大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制與混凝土裂縫及改進(jìn)措施_第1頁(yè)
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PAGEPAGE76大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制研究與混凝土裂縫分析及改進(jìn)措施展 稼目摧錄知H雀Y誦P雁E額R荒L周I山N病K獸膽\免l督柄"殖_主T鳳o趣c宋2禮3辣3吉2艱9筋8長(zhǎng)5慕9犧5床"姜攤目涼錄菊 俊I脫H希Y吹P慧E休R躲L度I孝N漠K燈杠\蜓l須托"女_扶T壯o蔥c昌2博3豆3赴2喝9喘8校5疤9復(fù)6毛"法濾摘撥要待 樣i耗H過(guò)Y傅P宿E建R咱L梨I活N陡K資帖\賄l姿江"干_尖T角o棕c獻(xiàn)2莫3潔3恥2掌9弱8瓦5勵(lì)9單7尾"啦覽A灶b精s證t書(shū)r拳a今c僵t恩 轉(zhuǎn)i窯i窮H寇Y撿P義E請(qǐng)R搞L應(yīng)I牌N愿K樣危\酷l旅捐"據(jù)_宮T柱o父c懲2若3絕3騰2吃9章8屑5剛9峽8搖"應(yīng)傅第緊一蝦章續(xù)獎(jiǎng)緒捕論痛 暴1競(jìng)H遷Y奧P災(zāi)E曬R夜L任I悟N鐘K脆挽\厘l煎夕"妖_褲T睡o爆c邁2性3穴3兄2耀9隸8藍(lán)5辱9素9喊"嗓拜1跟.懼1堅(jiān)課季題單背諸景狡 岔1吼H遇Y豈P數(shù)E忌R椅L魔I惜N疊K博償\須l蠶翼"疑_賠T袋o層c觀2奶3子3赴2竄9恩8班6臂0創(chuàng)0座"坑工1吵.各2葬大顯跨狐橋典梁誰(shuí)施劑工訴控秤制華和纏箱恭梁幕混攤凝蝶土取裂豐縫憑的升研丟究檢現(xiàn)漆狀局 丘4芬H貞Y諷P藏E素R攝L持I逗N鄭K安爪\茶l談職"朋_病T是o令c思2南3猶3嫌2刻9姑8概6繼0嚼1注"欠觸1列.刃3釘本備文枕主緩要旋研焦究則的挖內(nèi)綠容閣 透8再H槍Y菠P述E娛R似L荒I受N門K著筆\拘l(wèi)夠糠"伐_理T兵o更c(diǎn)嗓2奴3吐3劈2咸9牲8趟6蹄0喘2得"遞研第包二歐章尺遵橋純梁?jiǎn)枋┸S工肆控刮制汽系折統(tǒng)妙的偵建增立塘與插實(shí)惕施耐 加9殼H特Y羽P吩E儉R醋L招I堤N(yùn)蘭K恥師\來(lái)l喚作"寒_鞏T景o鐵c層2準(zhǔn)3肝3希2某9泥8猛6痕0殲3揀"白區(qū)2顧.而1油橋漢梁件施炊工鐘控販制腔的聯(lián)任宰務(wù)兔和恐工理作斥內(nèi)疲容胖 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槍8幟2蒜摘擋要遠(yuǎn)隨崇著殲國(guó)囑家敵基瞎礎(chǔ)私設(shè)具施鴨建學(xué)設(shè)誕的稼快確速兵發(fā)蘿展吸,玻預(yù)哈應(yīng)根力傍混明凝喘土避連權(quán)續(xù)喜剛襲構(gòu)爸橋刃以濃其普跨匹越鳴能野力限大治、諷經(jīng)利濟(jì)沿實(shí)當(dāng)用富等傅結(jié)超構(gòu)信特船點(diǎn)期,雁成再為軍公撐路向建昆設(shè)賭中襪最膝主惡要倦的謹(jǐn)橋重型知之謎一噴。石由老于市大夾跨迅徑惕連釀續(xù)某剛癥構(gòu)玩橋輝采汽用帳懸椒臂滴施刷工傻,徐且死跨藥徑劉大白、害連饅續(xù)殺孔怒數(shù)柄多態(tài),蒸有尊效振地她實(shí)線施瓜施曉工晚控賺制乘對(duì)育橋籮梁校施稈工氣過(guò)猾程汽中薪的坑結(jié)肅構(gòu)管安哈全庸、末確撈保污最躲終陶大羨橋木的悼順轎利桑合很攏傍以預(yù)及邪成且橋估狀啞態(tài)紀(jì)的礙線辟形躬和基受野力涼情扒況替符缸合踏設(shè)歌計(jì)回要百求緣是理必盆不略可冷少基的盞。鋪灰捉色尊預(yù)求測(cè)丘控逢制芹系玻統(tǒng)賠理環(huán)論助是愈結(jié)侍合嬌連葛續(xù)仰剛時(shí)構(gòu)擱橋嫂的暗施枯工蝦特單點(diǎn)搖,戴根推據(jù)納灰湊色亂系品統(tǒng)榮理拆論因和強(qiáng)現(xiàn)績(jī)代旅預(yù)世測(cè)感控歪制姥理哀論閣而縣提騰出等的濱一溫個(gè)挺施框工端控螺制份系哭統(tǒng)溉,怖它班是赤灰濾色包系費(fèi)統(tǒng)污理淹論稻和公現(xiàn)馳代計(jì)預(yù)悲測(cè)馳控魔制呼理犯論克的端有帶機(jī)圈結(jié)霧合反。倘本逮文兄結(jié)楊合段新畏寨壩河逆特悅大征橋慢工烏程婚實(shí)大例舟,印運(yùn)劑用與灰芳色飾預(yù)沒(méi)測(cè)獅控栽制瞧系扔統(tǒng)演,丑對(duì)豈該將橋艇在糕施散工面過(guò)垃程抗中正各異施撞工許狀薄態(tài)賢進(jìn)柜行符預(yù)艦測(cè)葡控條制漆。視施吵工淘控屠制駛結(jié)鉤果莖表稈明割,釋將這灰妄色探預(yù)揮測(cè)捕控樓制貨系寸統(tǒng)悠運(yùn)拉用梯于居大寶跨窗徑先連玻續(xù)敏剛腳構(gòu)涌橋叔的狐施希工聽(tīng)控途制逃,偷能彼夠收確戴保竿施裂工開(kāi)過(guò)旅程咱中牛的市結(jié)翁構(gòu)著安葉全警、撲成己橋今狀閣態(tài)耗的舞線潛形場(chǎng)以瞞及宜受戴力圾情狐況咬符阻合揀設(shè)閑計(jì)現(xiàn)要死求燒。址但蘆隨跑著豐大尚跨智度波預(yù)膀應(yīng)零力粉混蘋凝偶土取連巷續(xù)安剛夏構(gòu)拒橋慈的成大顫量掩修追建灑,癢其嶼混末凝徹土癥結(jié)早構(gòu)狡開(kāi)墊裂鄭問(wèn)憶題京日音益蠶突沾出嚼,爸影馳響浸了讀這巡種潛橋孝型陽(yáng)在梨公豆路斬工豎程襖建管設(shè)霸中貓的御進(jìn)盜一晶步巡推飛廣章。弓本功文較在軋簡(jiǎn)透述晝箱榜梁爪裂接縫恰類勸型蛋的腔理列論悉基鬼礎(chǔ)還上披,慢結(jié)全合蜓對(duì)這此懸類蓋箱樣梁以實(shí)橡際薪開(kāi)封裂形情它況戰(zhàn)的謎調(diào)弄查賣,金從全理指論識(shí)分優(yōu)析敗上餅探獎(jiǎng)討為預(yù)運(yùn)應(yīng)厭力蹈混槽凝虛土何連凳續(xù)滾剛娛構(gòu)摟橋熊開(kāi)易裂甚的繩主姿要嘉原累因辛,絨進(jìn)觀而逐提免出遙該稀種失橋妹型續(xù)的問(wèn)結(jié)蘆構(gòu)透混賽凝渠土病開(kāi)竹裂鬼控讓制薯在宵設(shè)財(cái)計(jì)嚷、泥施戚工粘及拳運(yùn)刃營(yíng)線等銳方貌面頌的叛建攪議妙措但施舌。沒(méi)關(guān)張鍵辣詞樸:崖預(yù)枯應(yīng)芽力址混剖凝跑土節(jié)連杯續(xù)末剛術(shù)構(gòu)貨橋傲;棉施罰工扔控賓制避;匙灰玻色峽預(yù)倉(cāng)測(cè)燭控慰制唯系拌統(tǒng)日;罵箱監(jiān)梁通裂陜縫品A雖b近s劉t宗r恨a押c亂tWiththerapidinfrastructuredevelopment,andprosthesesconcretecontinuousrigidframebridgeacrossitscapacity,structuralcharacteristics,suchaseconomicalandpractical,asahighwayconstructioninoneofthemostimportanttypeofbridge.Asaresultoflong-spancontinuousrigidframebridgetheuseofcantileverconstruction,andspan,andforafewmoreholes,theeffectiveimplementationoftheconstructionofthebridgeconstructiontocontrolthestructuralsafetyoftheprocesstoensurethesmoothprogressofthefinalbridgeintothebridgeclosure,aswellasthestateoflinearandforceisessentialtomeetthedesignrequirementsof.碰P炮r存e梅d勿i夸c塊t欲i合v哄e(cuò)較倉(cāng)c擴(kuò)o虧n覽t抗r櫻o蠶l鍬去o狠f厲紅g默r度a霧y勁級(jí)s險(xiǎn)y畢s速t掛e傲m貴關(guān)t哈h翁e扯o注r注y困垮i擠s拒墓t迫h具e嬸姐c知o秩m遮b彩i曉n耀a鳳t么i繩o靜n柳扁o是f似透c培o故n孟t蝦i緒n煤u速o泰u俗s遞調(diào)r胞i擴(kuò)g貢i旋d妹披f攝r難a袋m謎e島觸b盯r影i撕d舍g攻e葡靜c隊(duì)o榴n增s起t始r桌u黑c排t秤i漢o叫n刮麥c傾h窗a醋r躁a飽c雕t掘e牧r唉i服s皮t汗i孕c烏s勞,傷例a工c陶c瘦o距r含d獅i威n扣g缺符t圣o檢棟t擊h港e察周g騾r嘗a糾y揀采s遙y鏟s借t撥e限m瀉菜t毛h玩e磁o征r甘y眾歌a駁n柴d駱紐m古o青d聯(lián)e雷r鄭n擦膏c箏o差n遣t朱r購(gòu)o帆l惱赴t朵h礎(chǔ)e呆o阻r道y臘潔a幫n肺d格哀t描h昏e錯(cuò)國(guó)p儲(chǔ)r突e納d倍i浸c頸t姻i罵o蹤n裳伐m吹a賽d朽e屈漠b珍y孔柱a風(fēng)條c權(quán)o劃n睛s辣t領(lǐng)r滅u蘋c非t典i辟o他n正面c上o壺n佛t核r黨o滔l抖賴s偵y拾s堂t蛋e每m狡s第,端照i索t咱撐i循s魯寺t損h麥e亂宵g惹r壟a蘋y圖禁s川y階s疲t此e渴m紋粉t賽h嚼e令o霉r伸y掙師a燃n盜d必梳m黃o狂d瞞e滅r宰n羞悠c冬o煌n園t窗r均o鎮(zhèn)l撥睜t吸h濾e還o郵r猾y腦班p幕r珍e開(kāi)d咳i臨c愉t陵它a俗n追壤o妨r害g節(jié)a凡n縫i玻c毀摩c耍o跟m敘b質(zhì)i叉n恥a刷t冬i式o男n嘩.還漢I工n到雨t膝h避i包s洪教p艷a欺p惕e均r否,恒慣X帽i坐n吊z您h貼a膀i餓h暮e戲券B萬(wàn)r株i干d差g辰e鑼吹P得r求o謠j波e愚c況t計(jì),乓使t數(shù)h鳥(niǎo)e敞啄u敬s扎e華承o躬f昌權(quán)g湊r稿a喪y疏緒f壩o助r升e兵c譽(yù)a晉s請(qǐng)t捕i查n魔g位雪c沖o降n徒t凍r荒o挖l鄰雖s難y房s羞t介e窗m福s穴,溜帶d略u(píng)售r順i語(yǔ)n哥g層濱c范o特n街s似t蓮r臨u掃c弦t世i大o苦n象兵o莫f城掩t憤h忽e輪餅b蟲(chóng)r供i碗d船g淡e縣氣c框o居n英s瞇t逃r竹u鑼c攤t醬i機(jī)o討n鑒木i豪n暫房t唱h脆e攝吐s缸t完a光t普e聽(tīng)令o胡f椒宅t俊h增e免草p重r認(rèn)e走d貼i梨c囑t荷i炒v古e館猴c被o資n挺t懂r膊o絡(luò)l佳.