大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋施工控制仿真技術(shù)研究

大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋施工控制仿真技術(shù)研究摘要隨著我國交通事業(yè)的迅速發(fā)展,我國相繼修建了許多大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁由于受力合理、行車平順、施工方便、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)在工程上被大量采用。這種橋型的施工方案多采用自架設(shè)體系的懸臂施工法,施工到成橋各階段的受力體系及所受荷載等都在不斷變化,橋梁的內(nèi)力狀態(tài)和變形都比較復(fù)雜,加上施工過程中各種因素的干擾,可能導(dǎo)致合攏困難,使成橋線形和內(nèi)力狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)要求,給橋梁施工安全、線形、行車條件和經(jīng)濟(jì)性等方面帶來不利影響。因此對(duì)懸臂施工過程進(jìn)行施工控制是十分必要的。目前在國內(nèi)大型連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)的建設(shè)中越來越多地實(shí)施施工控制。國內(nèi)外對(duì)橋梁施工控制進(jìn)行了較為廣泛的研究，提出了多種控制理論和方法。本文介紹了連續(xù)梁懸臂施工法施工控制的目的意義及內(nèi)容,并就施工控制的結(jié)構(gòu)仿真分析技術(shù)進(jìn)行了討論,提出了應(yīng)考慮的因素及仿真計(jì)算方法和步驟。對(duì)于控制理論和方法進(jìn)行了介紹,可根據(jù)實(shí)際施工情況選擇不同的誤差調(diào)正方法。并利用大型有限元軟件ANSYS，建立了一大跨徑連續(xù)梁橋的仿真分析模型，并用ANSYS的單元生死功能模擬懸臂施工過程。把掛籃作為荷載施加，參與受力計(jì)算，整個(gè)施工過程按施工循環(huán)周期分為若干個(gè)階段，每個(gè)階段分為三個(gè)工況，即空掛籃就位、澆筑完畢階段混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋。對(duì)該橋進(jìn)行了施工過程的計(jì)算機(jī)仿真，并對(duì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算。關(guān)鍵詞：大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋；懸臂澆筑；仿真計(jì)算；施工控制AbstractManygreatspansprestressedconcretebridgeisbuiltoneafteranotherwithrapidlydevelopmentofourcountrytransportation.Itismassivelyusedintheprojectbecausewhichhastheadvantageofdrivingsmooth,theconstructionconvenient,andthecostofmaintainsfew.Thiskindofbridgeconstructionplanusesmuchfromerectsthesystemofbrackettechnology;stresssystemisunceasinglytochange,beforethebridgesetup.Possiblycausestocloseupthedifficulty,causesthebridgelinearandtheendogenicforceconditiondeviationdesignwant.Andthebridgeconstructionsecurity,linear,aspectandsoondrivingconditionandefficiencybringstheadverseeffect.Thereforecarriesontheconstructioncontroltothebracketconstructionprocessisextremelyessential.

Inourcountry,moreandmoreconstructioncontrolwasusedinprojectoflargecontinuouslygirderandcontinuouslyrigiditystructure.Domesticandforeignhasconductedcomparativelyextensiveresearchtothebridgeconstructioncontrol,Andmanykindsofcontrolstheoryandthemethodwasmadeout.Thetutorialintroducethecontentandintentaboutconstructioncontroloftheconstructiononcantilevercasting,Besides,discusstheanalysistechnologyofstructureandsimulationonconstructioncontrol,makeoutthefactorwhichshouldbeconsideredandtheaccountmethod,theprocessofsimulation.Introduce,thecontroltheoryandmethods,differerrorsquarewaywouldbechoseaccordingtopracticalconstructioncase.Atthesametime,makeandanalysismodelongreatspanprestressedconcretebeambridgewassetupthroughANSYS.BesidemakeuseofANSYScell'sbirthanddeathfunctiontosimulatecantilevercastingprocess.

Keyword:greatspanPCcontinuousbeambridge;cantilevercasting;simulatinganalysis;constructioncontrol目錄1緒論……………………51.1引言…………………51.2國內(nèi)外施工控制情況及發(fā)展趨勢(shì)…………………51.3連續(xù)梁橋的施工控制………………71.3.1連續(xù)梁橋的施工特點(diǎn)…………71.3.2連續(xù)梁橋施工控制的重要性…………………91.3.3連續(xù)梁橋施工控制的內(nèi)容……121.4本課題的研究內(nèi)容和目標(biāo)…………122預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋施工控制的理論、方法…………122.1橋梁施工控制的方法………………122.1.1預(yù)測(cè)控制法……………………122.1.2事后調(diào)整控制法………………132.1.3自適應(yīng)控制法…………………132.1.4最大寬容度法…………………132.2橋梁施工控制結(jié)構(gòu)計(jì)算方法………132.2.1正裝計(jì)算法……………………142.2.2倒裝計(jì)算法……………………152.2.3無應(yīng)力狀態(tài)法…………………172.3橋梁施工控制結(jié)構(gòu)分析方法………182.3.1有限元法………182.3.2解析法…………182.4橋梁施工控制誤差調(diào)整理論與方法………………182.4.1卡爾曼(Kalman)濾波法………182.4.2灰色系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)法…………192.4.3最小二乘法……………………203仿真控制施工過程……………………203.1Ansys軟件的基本介紹……………203.2材料選擇……………213.2.1SOLID65混凝土單元…………213.2.2LINK8鋼筋單元………………243.3實(shí)例建模……………263.3.1APDL語言介紹………………263.3.2橋梁建?！?63.3.3施工階段……………………314全文總結(jié)及展望………424.1總結(jié)…………………424.2展望…………………43附錄A:全部APDL命令流……………參考文獻(xiàn)………………致謝……………………1緒論1.1引言十九世紀(jì)中期以前，各種橋梁均采用有支架的施工法。有支架施工是在橋跨位置架設(shè)支架，在支架上拼裝鋼梁或澆筑混凝土主梁，整個(gè)施工過程主梁處于無應(yīng)力狀態(tài)。對(duì)橋梁的主梁來說，無支架施工是最簡單、最可靠的施工方法，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，橋梁跨度不斷增大，尤其對(duì)跨越大江、大河和深溝的橋梁，若仍然采用有支架的施工方法，將變得非常困難，甚至不可能。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，十九世紀(jì)中期，美國等國修建了為數(shù)不多的連續(xù)鋼桁梁，但是，在建設(shè)和使用過程中，由于溫度變化、墩臺(tái)沉陷等的影響，尤其是多次超靜定結(jié)構(gòu)，在當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)手段落后的情況下，深感設(shè)計(jì)理論的復(fù)雜，因此，連續(xù)桁梁的應(yīng)用受到一定影響。后來在連續(xù)梁中采用了鉸，把連續(xù)桁梁轉(zhuǎn)化為靜定的懸臂桁梁，從此，懸臂桁梁獲得廣泛的采用。懸臂桁梁的出現(xiàn)不僅解決了當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)上的難題，在施工中，懸臂桁梁的施工應(yīng)力與營運(yùn)應(yīng)力的一致，給懸臂施工即無支架施工方法提供了有力的依據(jù)，使無支架施工方法得以廣泛采用。20世紀(jì)70年代，隨著預(yù)應(yīng)力混凝土工藝的完善，尤其是后張學(xué)會(huì)于1976年的成立，使用于橋梁上的預(yù)應(yīng)力混凝土工藝更加成熟。