些问题,采取了以下措施。
2.1 材料选择与强度计算设计师在斜拉索的材料选择上,考虑了钢材的强度和耐久性。
经过详细计算和模拟分析,确定了适当的斜拉索直径和材料厚度,以满足桥梁的要求。
2.2 风荷载计算与模拟分析针对中华大桥,设计团队进行了详细的风荷载计算和模拟分析。
通过对风向、风速和斜拉索位置的综合考虑,确定了合适的风荷载阈值和相关参数,以确保桥梁在恶劣天气条件下的安全性。
2.3 振动控制措施为了控制斜拉索的振动,设计团队在中华大桥的斜拉索上安装了阻尼器,并对其刚度进行了优化调整。
通过这些措施,成功地控制了斜拉索的振动,保证了桥梁的稳定性和安全性。
3. 结论在施工中的桥梁斜拉索设计中,抗拉性能需求、风荷载计算和振动控制是最常见也是最具挑战性的难题。
桥梁工程期中论文
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我国在斜拉桥施工控制方面的研究现状和存在的问
题
随着新桥型新结构的出现,跨度记录的不断刷新,桥梁结构日趋
复杂,大跨度桥梁施工控制成为竞相研究的课题。斜拉桥设计与施工
密切相关,成桥后的线型和内力状态与所采用的施工方法和安装顺序
直接联系。虽然可以采用各种方法计算出各施工阶段的预抛高值、拉
索张拉力及位移等,但实际上在施工过程中,施工条件的变化、计算
模型误差、制作误差、施工误差、量测误差和环境干扰等因素必将使
结构实际状态与设计状态有差异。如不及时有效地对系统加以控制和
调整,随着主梁悬臂施工长度的增加,线形和内力可能会显著偏离设
计目标。避免和消除桥梁实际状态与设计状态之间误差的任务就落到
桥梁施工控制上。
一、控制模型
桥梁施工控制中主要应用四种控制模型:解析模型、模糊模型、
灰色模型和知识模型。
(一)解析模型
很多研究者把桥梁施工过程看作一个复杂的动态系统,尝试把现
代控制理论引入桥梁施工控制,根据结构理想状态、实测状态进行误
差分析,预测以后的状态,制定出最佳调整方案,使结构的实际状态
趋近于理想状态。基于现代控制理论的施工控制系统通常采用数学解
析模型。
(二)模糊模型
现有的工程设计和决策理论在信息上采取两种极端相反的手法。
例如,某些战略性决策或关键问题,由于不确定性因素过于复杂,无
法进行科学处理。而进入结构计算以后,就走向另一极端,即把一切
信息和各个环节的因果关系看作严格的确定性事物,以至出现多种矛
盾,长期无法解决。人们发现,更加精细的计算模型,有时并不能得
到更符合实际的结果,事物的复杂性越高,人类用一般的数学方式使
它有效部分精确化的能力就越低。只对部分因素过分地精确化,就没
有什么实际意义。充分利用繁杂事物提供的模糊信息,可以高效地分
析和处理问题。
(三)灰色模型
灰色系统理论着重研究小样本、贫信息不确定问题,并依据信息
覆盖,通过序列生成寻求现实规律,其特点是“少数据建模”。灰色
系统理论将随机变量看作是在一定范围内变化的灰色量,将随机过程
看作是在一定范围内变化的、与时间有关的灰色过程。充分挖掘数据
内在规律,利用少样本、贫信息来建立模型,是灰色系统理论的长处。
(四)知识模型
基于单纯数学解析体系的传统控制理论中,很难处理对象或过程
中的一些定性信息,也很难应用人的经验、知识、技巧和直觉推理,
因而难以满足对复杂的、未能精确建模的系统控制要求。专家控制是
一种基于知识的控制。可采用各种知识表达方式来建立过程或控制器
的知识模型。对于对象模型,专家控制的基本思想是不过分依赖,但
要充分利用。专家控制在未来将会有大的发展。
二、控制策略
控制论的发展是伴随着被控对象的复杂性、不确定性等因素的研
究而发展的。桥梁施工控制中常用的控制策略主要有开环控制、闭环
反馈控制、自适应控制、预测控制和模糊控制。
(一)开环控制
事先计算出结构的控制参数(如立模标高、张拉索力等),施工
时并不根据结构的反应而调整,这就是所谓的开环控制。开环控制并
不是一个真正的控制系统,因为它既无量测系统,也无参数识别、状
态调整和预测等功能,属于结构分析范畴。
(二)闭环反馈控制
实际控制过程受到环境干扰、不准确的参数和其他因素影响,在
开环控制中会使实际状态偏离理想状态。闭环反馈控制系统试图通过
控制输入纠正偏差,即减小扰动对系统性能的影响。斜拉索的张拉力
和新增梁段的立模标高或安装定位标高是斜拉桥常用的控制输入。
(三)自适应控制
自适应控制是解决具有数学模型不确定性为特征的最优控制问
题,指在系统数学模型不确定性的条件下,要求设计控制规律,使给
定的性能指标尽可能达到最优。自适应控制是一种逐渐修正、渐进趋
向期望性能的过程,适用于模型和干扰变化缓慢的情况。对于模型参
数变化快、环境干扰强的场合,显得力不从心。目前,自适应控制系
统中最关键、最薄弱的环节是结构参数估计,它关系到整个控制系统
的成败。
(四)预测控制
预测控制基本原理可归纳为模型预测-滚动优化-反馈校正。这
是一种基于模型又不过分依赖模型的控制策略,类似于人的思维和决
策。预测控制用滚动的有限时段优化取代了一成不变的全局优化。这
种滚动优化控制策略可以随时顾及模型失配、时变、非线性或其他干
扰因素等不确定性,及时进行弥补,获得较高的综合控制质量。
三、斜拉桥施工控制的核心技术
一个完整的、基于现代控制理论的桥梁施工控制系统应具备以下6
大功能模块:
(一)高精度的快速量测系统
通过量测施工过程中结构的实际行为,来确定或识别引起偏差的
主要设计参数,从而确定反馈控制量。最可靠、最方便的是节点位移
和索力的测量值,这些测量值也能较好地反映结构的总体受力性能。
(二)最优估计系统
对受到随机干扰和随机测量误差作用的物理系统,按照某种性能
指标最优的原则,估计出系统某些参数或某些状态变量,这就是最优
估计问题,即参数估计和状态估计。在反馈控制、自适应控制等控制
系统中,最关键但又最薄弱的环节是参数估计,它关系到整个控制系
统的成败。如果不解决模型中多参数的估计问题,再好的模型也不会
起到很好的控制效果。对于斜拉桥施工控制中的参数估计,较方便的
是采用基于结构静力反应的参数识别方法。主梁阶段的吊装、拉索张
拉等工序为参数识别提供了很好的机会。但目前基于静力的参数识别
研究较少,很不成熟。
(三)实时跟踪计算系统
采用施工的真实状况(荷载、温度等)和识别出来的参数,重新
对结构进行跟踪计算,得到结构当前的真实状态。施工跟踪计算通过
前进分析实现,这一部分研究的非常多,已经相当成熟。
(四)状态预测系统
斜拉桥是一个较强的误差滞后系统,当发现有较大误差再实施调
整,调整效果不会很好。最好的办法是预测将来误差,根据已识别的
误差和预测的误差,确定当前阶段的调整量。建立预测模型,预测以
后可能的状态。
(五)理想状态修正系统
由于计算参数和施工误差的存在,需要修正预先确定的施工和成
桥理想状态,即根据识别、预测结果,重新计算以后各阶段目标状态,
修正控制参考轨迹。
状态调整系统
当已建结构偏离理想状态超过允许范围后,就要对这些误差进行
调整纠偏。即通过控制输入,使得系统从当前状态转移到目标状态,
同时使某一目标函数达到最优,即转移到修正后的理想状态。
四、问题及展望
到目前为止,国内外许多研究者在斜拉桥施工控制方面做了大量
探讨,取得了很多研究成果。但还应看到,斜拉桥施工控制不论在理
论上还是在方法上都还没有重大突破,很多方法仅仅限于理论探讨阶
段,实际操作时存在很大随意性,有时在关键问题上甚至“拍脑袋”
决定。目前桥梁施工控制急需进一步研究以下几方面内容:
第一,量测系统的自动化和高精度化,这是施工控制的关键所在;
第二,参数估计的研究还远远落后于工程需要。由于控制对象的
特殊性和复杂性,一些基于动态系统的优秀算法在桥梁施工控制中效
果不是很理想。研究噪声、少数据条件下的多参数混合估计非常迫切;
第三,施工状态跟踪、预测以确定性有限元法为主,随机有限元
的应用还处于理论研究阶段;
第四,随机最优控制有待进一步研究,主要困难在于采样点少、
噪声大、系统结构不断变化;
第五,基于状态空间法的现代控制理论基础是已知精确的数学模
型和干扰的统计特性。如果模型不准确,控制性能将大大降低。应该
大力引入新型控制策略,提高控制系统的稳定鲁棒性和性能鲁棒性,
降低对模型的依赖。模糊控制技术是一个值得关注的研究方向;
第六,施工控制软件还远远不能令人满意,基本上只是具有调值
功能的结构分析程序。采用先进的面相对象技术、数据库技术、图形
图像技术,开发集成化的桥梁施工控制软件势在必行。