屑刃T夢(mèng)h測(cè)e疼癥r焦e視s耍u庸l判t籮s艦瞞s擱h貿(mào)o背w溜偷t雕h甲a遲t督慨t無(wú)h膀e葵烘c調(diào)o結(jié)n字s扔t臺(tái)r朽u粱c介t躺i僵o蝴n竭耐o暑f伸草c呈o斥n賓t錢r青o綱l才,伐嚷p驗(yàn)r侮e哲d玉i悄c倆t桌i埋v閑e批悉c江o類n叉t沙r繪o禾l釋嘗s允y敏s漲t莫e跨m瘦順w瘋i前l(fā)尚l(wèi)饅錦b燦e依轎a奪p怪p砌l有i惑e貫d叉酒t考o(jì)憑夸a貧蓋g秤r宇a稻y噸農(nóng)l沒(méi)o濟(jì)n原g篩-聚s氣p孫a挑n裹筍c聲o沫n逗t蒙i捎n返u貍o星u音s林弓r嬸i柴g綱i削d秋蔽f臣r嫩a草m光e挨析b削r曲i撤d蒸g趁e愈鞠c鴉o喂n迅s笑t箱r套u(yù)零c風(fēng)t彎i排o刊n范恢c框o案n紹t咳r榮o晉l賠,專朗t噸h耳e材污c嚷o相n嘉s四t增r梢u銹c辦t榨i驗(yàn)o尋n葉綢p勾r譯o漫c暑e宇s壺s佩斑t茅o貌尺e岡n毯s磚u救r介e貧雖t服h梳e欲羞s舟t辮r駁u齡c資t躍u際r榜a破l牲瘡s位a爪f皇e甘t氏y領(lǐng)餅o魄f摧部t徐h濾e劑街s析t將a帖t溫e肚掠o眠f廳樂(lè)t遺h山e謝暮l他i陳n難e籃a險(xiǎn)r踩駛b胸r跌i批d油g孝e懼平a初s慣斷w熟e壤l先l惑癢a丸s凝廉t吐h某e櫻解f裕o移r胃c谷e胃s翅扭i請(qǐng)n貪唇l數(shù)i費(fèi)n賊e古逆w棗i脫t學(xué)h頁(yè)費(fèi)t酸h滴e蝕哪d出e狗s排i首g畫(huà)n呢光r填e壁q豆u碌i斷r悼e趟m似e違n粥t展s捧.However,withthelarge-spanprosthesesconcretecontinuousrigidframebridgeofalargenumberofconstructions,thecrackingofconcretestructuresisbecomingincreasinglyprominent,andtheimpactofsuchabridge-typeconstructioninhighwayprojectstopromotefurther.Inthispaper,thetypeofcracksintheboxonthebasisofthetheory,combinedwiththeactualcrackingofsuchboxSurvey,toexplorefromatheoreticalanalysisofprosthesesconcretecontinuousrigidframebridgeofthemainreasonsforcracking,whichmadethebridge-typestructurecrackcontrolinconcretedesign,constructionandoperationoftheproposedmeasuresandsoon.Keywords:Theprestressedconcretecontinuousrigidframebridge;constructioncontrol;thegraypredictioncontrolsystem;boxcracks第一章緒論1.1課題背景連續(xù)梁是一種古老的橋梁結(jié)構(gòu)體系,它具有結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、行車平順舒適、伸縮縫少、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)易和抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是它也存在如下一些缺點(diǎn):施工時(shí)墩梁要臨時(shí)固結(jié)、主墩需設(shè)置支座、結(jié)構(gòu)橫橋向抗彎剛度和抗扭剛度較小而難以適應(yīng)特大跨徑橋梁對(duì)懸臂施工和橫向抗風(fēng)的要求,這些不利因素多少限制了連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系向更大跨度發(fā)展。結(jié)構(gòu)懸臂體系和懸臂施工方法的相結(jié)合產(chǎn)生了T形剛構(gòu),在上世紀(jì)60年代,T形剛構(gòu)在跨徑100~200m范圍內(nèi)的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋中得到較多應(yīng)用。然而,這種結(jié)構(gòu)體系同樣存在一些缺點(diǎn),如全橋伸縮縫數(shù)較多導(dǎo)致行車舒適性較差;結(jié)構(gòu)變形對(duì)溫度、混凝土的收縮、徐變敏感,如設(shè)計(jì)不當(dāng),在跨中特別容易產(chǎn)生較大的收縮徐變撓度;此外其結(jié)構(gòu)整體的抗彎剛度和抗扭剛度較小等。在廣東洛溪大橋建成之前,國(guó)內(nèi)大跨預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋中只有連續(xù)梁和T形剛構(gòu)兩種橋型。連續(xù)梁和T形剛構(gòu)兩種體系相結(jié)合,各取所長(zhǎng),把T形剛構(gòu)的掛孔由簡(jiǎn)支改為連續(xù)即成為連續(xù)剛構(gòu)體系,這種體系利用薄壁橋墩的柔性來(lái)適應(yīng)結(jié)構(gòu)的縱向溫度變形,而上部主梁結(jié)構(gòu)仍主要起連續(xù)梁的作用。連續(xù)剛構(gòu)橋主要有如下一些特點(diǎn)[1]:(1)一般要有兩個(gè)以上主墩采用墩梁固結(jié)。要求主墩有一定柔度從而形成擺動(dòng)支承體系,因此常采用高薄壁墩。墩梁固結(jié)的采用有利于懸臂施工,并避免采用支座。(2)在受力方面,上部結(jié)構(gòu)仍然為連續(xù)梁特點(diǎn),但必須計(jì)入橋墩受力及混凝土收縮、徐變、溫度變化等引起的變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響,橋墩因有一定的柔性,所受彎矩有所減少,而在墩梁結(jié)合處仍有剛架性質(zhì)。(3)伸縮縫一般可設(shè)置在上部結(jié)構(gòu)的兩端,并置于橋臺(tái)處。由于連續(xù)剛構(gòu)體系具有上述典型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),它一經(jīng)問(wèn)世,短短幾十年間就得到了飛速的發(fā)展和應(yīng)用。1985年澳大利亞建成了著名的主跨260m的門道橋,1988年我國(guó)設(shè)計(jì)建造了第一座主跨180m的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋-廣東洛溪大橋。1997年我國(guó)建成了主跨為270m的虎門大橋輔航道橋,使預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)體系在國(guó)內(nèi)的發(fā)展應(yīng)用上升到一個(gè)新的水平。隨著技術(shù)水平的提高,這種橋梁在跨越能力方面還將會(huì)有更大的發(fā)展。為了適應(yīng)橋梁建設(shè)的發(fā)展需要,不論在橋梁設(shè)計(jì)理論上,還是在施工技術(shù)上都需要作更深入的研究和提高。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋無(wú)論在實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀各方面與其它橋型相比都具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力,但在施工過(guò)程中,如何對(duì)其進(jìn)行有效的控制,仍是一個(gè)有待研究的問(wèn)題。橋梁施工技術(shù)包含施工設(shè)計(jì)計(jì)算、施工方法與工藝以及施工控制等內(nèi)容。施工控制是施工技術(shù)的重要組成部分,并始終貫穿于整個(gè)橋梁的施工過(guò)程中。任何橋梁施工,特別是大跨徑橋梁的施工,都是一個(gè)系統(tǒng)工程。在該系統(tǒng)中,設(shè)計(jì)圖紙是目標(biāo),在自開(kāi)工到竣工整個(gè)為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)而必須經(jīng)歷的過(guò)程中,將受到許多確定和不確定因素的影響,這些因素包括設(shè)計(jì)計(jì)算、材料性能、施工精度、荷載、大氣溫度等諸多方面在理想狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)之間存在的差異,施工中如何從各種受誤差影響而失真的參數(shù)中找出相對(duì)真實(shí)的值,如何對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別、調(diào)整和預(yù)測(cè),這些對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程即稱為施工控制。隨著所修建橋梁跨徑的增大和施工技術(shù)的發(fā)展,在近年來(lái)的橋梁建設(shè)中,人們已普遍認(rèn)識(shí)到施工控制在施工技術(shù)中的重要地位與作用。橋梁施工控制是確保橋梁施工宏觀質(zhì)量的關(guān)鍵。衡量一座橋梁施工宏觀質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)就是其成橋狀態(tài)的線形以及受力情況是否符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于采用多工序、多階段施工的大跨徑橋梁,如果不采取有效的施工控制措施,成橋線形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的最終狀態(tài)往往不能符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí),大跨橋梁施工控制又是施工過(guò)程中保證結(jié)構(gòu)安全的主要措施。因此,為了按期、安全地建成一座質(zhì)量高、外形美的橋梁,施工控制是必不可少的?,F(xiàn)代混凝土橋梁的分段施工,得益于預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的發(fā)展。法國(guó)預(yù)應(yīng)力之父Freyssinet在1945年至1948年間率先在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中采用了預(yù)制分段施工方法,并在法國(guó)巴黎附近的馬恩河上先后架起了五座采用預(yù)制拼裝分段施工的預(yù)應(yīng)力混凝土橋。此后不久,德國(guó)工程師Finsterwald在建造跨越萊茵河的Worms橋時(shí),首創(chuàng)預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁橋掛籃懸澆的分段施工新技術(shù),并使預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋首次突破100m跨度。1952年,繼采用懸臂拼裝施工方法修建了跨越萊茵河的三跨預(yù)應(yīng)力混凝土橋后,懸臂拼裝施工體系很快在德國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。