德國工程師率先采用掛籃懸臂澆筑混凝土，修建預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋，為至今仍采用的懸臂澆筑混凝土連續(xù)梁、Ｔ型剛構(gòu)、斜拉橋等無支架施工方法奠定了基礎(chǔ)。無支架施工方法的采用，促進(jìn)了大跨度橋梁的建設(shè)，但是，無支架施工方法的采用，在施工中又將帶來許多問題。橋梁的大跨化和各種新工藝的采用，使橋梁內(nèi)力和位移變化更為復(fù)雜，為了保證橋梁施工質(zhì)量、施工安全和對(duì)服役橋梁進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，橋梁施工控制已成為橋梁建設(shè)不可缺少的內(nèi)容。近年來，在古典控制論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的現(xiàn)代控制論在土木工程學(xué)科領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。橋梁工程作為土木工程的一個(gè)分支，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高的特點(diǎn)，現(xiàn)代控制理論在橋梁施工控制中的應(yīng)用逐漸成為指導(dǎo)大跨徑橋梁建設(shè)的得力工具。1.2國內(nèi)外施工控制情況及發(fā)展趨勢(shì)在國外，早在50年代初，第一座現(xiàn)代斜拉橋Stromsund橋施工時(shí)，如何就索力和標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求的問題，已被高度重視。1958年Dusseldorf完工的260m跨度的TheodonNenss橋的施工設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者第一次提出了“倒退分析”法的概念，即在確定了最優(yōu)成橋狀態(tài)之后，采用模擬逆施工過程的分析方式算出各施工階段結(jié)構(gòu)的標(biāo)高與初張索力；1978年竣工的美國P-K斜拉橋也使用了這一技術(shù)。系統(tǒng)實(shí)施橋梁施工控制的歷史并不長，最早較系統(tǒng)地把工程控制理論應(yīng)用到橋梁施工管理中的是日本。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)，就建立了監(jiān)測(cè)施工控制所需應(yīng)力、撓度等參數(shù)的觀測(cè)系統(tǒng)，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)所測(cè)參數(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)處理，然后將處理后的實(shí)測(cè)參數(shù)送回設(shè)計(jì)室進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析，最后將分析結(jié)果返回現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工控制，這也是國外傳統(tǒng)的施工監(jiān)控方法。到80年代后期，日本成功地利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)建立了一個(gè)用于斜拉橋施工控制的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了施工過程中實(shí)測(cè)參數(shù)與設(shè)計(jì)值的快速驗(yàn)證比較。它對(duì)保證施工安全和精度，提高工程進(jìn)度起到了決定性的作用。它主要由測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、精度控制支持和結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)分析三系統(tǒng)構(gòu)成。這也是國外傳統(tǒng)的施工監(jiān)控方法。但由于結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)分析是借助設(shè)計(jì)室大型計(jì)算機(jī)進(jìn)行的，因此，受通訊電纜架設(shè)費(fèi)用昂貴等因素的影響，使其推廣應(yīng)用受到一定限制。以后，日本又研制了一個(gè)以現(xiàn)場(chǎng)微機(jī)為主要分析手段的斜拉橋施工控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)除包含上述提及的三個(gè)子系統(tǒng)外，還增加了兩個(gè)數(shù)據(jù)庫，即測(cè)量參數(shù)和計(jì)算參數(shù)數(shù)據(jù)庫。此系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是在現(xiàn)場(chǎng)完成自動(dòng)測(cè)試、分析和控制全過程，并可進(jìn)行設(shè)計(jì)值敏感分析和實(shí)際結(jié)構(gòu)行為預(yù)測(cè)。