從1950年到1965年的15年間,歐洲建造了300多座跨徑在76m以上的懸臂施工預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁。至此,分段施工方法開(kāi)始在世界其他地區(qū)盛行。系統(tǒng)地實(shí)施橋梁施工控制的歷史并不長(zhǎng),最早較系統(tǒng)地把工程控制論應(yīng)用到橋梁施工管理中的是日本[2]。橋梁施工控制技術(shù)在國(guó)外得到了廣泛重視。20世紀(jì)80年代初,日本修建日夜野預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋時(shí),就建立了施工控制所需的應(yīng)力、撓度等參數(shù)的觀測(cè)系統(tǒng),并應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)所測(cè)參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理,然后將處理后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)送回控制室進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析,最后將分析結(jié)果返回到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工控制。上述方法也是國(guó)外傳統(tǒng)的施工監(jiān)控方法。到80年代后期,日本在修建Chichby斜拉橋和Yokohama海灣斜拉橋時(shí),成功地利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)建立了一個(gè)用于拉索索力調(diào)整的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了施工過(guò)程中實(shí)測(cè)參數(shù)與設(shè)計(jì)值的快速驗(yàn)證比較,對(duì)保證施工安全和精度,加快工程進(jìn)度起到了決定性的作用。我國(guó)在現(xiàn)代橋梁施工控制技術(shù)方面的研究相對(duì)起步較晚,但發(fā)展迅速。1982年建成的上海柳港大橋首次根據(jù)現(xiàn)代工程控制論的基本思想,有效地進(jìn)行了主梁撓度和索塔水平位移的施工控制[2]。上世紀(jì)80年代后期,對(duì)斜拉橋施工監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行了全面的研究,并取得了很大的理論進(jìn)展和實(shí)踐成果[3]。緊接著又對(duì)懸索橋、拱橋、連續(xù)剛構(gòu)橋等的施工控制技術(shù)展開(kāi)了研究與實(shí)踐,并都取得了一定的進(jìn)展[4][5][6]。20世紀(jì)90年代初期,灰色系統(tǒng)理論和預(yù)測(cè)控制理論開(kāi)始應(yīng)用于斜拉橋的施工控制中,并提出了斜拉橋施工的灰色預(yù)測(cè)控制理論[7],應(yīng)用該系統(tǒng)在對(duì)廣西南寧市豈江三橋、湖北武漢江漢四橋等斜拉橋的施工控制中取得了較好的效果。灰色系統(tǒng)理論在大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制中的應(yīng)用也進(jìn)行了初步的研究[5],但是,應(yīng)用的效果如何還沒(méi)有明確的結(jié)論。在國(guó)內(nèi),灰色系統(tǒng)理論在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制中的應(yīng)用還處在研究的初期階段,而預(yù)測(cè)控制理論在其上的應(yīng)用還極少見(jiàn)于文獻(xiàn)報(bào)道。如何將灰色系統(tǒng)理論更好地應(yīng)用于橋梁施工控制中,還需要做大量的研究工作。國(guó)外對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁開(kāi)裂原因進(jìn)行系統(tǒng)分析和總結(jié)出現(xiàn)在20世紀(jì)70~80年代,其中最具代表性的是Jr.WalterPodolny的總結(jié)。他對(duì)由于設(shè)計(jì)與施工導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的各種裂縫成因進(jìn)行了詳細(xì)剖析,其主要觀點(diǎn)為:(1)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁開(kāi)裂的主要原因:=1\*GB3①結(jié)構(gòu)抗彎抗剪能力不足;=2\*GB3②溫度應(yīng)力沒(méi)有考慮;=3\*GB3③對(duì)由于鋼束曲率導(dǎo)致的混凝土應(yīng)力注意不夠;=4\*GB3④施工方法不合理;=5\*GB3⑤施工工藝不能確保滿足結(jié)構(gòu)不出問(wèn)題的容許偏差要求;=6\*GB3⑥材料強(qiáng)度不足;(2)開(kāi)裂成因很難歸結(jié)為單一的開(kāi)裂機(jī)理,單一一種開(kāi)裂原因并不能導(dǎo)致開(kāi)裂,開(kāi)裂往往是幾個(gè)因素疊加在一起的結(jié)果;(3)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁很難避免開(kāi)裂,因?yàn)椴坏嬖诨炷恋木植渴湛s等不可控因素,而且箱梁也不是每個(gè)部位都是三向受壓的,應(yīng)主要考慮控制對(duì)結(jié)構(gòu)安全有危害的裂縫。在國(guó)內(nèi),由于20世紀(jì)80年代末到90年代中期修建的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋不同程度地出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性的開(kāi)裂問(wèn)題,特別是底板開(kāi)裂問(wèn)題,使得橋梁相關(guān)管理、設(shè)計(jì)和研究單位都對(duì)這一問(wèn)題給予了極高的關(guān)注。1998年中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)的開(kāi)裂成因進(jìn)行了研究,其主要成果表現(xiàn)在:(1)通過(guò)13個(gè)省的交通廳對(duì)19座橋梁的開(kāi)裂情況進(jìn)行了羅列;(2)通過(guò)假設(shè)的計(jì)算算例,采用經(jīng)典平面計(jì)算理論計(jì)算了豎向預(yù)應(yīng)力、縱向預(yù)應(yīng)力、梁高、腹板厚度、空跨布置、剪力滯、畸變應(yīng)力及溫度梯度模式對(duì)開(kāi)裂的影響;(3)依據(jù)調(diào)查和計(jì)算的情況定性的對(duì)部分開(kāi)裂成因進(jìn)行闡述。盡管國(guó)內(nèi)外許多專家對(duì)此進(jìn)行過(guò)不少研究,但由于情況復(fù)雜,影響因素多,絕大多數(shù)研究屬于探討性,單一原因討論的多,符合因素談?wù)摰纳伲ㄐ缘难芯慷?,定量的研究少,連續(xù)剛構(gòu)橋梁開(kāi)裂問(wèn)題始終沒(méi)有得到徹底解決。1.2大跨橋梁施工控制和箱梁混凝土裂縫的研究現(xiàn)狀施工控制的目的是使成橋線形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力的最終狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求,并且確保橋梁施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全。然而在實(shí)際施工中,橋梁的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)總是存在著一定的誤差,用什么樣的理論和方法去分析這些誤差,以及如何調(diào)整這些誤差,是施工控制應(yīng)該解決的主要問(wèn)題。從現(xiàn)代工程學(xué)角度出發(fā),可以把橋梁施工看作一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),運(yùn)用現(xiàn)代控制理論,根據(jù)結(jié)構(gòu)的理想狀態(tài)、實(shí)測(cè)狀態(tài)和誤差信息進(jìn)行誤差分析,并制定可調(diào)變量的最佳調(diào)整方案,指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整作業(yè),使結(jié)構(gòu)施工的實(shí)際狀態(tài)趨近于理想狀態(tài)。大跨度橋梁施工控制采用的理論和方法主要有:設(shè)計(jì)參數(shù)的識(shí)別和調(diào)整、最小二乘法、Kalman濾波法和灰色理論法。在大跨度橋梁施工控制中,設(shè)計(jì)參數(shù)誤差是引起施工誤差的主要因素之一。對(duì)于設(shè)計(jì)參數(shù)誤差的調(diào)整就是通過(guò)量測(cè)施工過(guò)程中實(shí)際結(jié)構(gòu)的行為,分析結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的偏差,用誤差分析理論來(lái)確定或識(shí)別引起這種偏差的主要設(shè)計(jì)參數(shù)的誤差,經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)誤差的調(diào)整來(lái)控制橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)之間的偏差,使結(jié)構(gòu)的成橋狀態(tài)與設(shè)計(jì)盡可能一致。設(shè)計(jì)參數(shù)的誤差調(diào)整包括三個(gè)方面內(nèi)容,首先確定引起橋梁結(jié)構(gòu)偏差的主要設(shè)計(jì)參數(shù),其次就是運(yùn)用相應(yīng)理論和方法來(lái)識(shí)別這些設(shè)計(jì)參數(shù)誤差而得到設(shè)計(jì)參數(shù)的正確估計(jì)值,最后通過(guò)修正設(shè)計(jì)參數(shù)的誤差使橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)相一致。參數(shù)識(shí)別的計(jì)算通常采用最小二乘法。在國(guó)內(nèi),設(shè)計(jì)參數(shù)識(shí)別法已廣泛應(yīng)用于不同類型大跨度橋梁的施工控制中,如四川萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋、廣東虎門大橋的施工控制都采用了參數(shù)識(shí)別法[2]。