該系統(tǒng)在1989年建成Nitchu橋和1991年建成的Tomel-Ashigara橋上應(yīng)用，效果良好。有關(guān)介紹預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)的國外文獻(xiàn)較少，至今尚未見到系統(tǒng)介紹類似于斜拉橋施工監(jiān)控的資料。目前在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上所做的監(jiān)控工作，主要是研究開發(fā)適合于模擬施工過程的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析軟件，進(jìn)行施工過程模擬分析計(jì)算，得出諸如應(yīng)力、懸臂端預(yù)拱度等控制參數(shù)，并將實(shí)測(cè)參數(shù)值與理論計(jì)算值直接比較，從而達(dá)到控制的目的。在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工監(jiān)測(cè)方面，國外采用的測(cè)試手段主要是用預(yù)埋鋼弦式應(yīng)變計(jì)測(cè)定主梁的控制應(yīng)力：用激光水準(zhǔn)儀或電子速測(cè)儀等光學(xué)儀器測(cè)定主梁變形；用熱電偶或半導(dǎo)體測(cè)量結(jié)構(gòu)溫度等。中國在橋梁施工監(jiān)測(cè)與控制方面的研究起步相對(duì)較晚，但發(fā)展迅速。已建成的黃石長江公路大橋是預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋，國內(nèi)首次立項(xiàng)進(jìn)行了該類型橋梁施工監(jiān)控技術(shù)的研究，為預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展開創(chuàng)了新的局面。20世紀(jì)80年代后期，對(duì)斜拉橋的施工監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行過研究，已初步形成系統(tǒng)，并在上海南浦大橋和浙江涌江斜拉橋施工中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。該系統(tǒng)主要是依靠現(xiàn)場(chǎng)微機(jī)用理想的施工倒退分析程序和考慮徐變收縮影響的控制分析程序提供每一施工階段的理論計(jì)算控制值，在現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較分析，并通過對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的識(shí)別和拉索索力的優(yōu)化等方法，實(shí)現(xiàn)施工與控制之間的良性循環(huán)，最后達(dá)到對(duì)主梁撓度和拉索索力實(shí)行雙控的目標(biāo)。90年代初已推出了一套施工控制分析軟件，該軟件分三個(gè)系統(tǒng)，即按施工階段進(jìn)行的前進(jìn)分析系統(tǒng)、倒退分析各施工階段理想狀態(tài)系統(tǒng)以及結(jié)合反饋控制的實(shí)時(shí)跟蹤分析系統(tǒng)。所有這些研究都為中國的橋梁施工控制分析做出了積極的貢獻(xiàn)。目前國內(nèi)橋梁施工控制大多采用卡爾曼濾波法，該法是在建立現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)系統(tǒng)的前提下，通過狀態(tài)方程，量測(cè)方程的建立，定義控制指標(biāo)，建立最優(yōu)隨機(jī)控制過程，在斜拉橋施工撓度控制方面有明顯效果?？柭鼮V波法在預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋監(jiān)測(cè)監(jiān)控中也取得了成功，重慶黃花園嘉陵江大橋的施工控制即采用卡爾曼濾波一步預(yù)測(cè)法，實(shí)現(xiàn)了施工控制的目標(biāo)。但卡爾曼濾波法的控制變量與狀態(tài)變量之間為線性關(guān)系模型，與橋梁實(shí)際施工效應(yīng)模型存在一定的差異，在實(shí)用上還存在一定的局限性?；疑到y(tǒng)理論近年來在經(jīng)濟(jì)、水利、氣象、軍事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其主要原因是在理論上已形成了以灰色空間為基礎(chǔ)的分析體系，以灰色模型GM為主體的模型體系，以灰過程及其生成空間為基礎(chǔ)內(nèi)涵的方法體系，系統(tǒng)分析、建模、預(yù)測(cè)、決策、控制、評(píng)估為綱的技術(shù)體系，在橋梁的施工控制中也逐漸采用。1.3連續(xù)梁橋的施工控制1.3.1連續(xù)梁橋的施工特點(diǎn)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋常用施工方法即為懸臂施工法。懸臂施工法是在已建成的橋墩上沿橋墩跨徑方向?qū)ΨQ地逐段施工的方法。結(jié)構(gòu)的上部梁體在墩上向兩邊平衡懸臂施工，先形成一個(gè)T字型懸臂結(jié)構(gòu)，相鄰的兩個(gè)T字型懸臂在跨中用預(yù)應(yīng)力鋼筋和現(xiàn)澆混凝土區(qū)段連成整體。懸臂施工的必要條件是在施工過程中需要墩與梁固結(jié)，橋墩要承受施工產(chǎn)生的不平衡彎矩。懸臂施工法通常分為懸臂澆注和懸臂拼裝兩類。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁橋、連續(xù)梁橋、T型剛構(gòu)橋、連續(xù)剛構(gòu)橋多采用懸臂澆注法施工，懸臂澆注施工中掛籃是主要的施工設(shè)備，其構(gòu)造圖如圖1-1所示。懸臂澆注法施工順序大致可分為以下幾個(gè)主要步驟：1)墩頂處搭設(shè)臨時(shí)支架，在支架上現(xiàn)澆少數(shù)梁段作為拼裝掛籃的場(chǎng)地。2)拼裝掛籃，在掛籃上懸臂澆筑其余各梁段，逐段進(jìn)行。3)在支架上澆筑邊跨現(xiàn)澆段，按設(shè)計(jì)合攏順序合攏。采用掛籃懸臂澆筑法施工時(shí)，影響施工進(jìn)度的一個(gè)主要因素是現(xiàn)澆梁段的混凝土強(qiáng)度增長速度緩慢，一般每階段的施工周期為6-10天，尤其是在氣溫較低的地區(qū)施工，工期長的問題就更為突出。圖1-1懸臂澆筑施工示意圖60年代，在法國首先出現(xiàn)了懸臂拼裝施工法(見圖1-2)。懸臂拼裝施工法，就是首先在預(yù)制場(chǎng)地將主梁分階段預(yù)制好，待梁段達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度要求后，再將預(yù)制好的梁段依次運(yùn)至吊裝現(xiàn)場(chǎng)；隨后逐階段地用吊機(jī)將預(yù)制塊件在橋墩兩側(cè)對(duì)稱起吊、安裝就位后，張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋；如此反復(fù)操作，使主梁懸臂不斷伸長，直至合攏。概括地講，懸臂拼裝施工的基本工序是：梁段分段預(yù)制；移位、堆放和運(yùn)輸；梁段依次起吊、拼裝；穿預(yù)應(yīng)力束、施加預(yù)應(yīng)力。圖1-2懸臂拼裝施工示意圖懸臂施工法施工最大的優(yōu)點(diǎn)就是橋跨間不需要搭設(shè)支架，施工時(shí)不占用河道、不影響橋下交通，同時(shí)使用的施工機(jī)具設(shè)備也較少，而且在施工過程中可以比較方便地根據(jù)具體需要來調(diào)整主梁標(biāo)高。在整個(gè)施工過程中，施工機(jī)具和人員等重量均全部由已建梁段承受，隨著施工的進(jìn)展，懸臂逐漸延伸，機(jī)具設(shè)備也逐步移至梁端，不需用支架支撐。所以懸臂施工法可以應(yīng)用于通航河流、深谷或跨線立交等大跨徑橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁橋、連續(xù)梁橋、T型剛構(gòu)橋、連續(xù)剛構(gòu)橋等橋梁均充分利用了預(yù)應(yīng)力混凝土承受正、負(fù)彎距能力強(qiáng)的特點(diǎn)，將主梁跨中較大正彎距的一部分轉(zhuǎn)移為主梁支點(diǎn)(即墩頂處)負(fù)彎距，并根據(jù)主梁截面的受力需要將主梁沿跨徑方向設(shè)計(jì)成變截面的形式，不僅省材且能提高跨越能力。懸臂施工法能保證整個(gè)施工過程中墩頂處主梁僅承受負(fù)彎距，無需使主梁在施工和成橋階段經(jīng)受復(fù)雜的體系轉(zhuǎn)換過程，且懸臂現(xiàn)澆能方便的滿足變截面的施工要求；此外，采用懸臂施工法可以多孔橋跨結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，施工中所用的懸拼吊機(jī)或掛籃設(shè)備均可重復(fù)使用，從而加快施工進(jìn)度，且施工費(fèi)用較省，使得工程總造價(jià)降低。1.3.2連續(xù)梁橋施工控制的重要性事實(shí)上，任何橋梁的施工，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)圖只是目標(biāo)，而在自開工到竣工整個(gè)為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)而必需經(jīng)歷的過程中，將受到許多確定和不確定因素(誤差)的影響，包括設(shè)計(jì)計(jì)算、所用材料性能、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)之值，對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別(監(jiān)測(cè))、調(diào)整(糾偏)、預(yù)測(cè)，對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是至關(guān)重要的。懸臂澆筑施工方法的采用，促進(jìn)了大跨度橋梁的建設(shè)，但是，該方法的采用，又給施工帶來許多問題。