參數(shù)識(shí)別法一般均采用最小二乘法。最小二乘法是K,F.Cauess于1795年首先提出,并把它應(yīng)用于天文計(jì)算的實(shí)踐中。他指出,對(duì)于未知的但要求估計(jì)的參數(shù)的最適宜的值是最可能的值,他定義“未知量的最可能值是這樣的一個(gè)值,它使得實(shí)踐值與計(jì)算值的差的平方乘以測(cè)量精度后所求得的和最小”。后來(lái),在控制系統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)領(lǐng)域內(nèi)也采用了這種方法。并且,在穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的回歸分析方面用得比較熟悉和廣泛。20世紀(jì)60年代,瑞典學(xué)者K.J.Astrom把這個(gè)方法用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的辯識(shí)中,并取得了許多成果。最小二乘法在我國(guó)橋梁工程中的應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代后期,有許多學(xué)者將它應(yīng)用于斜拉橋的施工控制并取得了較好的成果。文[8]根據(jù)施工過(guò)程中索力、撓度的實(shí)測(cè)值對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)(混凝土彈性模量、混凝土徐變收縮系數(shù)、構(gòu)件自重等參數(shù))進(jìn)行最小二乘識(shí)別,然后、根據(jù)識(shí)別出來(lái)的參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,對(duì)原有設(shè)計(jì)值進(jìn)行校核和調(diào)整,重新給出標(biāo)高和索力的施工控制值,借此而形成了一種比較實(shí)用的斜拉橋施工控制系統(tǒng)??柭ㄊ敲绹?guó)學(xué)者R.E.Kalman于1960年首先提出的,他將狀態(tài)空間的概念引入到隨機(jī)估計(jì)理論中,把信號(hào)過(guò)程視為在白噪聲作用下一個(gè)線性系統(tǒng)的輸出,這種輸入輸出關(guān)系用狀態(tài)方程來(lái)描述。這樣所描述的信號(hào)過(guò)程不但可以是平穩(wěn)的標(biāo)量隨機(jī)過(guò)程,而且可以是非平穩(wěn)的向量隨機(jī)過(guò)程。借助數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)展的成果,將概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域的成果用于解濾波估計(jì)問(wèn)題,提出了一種新的線性遞推方法。這種方法不要求貯存過(guò)去的觀測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)新的數(shù)據(jù)被觀測(cè)到后,只要根據(jù)新的數(shù)據(jù)和前一時(shí)刻的估計(jì)量,借助于信號(hào)過(guò)程本身的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程,按照一套遞推公式,即可算出新的估計(jì)量。它被廣泛應(yīng)用于空間技術(shù)和工藝自動(dòng)化系統(tǒng)。在橋梁施工控制中,一般用到的是離散線性系統(tǒng)的Kalman濾波法。Kalman濾波原理應(yīng)用于橋梁施工控制領(lǐng)域始于20世紀(jì)80年代。在國(guó)內(nèi),Kalman濾波原理首先應(yīng)用于斜拉橋的施工控制,利用卡爾漫濾波法分析了斜拉橋的施工控制問(wèn)題[3]。在近20年里,Kalman濾波法主要集中應(yīng)用于斜拉橋的施工控制中,從近兒年的工程實(shí)踐來(lái)看,在多階段懸臂施工的大跨度橋梁施工控制中,Kalman濾波原理可以用來(lái)預(yù)測(cè)和調(diào)整施工誤差[2]。至于在設(shè)計(jì)參數(shù)識(shí)別和修正方面的應(yīng)用,還只處于理論研究階段,具體的工程實(shí)踐未見(jiàn)報(bào)道?;疑到y(tǒng)論是我國(guó)鄧聚龍教授于1982年首先提出的,他寫的《灰色控制系統(tǒng)》是灰色系統(tǒng)理論的奠基性著作?;疑到y(tǒng)理論己廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療、生態(tài)、軍事、交通、工藝控制、工程技術(shù)等許多領(lǐng)域[10][11]。上世紀(jì)90年代初,開(kāi)始應(yīng)用于大跨徑橋梁的施工控制,文[9]灰色理論應(yīng)用于斜拉橋的施工控制,提出了斜拉橋灰色預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)。它是基于灰色系統(tǒng)理論和現(xiàn)代控制理論建立的灰色預(yù)測(cè)控制系統(tǒng);它以系統(tǒng)行為數(shù)據(jù)為采集信息,按新陳代謝原理建立GM模型,預(yù)測(cè)未來(lái)的行為數(shù)據(jù),然后將行為預(yù)測(cè)值與行為給定值進(jìn)行比較,以確定系統(tǒng)的超前控制值;它具有使用簡(jiǎn)單,控制性能優(yōu)越,適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用該控制系統(tǒng)對(duì)南寧邑江三橋,武漢市江漢四橋進(jìn)行施工控制,取得較好的效果。國(guó)外在橋梁施工控制技術(shù)方面的研究和應(yīng)用起步較早,眾多發(fā)達(dá)國(guó)家己將施工控制納入常規(guī)施工管理工作中,控制方法已從人工測(cè)量、分析與預(yù)報(bào),發(fā)展到自動(dòng)監(jiān)控、分析預(yù)報(bào)、調(diào)整的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制,并已形成了較完善的橋梁施工控制系統(tǒng)[2][12][13][14][15][16]。國(guó)內(nèi)在橋梁施工控制技術(shù)方面的研究和應(yīng)用較晚,開(kāi)始主要集中在對(duì)斜拉橋的研究,與國(guó)外相比,差距主要表現(xiàn)在對(duì)橋梁施工控制的理論與實(shí)踐研究還不夠、監(jiān)測(cè)手段落后、對(duì)影響施工控制的因素研究不透、預(yù)測(cè)和判斷精度不高,還未建立起一套完善的施工控制技術(shù)系統(tǒng)和組織管理系統(tǒng)。因此,今后橋梁施工控制的研究工作主要是深入研究橋梁施工控制理論,研制更加合理、實(shí)用的控制軟件以及更加方便、精確的監(jiān)測(cè)設(shè)備,建立完善的橋梁施工控制技術(shù)系統(tǒng)和組織管理系統(tǒng)[17][18]。連續(xù)剛構(gòu)橋一般均按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì),即在正常施工和使用階段是不允許出現(xiàn)裂縫的。但由于連續(xù)剛構(gòu)橋跨徑大,導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力體系復(fù)雜、張拉噸位大、箱梁高度高、混凝土體積大、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜等問(wèn)題。在施工過(guò)程中,隨著懸澆梁段的不斷增加,結(jié)構(gòu)力隨著結(jié)構(gòu)體系、約束條件、溫度變化及荷載作用的變化而不斷變化。許多連續(xù)剛構(gòu)橋梁在施工或使用過(guò)程中出現(xiàn)了不同程度的開(kāi)裂現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外針對(duì)鋼筋混凝土箱梁截面裂縫的研究,歸納起來(lái)主要集中在以下四個(gè)方面:混凝土材料方面;設(shè)計(jì)理論方面,著重在剪力滯效應(yīng)、施工圖設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)方面;施工技術(shù)及管理方面;對(duì)于橋梁營(yíng)運(yùn)、維護(hù)方面。但是,對(duì)目前箱梁裂縫研究的成果進(jìn)行總結(jié)、分析,可以知道其主要成果有以下幾點(diǎn):(1)材料性質(zhì)有關(guān)的因素裂縫產(chǎn)生與材料性質(zhì)有關(guān)的因素有:①水泥反常凝結(jié)。如水泥或集料中含過(guò)量的有害物質(zhì)如游離的SO3等,會(huì)引起隨時(shí)間而增長(zhǎng)的混凝土酥裂;②混凝土下沉離析,水泥浮漿,水泥干縮產(chǎn)生裂縫;③水泥的水化熱。特別對(duì)于大尺寸構(gòu)的構(gòu)件,由于水泥水化熱作用,使混凝土內(nèi)部和構(gòu)件表面溫差過(guò)大;④骨集料中含泥。會(huì)隨著混凝土的干燥而產(chǎn)生不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫,并使混凝土的強(qiáng)度降低;⑤使用反應(yīng)性的骨料或風(fēng)化的巖石。如集料中含石灰石,在含石灰石所在處會(huì)引起混凝土爆裂;⑥混凝土的干燥收縮等。防止產(chǎn)生裂縫的主要措施應(yīng)在施工時(shí)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范選用材料,要求選用恰當(dāng)?shù)呐浜媳龋捎谜_的施工方法。在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁中特別要注意水泥的水化熱和混凝土的干燥收縮,這是常見(jiàn)產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)性裂縫的主要因素。(2)與施工方面有關(guān)的因素與施工方面有關(guān)的因素很多,例如:a.材料攪拌不均、分離;攪拌時(shí)間太長(zhǎng);采用泵輸送增大了水泥量和用水量;b.澆筑順序錯(cuò)誤;澆筑速度過(guò)快;搗固不充分,混凝土振搗不密實(shí);c.鋼筋保護(hù)層厚度不足、亂踩己綁扎的上層鏘筋;接縫處理不當(dāng),接縫強(qiáng)度折減;d.模板變形(模板剛度不夠或模板上拱);漏漿、漏水;e.腳手架下沉或局部失穩(wěn);拆模過(guò)早:結(jié)硬前振動(dòng)或承受荷載;養(yǎng)護(hù)初期快速干燥;初期凍害,往往使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂縫和混凝土剝落等。施工因素產(chǎn)生裂縫與施工方法有關(guān),在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁中,特別要注意支架段施工、合攏段施工和體系轉(zhuǎn)換過(guò)程中的施工,混凝土灌筑之后的養(yǎng)護(hù)也十分重要。(3)與使用和環(huán)境條件有關(guān)的因素與使用和環(huán)境條件有關(guān)的裂縫,同混凝土的質(zhì)量和設(shè)計(jì)都有關(guān),主要因素有:a.環(huán)境溫度、濕度的變化;構(gòu)件兩面有溫度、濕度差;b.內(nèi)部鋼筋生銹;酸鹽等的化學(xué)作用;c.結(jié)凍等。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,主要是溫度產(chǎn)生裂縫,尤其是日照的影響,是不能忽視的產(chǎn)生裂縫的主要因素。(4)與設(shè)計(jì)有關(guān)的因素與設(shè)計(jì)有關(guān)的因素也是多方面的,可以概括為以下幾方面:a.結(jié)構(gòu)或構(gòu)造不合理;截面或配筋不足;b.結(jié)構(gòu)物不均勻下沉;超載影響;偶然荷載影響等;對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,結(jié)構(gòu)或構(gòu)造不合理是產(chǎn)生裂縫的主要因素,往往是局部應(yīng)力和構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)不注意。配筋不足也是一個(gè)重要因素,特別是非預(yù)應(yīng)力配筋不足是影響裂縫寬度的主要因素。裂縫寬度本質(zhì)上是裂縫之間受拉混凝土的拉伸變形和受拉鋼筋的拉伸變形之差。與下列因素有關(guān):a.受拉鋼筋的拉應(yīng)力愈大,裂縫寬度愈大;b.受拉鋼筋直徑愈粗(或鋼筋直徑d與配筋率之比b/u愈大)裂縫寬度愈大;c.裂縫間距愈長(zhǎng),裂縫寬度愈大;d.保護(hù)層愈厚,裂縫寬度愈大。(5)其它因素產(chǎn)生裂縫的其它因素,包括:a.對(duì)結(jié)構(gòu)受力的復(fù)雜性認(rèn)識(shí)不足;b.對(duì)規(guī)范的執(zhí)行和理解認(rèn)識(shí)不足等。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋,是一個(gè)復(fù)雜的空間受力體系,不僅在施工階段結(jié)構(gòu)體系不斷變化,而且混凝土收縮、徐變等引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分布也是很復(fù)雜的。而目前規(guī)范,有很多重要的方面沒(méi)有做詳細(xì)的規(guī)定,比如剪切裂縫、扭曲裂縫。綜合上述成果,在這些研究中存在的不足:(1)以往大量的研究工作多集中在正常使用階段,而相對(duì)于建造階段和老化階段則考慮的較少。長(zhǎng)期以來(lái),不管是公路橋還是鐵路橋,我們對(duì)設(shè)計(jì)和建造研究的多和深,而對(duì)檢測(cè)和養(yǎng)護(hù)研究的不夠深入。經(jīng)過(guò)多年的使用,許多舊橋的實(shí)際健康狀況已不能滿足交通安全的需要。較好的發(fā)展趨勢(shì)是,近些年來(lái),我國(guó)工程界己經(jīng)開(kāi)始注重這方面的研究,并取得了很多有價(jià)值的科研成果,在工程中得到良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。(2)裂縫的研究和分析不僅僅與局部結(jié)構(gòu)有關(guān)系,更重要的是和結(jié)構(gòu)整體有關(guān)聯(lián)。整體與部分是辯證統(tǒng)一的,整體具有部分所沒(méi)有的新功能,部分影響整體,對(duì)整體具有反作用。裂縫雖然是由于橋梁的局部結(jié)構(gòu)受力變化產(chǎn)生的,但是它的產(chǎn)生則影響著整個(gè)橋梁的受力變化。以前人們注重結(jié)構(gòu)局部的計(jì)算精度,使其大大超過(guò)整體結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算精度,但綜合到整體來(lái)說(shuō)精度仍然不高。今后關(guān)注和研究的重點(diǎn)應(yīng)該轉(zhuǎn)到裂縫的計(jì)算、分析和整個(gè)結(jié)構(gòu)及其耦合系統(tǒng)的綜合分析與控制上。1.3本文主要研究的內(nèi)容針對(duì)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工控制的現(xiàn)狀,結(jié)合其箱梁底板開(kāi)裂問(wèn)題,本文以新寨河特大橋?yàn)楣こ瘫尘埃脴蛄翰┦繉?duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算分析。本課題研究的主要內(nèi)容可以概括為以下幾個(gè)方面:1、基于灰色系統(tǒng)理論和現(xiàn)代預(yù)測(cè)控制理論,結(jié)合大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的施工特點(diǎn),提出了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工的灰色預(yù)測(cè)控制系統(tǒng),并在新寨河特大橋施工控制過(guò)程中驗(yàn)證了其有效性和實(shí)用性,保證了大橋施工控制的順利進(jìn)行。2、綜合理論與實(shí)際調(diào)查結(jié)果,分析了導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋開(kāi)裂的設(shè)計(jì)缺陷、鋼筋預(yù)應(yīng)力、溫度場(chǎng)、收縮徐變效應(yīng)等影響因素。3、針對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的現(xiàn)狀,提出為防止該橋型出現(xiàn)裂縫而在設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)中應(yīng)注意的問(wèn)題。第二章橋梁施工控制系統(tǒng)的建立與實(shí)施2.1橋梁施工控制的任務(wù)和工作內(nèi)容橋梁施工控制的任務(wù)就是對(duì)橋梁施工過(guò)程實(shí)施控制,確保在施工過(guò)程中橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形始終處于容許的安全范圍內(nèi),確保成橋狀態(tài)(包括成橋線形與成橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力)符合設(shè)計(jì)要求。橋梁施工控制圍繞上述控制任務(wù)而展開(kāi),其施工控制的工作內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:2.1.1幾何(變形)控制不論采用什么施工方法,橋梁結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中總要產(chǎn)生變形(撓曲),并且結(jié)構(gòu)的變形將受諸多因素的影響,極易使橋梁結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的實(shí)際位置(立面標(biāo)高、平面位置)狀態(tài)偏離預(yù)期狀態(tài),使橋梁難以順利合攏,或成橋線形形狀與設(shè)計(jì)要求不符,所以必須對(duì)橋梁實(shí)施控制,使其結(jié)構(gòu)在施工中的實(shí)際位置狀態(tài)與預(yù)期狀態(tài)之間的誤差在容許范圍之內(nèi)和成橋線形狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。與橋梁工程質(zhì)量的優(yōu)劣需用其質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢驗(yàn)一樣,施工控制的結(jié)果也需有一定的標(biāo)準(zhǔn),及誤差容許值來(lái)評(píng)判。橋梁施工控制中的幾何控制總目標(biāo)就是達(dá)到設(shè)計(jì)的幾何狀態(tài),最終結(jié)果的誤差容許值與橋梁的規(guī)模、跨徑大小、技術(shù)難度等有關(guān),目前還沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定,需根據(jù)具體橋梁的施工控制需要具體確定。同時(shí),為保證幾何控制總目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),每道工序的幾何控制誤差允許范圍也需事先研究,確定下來(lái)。懸臂澆筑的混凝土梁允許偏差見(jiàn)表2-1。表2-1懸臂澆筑的混凝土梁允許偏差項(xiàng)次檢查項(xiàng)目允許偏差(mm)1軸線偏位102撓度±203梁頂寬度±202.1.2應(yīng)力控制橋梁結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中以及成橋狀態(tài)的受力情況是否與設(shè)計(jì)相符合是施工控制要明確的重要問(wèn)題。通常通過(guò)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)測(cè)來(lái)了解實(shí)際應(yīng)力狀態(tài),若發(fā)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)與理論(計(jì)算)應(yīng)力狀態(tài)的差別超限就要進(jìn)行原因查找和調(diào)控,使之在允許范圍內(nèi)變化。結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制的好壞不像變形控制那樣易于發(fā)現(xiàn),若應(yīng)力控制不力將會(huì)給結(jié)構(gòu)造成危害,嚴(yán)重者將發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞,所以,必須對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)控。對(duì)應(yīng)力控制的項(xiàng)目和精度還沒(méi)有明確的規(guī)定,需根據(jù)實(shí)際情況確定,通常包括:1.結(jié)構(gòu)在自重下的應(yīng)力(實(shí)際應(yīng)力與設(shè)計(jì)相差宜控制在±5%);2.結(jié)構(gòu)在施工荷載的應(yīng)力(實(shí)際應(yīng)力與設(shè)計(jì)相差宜控制在±5%);3.