采用該法施工過程中，一般存在著力學(xué)體系轉(zhuǎn)換問題，因此施工中應(yīng)及時(shí)調(diào)整所施加的預(yù)應(yīng)力來適應(yīng)這一轉(zhuǎn)換，并因體系轉(zhuǎn)換及其它因素引起的次內(nèi)力，必然給橋梁結(jié)構(gòu)帶來較為復(fù)雜的內(nèi)力和位移變化，為了保證橋梁施工質(zhì)量和橋梁施工安全，橋梁施工控制是必不可少的。(1)橋梁施工控制是確保橋梁施工質(zhì)量的關(guān)鍵。實(shí)際上，橋梁施工控制早在以前的施工過程中，就已被人們采用，例如鋼桁梁的懸臂架設(shè)，為使架設(shè)的各桿件最終滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高，設(shè)計(jì)者采用預(yù)設(shè)拱度的方法解決，即將先架設(shè)的節(jié)點(diǎn)預(yù)先抬高來考慮后架設(shè)階段的影響。由于鋼材的勻質(zhì)性和制造尺寸的準(zhǔn)確性，預(yù)設(shè)拱度的方法在鋼桁梁懸臂拼裝過程中是較為成功的方法。但是，懸臂施工方法應(yīng)用在非勻質(zhì)的混凝土連續(xù)梁橋中就不那么簡單。因?yàn)榛炷翗虺吮旧聿牧鲜欠莿蛸|(zhì)材料和材質(zhì)特性不穩(wěn)定外，它還要受溫度、濕度、時(shí)間等因素的影響，加上采用懸臂施工方法，各階段混凝土相互影響，且這種相互影響又有差異，由此這些影響因素必然造成各階段的內(nèi)力和位移隨著混凝土澆筑或塊件拼裝過程變化而偏離設(shè)計(jì)值。為了保證施工質(zhì)量，必需要對(duì)整個(gè)建橋施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制。也可以說，橋梁施工控制是橋梁建設(shè)質(zhì)量的保證。衡量一座橋梁的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)就是要保證已成橋的線形以及受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于橋梁下部結(jié)構(gòu)，只要基礎(chǔ)埋置深度和尺寸以及墩臺(tái)尺寸準(zhǔn)確就能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，容易檢查和控制，而對(duì)采用多工序，多階段懸臂施工的大跨度橋梁的上部結(jié)構(gòu)而言，要求結(jié)構(gòu)內(nèi)力和標(biāo)高的最終狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求，就不那么容易了。比如，預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋在懸臂澆筑1號(hào)塊件時(shí)，如預(yù)拋高設(shè)置不準(zhǔn)，可能影響到以后各階段和合攏標(biāo)高以及全橋的線形。我國借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，在很多橋梁的建設(shè)過程中，注意到施工控制的重要性，只是對(duì)這個(gè)問題解決上還存在差異，有個(gè)別橋梁施工完成后線形不夠理想。比如有座210m+200m跨徑的單塔單索面斜拉橋，在施工中采用勁性骨架懸臂澆注主梁，澆注主梁時(shí)通過水箱放水減載與澆筑的混凝土重力相平衡，以此保持設(shè)計(jì)線形，理論上是完善的，但由于主梁分邊箱和中箱兩次澆筑，施工順序除縱向分階段外，橫向又分兩次完成，工序太多，不容易控制，所以造成該橋完工后，主梁外觀呈波浪形，在橋面行車時(shí)更為明顯，不但影響行車舒適，也造成外觀缺憾。而各斜拉索受力是否設(shè)計(jì)要求，就更不得而知了。從而再次說明了，為了建設(shè)質(zhì)量高、外形美觀的橋梁，施工控制是絕對(duì)不可少的。(2)橋梁施工控制又是橋梁建設(shè)的安全保證。為了安全可靠的建好每座橋，施工控制將變得非常重要。當(dāng)發(fā)現(xiàn)施工過程中的監(jiān)測(cè)值與計(jì)算的預(yù)計(jì)值相差過大時(shí)，就要進(jìn)行檢查和分析原因，而不能再繼續(xù)進(jìn)行施工，否則，將可能出現(xiàn)事故。這方面的實(shí)例太多，例如，跨徑548.64米的加拿大魁北克橋就是因?yàn)樵谑┕ぶ谐霈F(xiàn)兩次事故而聞名于世。該橋采用懸臂拼裝法施工，當(dāng)南側(cè)錨碇桁架快架完時(shí)，突然崩塌墜落，原因是懸出的桁架太長(懸臂長176.8米)，因此，靠近中墩處下弦桿受壓力過大，致使下弦桿腹板失去穩(wěn)定而引起全桁架嚴(yán)重破壞。盡管造成事故的原因是設(shè)計(jì)問題，但若當(dāng)時(shí)采用了施工控制手段，在內(nèi)力較大的桿件中布置監(jiān)控測(cè)點(diǎn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)停工檢查，也就不會(huì)發(fā)生突然崩塌事故。由此可知，為避免突發(fā)事故的出現(xiàn)，按時(shí)安全的建成一座橋，施工控制是有力的保證。也可以說，橋梁施工控制系統(tǒng)就是橋梁建設(shè)的安全系統(tǒng)。