結(jié)構(gòu)預(yù)加力;結(jié)構(gòu)預(yù)加力除對(duì)張拉實(shí)施雙控(油表控制和伸長(zhǎng)量控制,伸長(zhǎng)量誤差允許在±6%以內(nèi))外,還必須考慮管道摩阻影響(對(duì)于后張結(jié)構(gòu));4.溫度應(yīng)力,特別是大體積基礎(chǔ)、墩柱等;5.其他應(yīng)力,如基礎(chǔ)變位、風(fēng)荷載、雪荷載等引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力;6.施工中用到的對(duì)橋梁施工安全有直接影響的支架、掛籃、纜索吊裝系統(tǒng)等的應(yīng)力在安全范圍內(nèi)。2.1.3穩(wěn)定控制橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)的安全,它與橋梁的強(qiáng)度有著同等的甚至更重要的意義。世界上曾經(jīng)有過(guò)不少的橋梁在施工過(guò)程由于失穩(wěn)而導(dǎo)致全橋破壞的例子,最典型的為加拿大的魁北克(Quebec)橋。該橋在南側(cè)錨錠桁架快要架完時(shí),由于懸臂端下弦桿的腹板屈曲而發(fā)生突然崩塌墜落。我國(guó)四川州河大橋也因懸臂體系的主梁在吊裝主跨中段承受過(guò)大的軸力而失穩(wěn)破壞。因此橋梁施工過(guò)程中不僅要嚴(yán)格控制應(yīng)力和變形,而且要嚴(yán)格地控制施工各階段結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部和整體穩(wěn)定。目前,橋梁的穩(wěn)定性已引起人們的重視,但主要注重于橋梁建成后的穩(wěn)定計(jì)算。對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的失穩(wěn)現(xiàn)象還沒(méi)有可靠的監(jiān)測(cè)手段,尤其是隨著橋梁跨徑的增長(zhǎng),受動(dòng)荷載或突發(fā)情況的影響,還沒(méi)有快速反應(yīng)系統(tǒng),所以,很難保證橋梁施工安全。為此,應(yīng)建立一套完整的穩(wěn)定監(jiān)控系統(tǒng)。目前主要通過(guò)穩(wěn)定分析計(jì)算(穩(wěn)定安全系數(shù)),并結(jié)合結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形情況來(lái)綜合評(píng)定、控制其穩(wěn)定性。橋梁的穩(wěn)定安全系數(shù)是衡量結(jié)構(gòu)安全的重要指標(biāo),但現(xiàn)行規(guī)范中尚未詳細(xì)列出不同材料的不同結(jié)構(gòu)在不同工況下的最小穩(wěn)定系數(shù)。對(duì)此,有待今后完善。施工中,除橋梁結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性必須得到控制外,施工工程中所用的支架、掛籃、纜索吊裝系統(tǒng)等施工設(shè)施的各項(xiàng)穩(wěn)定系數(shù)也應(yīng)滿足要求。2.1.4安全控制橋梁施工過(guò)程中安全控制是橋梁施工控制的重要內(nèi)容,只有保證了施工過(guò)程中的安全,才談得上其他控制與橋梁的建設(shè),其實(shí),橋梁施工的安全控制是上述變形控制、應(yīng)力控制、穩(wěn)定控制的綜合體現(xiàn),上述各項(xiàng)得到了控制,安全也就得到了控制(由于橋梁施工質(zhì)量問(wèn)題引起的安全問(wèn)題除外)。由于結(jié)構(gòu)形式不同,直接影響施工安全的因素也不一樣,在施工控制中需根據(jù)實(shí)際情況,確定其安全控制的重點(diǎn)。2.2施工控制中的主要影響因素大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制的主要目的是使施工實(shí)際狀態(tài)最大限度地與理想設(shè)計(jì)狀態(tài)(線形與受力)相吻合。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),就必須全面了解可能使施工狀態(tài)偏離理論設(shè)計(jì)狀態(tài)的所有因素,以便對(duì)施工實(shí)施有的放矢的有效控制。2.2.1結(jié)構(gòu)參數(shù)不論何種橋梁的施工控制,結(jié)構(gòu)參數(shù)都是必須考慮的重要因素,結(jié)構(gòu)參數(shù)是控制中的結(jié)構(gòu)施工模擬分析的基本資料,其準(zhǔn)確性直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。事實(shí)上,實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)一般是很難與設(shè)計(jì)所用的結(jié)構(gòu)參數(shù)完全吻合,總是存在一定的誤差,施工控制中如何恰當(dāng)?shù)赜浫脒@些誤差,使結(jié)構(gòu)參數(shù)盡量接近橋梁的真實(shí)結(jié)構(gòu)參數(shù),是首先需要解決的問(wèn)題。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括以下內(nèi)容:1.結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸任何施工都可能存在截面尺寸誤差,驗(yàn)收規(guī)范中也允許出現(xiàn)不超過(guò)限值的誤差,而這種誤差將直接導(dǎo)致截面特性誤差,從而直接影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形等的分析結(jié)果。所以,控制過(guò)程中要對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行動(dòng)態(tài)取值和誤差分析。2.結(jié)構(gòu)材料彈性模量結(jié)構(gòu)材料彈性模量和結(jié)構(gòu)變形有直接關(guān)系。對(duì)通常遇到的超靜定結(jié)構(gòu)來(lái)講,彈性模量對(duì)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果有一定的影響,但施工成品構(gòu)件的彈性模量(主要是混凝土結(jié)構(gòu))總與設(shè)計(jì)采用值有一定的差別。所以,在施工過(guò)程中要根據(jù)施工進(jìn)度做經(jīng)常性的現(xiàn)場(chǎng)抽樣試驗(yàn),特別要注意混凝土強(qiáng)度波動(dòng)較大的情況,隨時(shí)在控制中對(duì)彈性模量的取值進(jìn)行修正。3.材料容重材料容重是產(chǎn)生結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的內(nèi)力與變形的主要因素,控制中必須于入實(shí)際容重與設(shè)計(jì)取值間可能存在的誤差,特別是混凝土材料,不同的集料與刁同的鋼筋含量都會(huì)對(duì)容重產(chǎn)生影響,施工控制中必須對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。4.材料熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)的準(zhǔn)確與否也將對(duì)控制產(chǎn)生影響,尤其是鋼結(jié)構(gòu)要特別注意5.施工荷載在所有自架設(shè)體系中,都存在施工荷載,這部分臨時(shí)荷載對(duì)受力與變形的景響在控制分析中是不能忽略的,一定要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行取值。6.預(yù)加應(yīng)力預(yù)加應(yīng)力是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形控制考慮的重要結(jié)構(gòu)參數(shù),但預(yù)應(yīng)力值的大小受很多因素的影響,包括張拉設(shè)備、管道摩阻、彈性模量等??刂浦幸獙?duì)其取值誤差作出合理的估計(jì)。斜拉橋索力直接影響結(jié)構(gòu)的變形與受力,真實(shí)了解各階段索力是非常重要的。所以,預(yù)加索力是斜拉橋施工控制中的要考慮的重要因素。2.2.2施工工藝施工控制是為施工服務(wù)的,反過(guò)來(lái),施工的好壞又直接影響控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),除要求施工工藝必須符合控制要求外,在施工控制中必須計(jì)入施工條件非理想狀態(tài)帶來(lái)的構(gòu)件制作、安裝等方面的誤差,使施工狀態(tài)保持在控制中。2.2.3施工監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)是橋梁施工控制的最基本手段之一。監(jiān)測(cè)包括應(yīng)力監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)等。因測(cè)量?jī)x器、儀器安裝、測(cè)量方法、數(shù)據(jù)采集、環(huán)境情況等存在誤差,所以,結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)總是存在誤差的。該誤差一方面可能造成結(jié)構(gòu)實(shí)際參數(shù)、狀態(tài)與設(shè)計(jì)或控制值吻合較好的假象,也可能造成將本來(lái)可能較好的狀態(tài)調(diào)整得更差的情況。所以,保證測(cè)量的可靠性對(duì)控制極為重要,在控制過(guò)程中,除要從測(cè)量設(shè)備、方法上盡量設(shè)法減小測(cè)量誤差外,在進(jìn)行控制分析時(shí)必須將其計(jì)入。2.2.4結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型無(wú)論采用什么分析方法,總是要對(duì)實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化和建立計(jì)算模型,這種簡(jiǎn)化使計(jì)算模型與實(shí)際情況存在差別,包括各種假設(shè)、邊界條件處理、模型化的本身精度等,控制中需要在這方面做大量工作,必要時(shí)還要進(jìn)行專門的試驗(yàn)研究,以使計(jì)算模型誤差所產(chǎn)生的影響減到最低限度。2.2.5溫度變化溫度變化對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的受力與變形影響較大,這種影響隨溫度的改變而改變,在不同時(shí)刻對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)(應(yīng)力、變形)進(jìn)行量測(cè),其結(jié)果是不一樣的,如果施工控制中忽略了該項(xiàng)因素,就必然難以得到結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù),從而也難以保證控制的有效性,所以,必須考慮溫度變化的影響。溫度變化相當(dāng)復(fù)雜,包括季節(jié)溫差、日照溫差、驟變溫差、殘余溫度、不同溫度場(chǎng)等,而在原定控制狀態(tài)中又無(wú)法預(yù)先知道溫度的實(shí)際變化情況,所以在控制中是難以考慮的(要考慮也將是很復(fù)雜的)。通常都是將控制理想狀態(tài)定位在某一特定溫度下,從而將溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響相對(duì)排除(過(guò)濾)。一般是將一天中的溫度變化較小的早晨作為控制所需實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的采集時(shí)間。但對(duì)季節(jié)溫差和橋梁體內(nèi)的溫度殘余影響要予以重視。2.2.6材料收縮、徐變對(duì)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)而言,材料收縮、徐變對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形有較大的影響,這主要是由于大跨徑連續(xù)梁橋施工中混凝土普遍加載齡期小、各階段齡期相差大等引起的,控制中要予以認(rèn)真研究,以期采用合理的、符合實(shí)際的徐變參數(shù)和計(jì)算模型。2.2.7施工管理橋梁施工控制的對(duì)象就是橋梁施工本身,施工管理好壞直接影響橋梁施工質(zhì)量、進(jìn)度等,特別是施工進(jìn)度,一旦不按計(jì)劃進(jìn)行,必然給施工控制帶來(lái)一定的難度,懸臂施工的大跨徑連續(xù)梁橋尤為突出,如果梁相對(duì)懸臂施工進(jìn)度存在差別,就必然使兩懸臂在合攏前等待不同的時(shí)間,從而產(chǎn)生不同的徐變變形,由于徐變變形較難準(zhǔn)確估計(jì),所以容易給最終合攏造成困難。2.3施工監(jiān)測(cè)施工監(jiān)測(cè)是大跨徑橋梁施工控制的基礎(chǔ)。首先,在施工中必須對(duì)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),以獲取反映實(shí)際施工情況的數(shù)據(jù)和技術(shù)信息,不斷根據(jù)實(shí)際情況修正原先確定的各施工階段的理想狀態(tài),使施工狀態(tài)處于控制范圍之中。同時(shí),在施工過(guò)程中運(yùn)用反饋控制分析方法得出優(yōu)化調(diào)控措施,消除誤差的影響,是確保施工結(jié)構(gòu)狀態(tài)最大限度的接近理想狀態(tài)的重要手段。而反饋控制分析是建立在結(jié)構(gòu)理想設(shè)計(jì)狀態(tài)、實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)狀態(tài)和誤差信息三大基礎(chǔ)之上的??梢?jiàn),進(jìn)行施工過(guò)程中的跟蹤監(jiān)測(cè)是施工控制中必不可少的。2.3.1施工監(jiān)測(cè)的目的施工監(jiān)測(cè)是施工控制的重要組成部分。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)測(cè)的目的就是在懸臂施工過(guò)程中,通過(guò)監(jiān)測(cè)主墩和主梁結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段的應(yīng)力和變形,來(lái)達(dá)到及時(shí)了解結(jié)構(gòu)實(shí)際行為的目的。根據(jù)監(jiān)測(cè)所獲得的數(shù)據(jù),確保結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定,保證結(jié)構(gòu)的受力合理和線形平順,為大橋安全、順利的建成提供技術(shù)保障。2.3.2施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是大跨徑橋梁施工控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分,各種橋梁在進(jìn)行施工控制時(shí)都必須根據(jù)實(shí)際施工情況與控制目標(biāo)建立完善的施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般都包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)監(jiān)測(cè)、幾何狀態(tài)監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)和溫度監(jiān)測(cè)等幾個(gè)部分。通過(guò)施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立,跟蹤施工過(guò)程并獲取結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài),不僅可以修正理論設(shè)計(jì)參數(shù),保證施工控制預(yù)測(cè)的可靠性,同時(shí)又是一個(gè)安全警報(bào)系統(tǒng),通過(guò)警報(bào)系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和避免橋梁結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中出現(xiàn)的超出設(shè)計(jì)范圍的參數(shù)(如變形、截面應(yīng)力等)以及結(jié)構(gòu)的破壞。另外,該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可在橋梁運(yùn)營(yíng)階段對(duì)其安全狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),為橋梁的科學(xué)管理與維護(hù)提供數(shù)據(jù)與依據(jù)。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖如圖2-1所示:圖2-1施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意2.3.3施工監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和方法(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的測(cè)定在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)主要是按規(guī)范取用,由于設(shè)計(jì)參數(shù)的取值都有一個(gè)安全儲(chǔ)備,因此,大多數(shù)情況下,采用規(guī)范設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移均較實(shí)測(cè)值大,這對(duì)結(jié)構(gòu)是偏于安全的,但對(duì)橋梁施工控制來(lái)說(shuō)卻是不容忽視的偏差,因?yàn)樗鼘⒅苯佑绊懙匠蓸蚝蠼Y(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力是否符合設(shè)計(jì)要求。因此,有必要對(duì)部分主要設(shè)計(jì)參數(shù)提前進(jìn)行測(cè)定,以便施工前對(duì)部分設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行一次修正,為保證該橋成橋后滿足設(shè)計(jì)要求奠定基礎(chǔ)。影響結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力的基本技術(shù)參數(shù)有很多個(gè),就其對(duì)結(jié)構(gòu)行為影響程度而言,可將技術(shù)參數(shù)分為兩大類:主要技術(shù)參數(shù)與次要技術(shù)參數(shù)。主要技術(shù)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)行為影響大,在施工控制計(jì)算中應(yīng)重點(diǎn)加以考慮,對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋需測(cè)定的參數(shù)如下:①混凝土彈性模量;②預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量;③混凝土容重;④混凝土收縮徐變系數(shù);⑤材料熱膨脹系數(shù);⑥施工臨時(shí)荷載;⑦掛籃重量及其變形參數(shù)(2)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)主梁結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)主要包括:①在每一節(jié)段施工完成后與下一節(jié)段立模前橋面標(biāo)高的觀測(cè);②混凝土澆筑前后、預(yù)應(yīng)力張拉前后、掛籃行走前后的撓度觀測(cè)。為了盡量減少日照溫差對(duì)觀測(cè)的影響,觀測(cè)時(shí)間一般安排在每天的0:00-7:00時(shí)間段。(3)應(yīng)力監(jiān)測(cè)對(duì)于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,主要測(cè)試橋墩和箱梁截面的應(yīng)力,一般來(lái)說(shuō),橋墩上測(cè)點(diǎn)布置在墩底、墩頂截面處,主梁上測(cè)點(diǎn)布置在懸臂根部、L/4、L/2等關(guān)鍵截面上。測(cè)試儀器有各種應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)。(4)溫度觀測(cè)溫度是影響主梁撓度的主要因素之一。溫度變化主要包括季節(jié)溫度變化和日照溫度變化兩個(gè)部分。