(3)施工控制不僅是建橋中的安全系統(tǒng)，也是橋梁營運(yùn)中的安全性和耐久性的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。隨著交通事業(yè)的發(fā)展，荷載等級(jí)、交通流量、行車速度等必然提高，還有一些不可預(yù)測(cè)的自然破壞力也將危及橋梁的安全，若在建設(shè)橋梁時(shí)進(jìn)行了施工控制，并預(yù)留長期觀測(cè)點(diǎn)，將會(huì)給橋梁創(chuàng)造終身安全監(jiān)測(cè)的條件，從而給橋梁營運(yùn)階段的養(yǎng)護(hù)工作提供科學(xué)的、可靠的數(shù)據(jù)，給橋梁安全使用提供可靠保證。這方面的反面事例在工程界是存在的。比如韓國圣水橋，于1994年10月突然在中跨斷塌50米，其中15米掉入江中，造成32人死亡，17人重傷的重大事故，據(jù)稱造成該橋在行車高峰期突然斷裂的原因是該橋長期超負(fù)荷運(yùn)行，鋼桁梁螺栓和桿件疲勞破壞所致。又如我國廣州海印大橋，因斜拉索的防護(hù)措施不夠完善、可靠，造成斜拉索超應(yīng)力，只使用幾年就突然斷裂，創(chuàng)造了世界損橋年限最短的記錄，不但造成重大經(jīng)濟(jì)損失，而且也帶來不良的社會(huì)影響。以上實(shí)例說明，對(duì)于橋梁的營運(yùn)階段仍然急需維護(hù)，而不是目前只靠外觀檢查等簡單手段，得到粗略的依據(jù)進(jìn)行不切要害的養(yǎng)護(hù)。要徹底改變目前我國橋梁養(yǎng)護(hù)部門的現(xiàn)狀，科學(xué)的、較為主動(dòng)的預(yù)報(bào)橋梁各部位營運(yùn)情況，必需在橋梁施工中建立施工控制系統(tǒng)，并使其能長期對(duì)橋梁營運(yùn)階段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣才能確保這些耗資巨大、與國計(jì)民生密切相關(guān)的大橋的安全耐久。由此可見，橋梁施工控制是現(xiàn)代橋梁建設(shè)的必然趨勢(shì)。1.3.3連續(xù)梁橋施工控制的內(nèi)容預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工控制包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：線形控制和內(nèi)力控制。橋梁結(jié)構(gòu)線形控制是施工控制的基本要求，線形控制就是嚴(yán)格控制每一階段箱梁的豎向撓度及其橫向位移，若有偏差并且偏差較大時(shí)，就必須立即進(jìn)行誤差分析并確定調(diào)整方法，為下一階段更為精確的施工做好準(zhǔn)備工作。內(nèi)力控制則是控制主梁在施工過程中以及成橋后的應(yīng)力，尤其是合攏時(shí)的應(yīng)力控制，使其不致過大而偏于不安全，甚至在施工過程中造成主梁破壞。由于連續(xù)梁橋在施工過程中的已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)是無法事后調(diào)整的，所以，施工成敗的關(guān)鍵在于臨時(shí)錨固的可靠性，施工過程中的應(yīng)力、應(yīng)變與標(biāo)高滿足要求以及體系轉(zhuǎn)換的實(shí)施。連續(xù)梁橋施工控制主要采用預(yù)測(cè)控制法。連續(xù)梁橋施工控制主要體現(xiàn)在施工控制模擬結(jié)構(gòu)分析、施工監(jiān)測(cè)(包括結(jié)構(gòu)變形與應(yīng)力監(jiān)測(cè)等)、施工誤差分析以及后續(xù)施工狀態(tài)預(yù)測(cè)幾個(gè)方面。1.4本課題的研究內(nèi)容和目標(biāo)目前，國內(nèi)對(duì)橋梁施工控制理論與方法研究已經(jīng)越來越完善，我們?cè)诖嘶A(chǔ)上，用計(jì)算仿真技術(shù)對(duì)影響預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋施工控制的主要因素做了進(jìn)一步分析，更加深入了解連續(xù)梁橋施工控制技術(shù)。2預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋施工控制的理論、方法2.1橋梁施工控制的方法橋梁施工控制是以現(xiàn)代控制論為理論基礎(chǔ)，為滿足現(xiàn)代橋梁建設(shè)需要而發(fā)展起來的。橋梁施工控制的主要任務(wù)就是橋梁施工過程的安全控制、橋梁結(jié)構(gòu)線形與內(nèi)力狀態(tài)控制。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式、施工特點(diǎn)及具體控制內(nèi)容的不同，其施工控制方法也有差異。具體來講，橋梁施工控制可分為預(yù)測(cè)控制法、事后控制法、自適應(yīng)控制法、最大寬容度法等。