季節(jié)溫差一般假定整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的溫度變化是均勻的,它對(duì)主梁的撓度影響比較簡(jiǎn)單,通過(guò)一般的結(jié)構(gòu)分析程序即可計(jì)算,對(duì)于日照溫差,則較為復(fù)雜,它對(duì)箱梁內(nèi)力與撓度的影響現(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算模式,一般是通過(guò)在墩和主梁埋設(shè)溫度傳感組件,實(shí)測(cè)獲得一個(gè)較為符合實(shí)際的溫度場(chǎng),再進(jìn)行平面有限元分析和空間有限元分析。2.4施工控制的理論和方法通過(guò)施工階段的結(jié)構(gòu)模擬分析計(jì)算,可以確定橋梁各個(gè)施工階段的中間理想狀態(tài),即施工過(guò)程中的參考軌跡。這種理想狀態(tài)是我們期望在施工中實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。為了使結(jié)構(gòu)的最終狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求,在施工過(guò)程中必須使結(jié)構(gòu)盡可能地接近這條參考軌跡。但是在實(shí)際施工中,橋梁的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)總是存在著一定的誤差。究其原因,主要是由設(shè)計(jì)參數(shù)誤差、施工誤差、測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)分析模型誤差等綜合干擾所致。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的懸臂施工是從0號(hào)塊分節(jié)段逐步向前推進(jìn)的。施工控制是一施工、量測(cè)、識(shí)別、調(diào)整的循環(huán)過(guò)程,其目的就是在施工過(guò)程中,使主梁節(jié)段標(biāo)高盡可能的接近這條理想的參考軌跡,從而使最終成橋線形符合設(shè)計(jì)標(biāo)高。而實(shí)際上,不論是理論分析所得到的理想狀態(tài)的參考軌跡,還是在實(shí)際施工中都存在誤差,所以施工控制的核心任務(wù)就是通過(guò)對(duì)已完成節(jié)段各種主要參數(shù)的實(shí)測(cè)獲得的原始數(shù)據(jù),對(duì)各種誤差進(jìn)行分析、識(shí)別、調(diào)整,從而對(duì)下一節(jié)段的結(jié)構(gòu)未來(lái)狀態(tài)作出預(yù)測(cè)。2.4.1預(yù)測(cè)控制法連續(xù)剛構(gòu)橋在梁段澆筑完成后出現(xiàn)的誤差,除張拉預(yù)應(yīng)力束外,基本上沒(méi)有調(diào)整的余地,而只能針對(duì)已有誤差在下一未澆筑梁端的立模標(biāo)高上作出必要的調(diào)整。所以,要保證控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),最根本的就是對(duì)立模標(biāo)高作出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),而預(yù)測(cè)控制法是連續(xù)梁橋施工控制常用的方法。預(yù)測(cè)控制法是指在全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和施工所要達(dá)到的目標(biāo)后,對(duì)結(jié)構(gòu)的每一施工階段(節(jié)段)形成前后進(jìn)行預(yù)測(cè),使施工沿著預(yù)定狀態(tài)進(jìn)行。由于預(yù)測(cè)狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)免不了有誤差存在,某種誤差對(duì)施工目標(biāo)的影響則在后續(xù)施工狀態(tài)的預(yù)測(cè)予以考慮,以此循環(huán),直到施工完成和獲得與設(shè)計(jì)相符合的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。這種方法適用于所有橋梁,而對(duì)于那些已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)具有不可調(diào)整性的橋梁施工控制必須采用此法。如懸臂施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋,其已成節(jié)段的狀態(tài)(內(nèi)力、標(biāo)高)是無(wú)法調(diào)整的,只能對(duì)待施工的節(jié)段預(yù)測(cè)狀態(tài)進(jìn)行改變。預(yù)測(cè)控制以現(xiàn)代控制論為理論基礎(chǔ),其預(yù)測(cè)方法常見(jiàn)的有卡爾曼(Kalman)濾波法、灰色理論等。1.卡爾曼濾波法卡爾曼濾波法的實(shí)質(zhì)是從被噪音污染的信號(hào)中提取真實(shí)的信號(hào),采用有狀態(tài)方程和觀測(cè)方程組成的線形隨機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)空間來(lái)描述濾波器,并利用狀態(tài)方程的遞推性,按線性無(wú)偏最小均方誤差估計(jì)準(zhǔn)則,采用一套遞推算法對(duì)濾波器的狀態(tài)變量作最佳估計(jì),從而求得濾掉噪聲后有用信號(hào)的最佳估計(jì),即估計(jì)出系統(tǒng)的真實(shí)狀態(tài),然后用估計(jì)出來(lái)的狀態(tài)變量,按確定的控制規(guī)律系統(tǒng)進(jìn)行控制。2.灰色系統(tǒng)理論控制法灰色系統(tǒng)理論控制法將灰色系統(tǒng)理論引入橋梁施工控制中?;疑到y(tǒng)可以看作是在一段時(shí)間內(nèi)變化的隨機(jī)過(guò)程,環(huán)境干擾將使系統(tǒng)行為特征量過(guò)分離散,為此灰色系統(tǒng)用灰色數(shù)生成對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到隨機(jī)弱化、規(guī)律性強(qiáng)化了序列,在此基礎(chǔ)上以灰色動(dòng)態(tài)GM模型作為預(yù)測(cè)模型,并及時(shí)對(duì)模型進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正?;疑A(yù)測(cè)控制有以下特點(diǎn):(1)灰色控制理論是基于系統(tǒng)發(fā)展變化的預(yù)測(cè)控制,是對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)及環(huán)境影響因素的預(yù)測(cè)控制,可根據(jù)需要把預(yù)測(cè)得到的結(jié)果代入結(jié)構(gòu)方程,從而求得結(jié)構(gòu)的狀態(tài)參數(shù),這種預(yù)測(cè)控制方法符合結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài),具有較高的準(zhǔn)確性。(2)灰色預(yù)測(cè)控制建模是少數(shù)據(jù)建模,是數(shù)據(jù)的新陳代謝建模,是一種實(shí)時(shí)控制。在處理方法上,灰色過(guò)程是通過(guò)原始數(shù)據(jù)的整理來(lái)找數(shù)的規(guī)律的,是一種就數(shù)找數(shù)的現(xiàn)實(shí)規(guī)律的途徑,而數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法是按先驗(yàn)規(guī)律來(lái)處理問(wèn)題,要求數(shù)據(jù)越多越好,越據(jù)規(guī)律性越好。(3)灰色預(yù)測(cè)控制是“采樣瞬間規(guī)?!笨刂疲溥^(guò)程是:每采集一個(gè)新數(shù)據(jù)便建立一個(gè)新模型,隨之更新一組模型參數(shù),所以控制過(guò)程也就是不斷采集數(shù)據(jù),不斷建模,不斷更新參數(shù),不斷預(yù)測(cè),不斷提高新模型下的預(yù)測(cè)值的過(guò)程。這實(shí)際時(shí)實(shí)采集模型參數(shù)的不斷更新,來(lái)適應(yīng)行為的不斷變化、環(huán)境的不斷影響、噪聲的不斷干擾,所以這種控制方法具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。(4)灰色理論將無(wú)規(guī)律的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行生成,使其變成較有規(guī)律的生成數(shù)列再建模,還可以通過(guò)殘差分析來(lái)調(diào)整、修正、提高精度。(5)灰色預(yù)測(cè)控制是后果控制、行為控制,不需要追究行為變化的原因,也不必將系統(tǒng)的控制行為與噪聲加以分離,即不必處置復(fù)雜的隨機(jī)過(guò)程,這使得控制大為簡(jiǎn)化。(6)影響主梁撓度變化的主要因素都具有灰色信息的特征。2.4.2自適應(yīng)控制法鑒于連續(xù)剛構(gòu)橋已完成節(jié)段的不可控性以及施工中對(duì)線形誤差的糾正措施有限,控制誤差的發(fā)生就顯得極為重要,所以,采用自適應(yīng)控制法對(duì)其進(jìn)行控制也是很有效的。自適應(yīng)控制法的基本思路是當(dāng)結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)狀態(tài)與模型計(jì)算結(jié)果不符時(shí),通過(guò)將誤差的計(jì)算模型誤差輸入到參數(shù)識(shí)別算法中去調(diào)節(jié)計(jì)算模型的參數(shù),使模型的輸出結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果一致,得到修正的計(jì)算模型參數(shù)后,重新計(jì)算各施工階段的理想狀態(tài)。經(jīng)過(guò)幾個(gè)節(jié)段的反復(fù)辨識(shí)后,計(jì)算模型就基本與實(shí)際結(jié)構(gòu)一致,從而對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行有效控制。2.4.3線形回歸分析法線形回歸分析法是通過(guò)對(duì)懸臂箱梁撓度與懸臂長(zhǎng)度、懸臂重量的一元線形回歸處理或二元線形回歸處理,總結(jié)建立撓度線形回歸數(shù)學(xué)模型。它可以用于分析箱梁撓度變形的規(guī)律,也可以用于預(yù)測(cè)待施工梁段的撓度。但它無(wú)法對(duì)溫度和施工引起的誤差進(jìn)行修正,并且要求有較多有規(guī)律的數(shù)據(jù)才行,在梁段數(shù)比較少時(shí)所得到的回歸曲線的

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