2.1.1預(yù)測(cè)控制法預(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)的一個(gè)施工階段(節(jié)段)形成前后的狀態(tài)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)間免不了誤差存在，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、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，對(duì)于懸臂施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，由于其已成節(jié)段的狀態(tài)(內(nèi)力、標(biāo)高)無法調(diào)整，只能對(duì)施工節(jié)段預(yù)測(cè)狀態(tài)進(jìn)行改變，使得該方法成為唯一選擇。預(yù)測(cè)方法常見的有卡爾曼(Kalman)濾波法、灰色理論法等。2.1.2事后調(diào)整控制法事后調(diào)整控制法是指在施工中，當(dāng)已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求不符時(shí)，即可通過一定手段對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，使之達(dá)到要求。這種方法僅適用于那些結(jié)構(gòu)內(nèi)力與線形能夠調(diào)整的情況。事后調(diào)整根據(jù)具體情況又分為兩種：(1)在施工過程中每個(gè)施工階段完成后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)與設(shè)計(jì)不符時(shí)，即可通過調(diào)整斜拉索力來調(diào)整結(jié)構(gòu)狀態(tài)，然后繼續(xù)施工，直到施工完成。這種方法工作量大，并且索力調(diào)整本身也很羅嗦，調(diào)整效果不一定很好。(2)在橋梁結(jié)構(gòu)形成后，檢查結(jié)構(gòu)狀態(tài)，如果與設(shè)計(jì)不符，則可對(duì)斜拉索力進(jìn)行一次性調(diào)整。這種方法理論上是可行的，但其實(shí)施較困難。因?yàn)閷?duì)施工過程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)不清楚，容易出現(xiàn)安全事故，且最終線形往往難以達(dá)到理想狀態(tài)。2.1.3自適應(yīng)控制法它是指在控制開始時(shí)，控制系統(tǒng)的某些設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際情況不完全相符，系統(tǒng)不能按設(shè)計(jì)要求得到符合實(shí)際的輸出結(jié)果，但是，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，通過系統(tǒng)識(shí)別或參數(shù)估計(jì)，不斷地修正參數(shù)，使設(shè)計(jì)輸出與實(shí)際輸出相符，從而實(shí)際問題得到控制。2.1.4最大寬容度法還有一種方法是在設(shè)計(jì)時(shí)給予主梁標(biāo)高和內(nèi)力最大的寬容度，即誤差的容許值。如香港某斜拉橋主梁線形設(shè)計(jì)的寬容度達(dá)±15cm，當(dāng)然對(duì)于每一階段誤差也有限制。這種做法減少了控制難度，但也會(huì)產(chǎn)生其它問題，如斜拉索的制作長度問題等。2.2橋梁施工控制結(jié)構(gòu)計(jì)算方法施工控制中的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法不僅能對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行描述，反映整個(gè)施工過程中結(jié)構(gòu)的受力行為，而且還能確定結(jié)構(gòu)各個(gè)階段的理想狀態(tài)，為施工提供中間目標(biāo)狀態(tài)?，F(xiàn)階段施工控制中橋梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法主要包括：正裝計(jì)算法、倒裝計(jì)算法和無應(yīng)力狀態(tài)法。2.2.1正裝計(jì)算法正裝計(jì)算法又稱為前進(jìn)分析法。該法是按照橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際施工加載順序來進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形和受力分析，它能較好地模擬橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工歷程，能得到橋梁結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段的位移和受力狀態(tài)。同時(shí)，正裝計(jì)算法能較好地考慮一些與橋梁結(jié)構(gòu)形成歷程有關(guān)的影響因素：如結(jié)構(gòu)非線性、混凝土徐變、收縮等。時(shí)差效應(yīng)在各施工階段中逐步計(jì)入，計(jì)算過程中，將以前各施工階段受力狀態(tài)作為本階段結(jié)構(gòu)時(shí)差、非線性計(jì)算的基礎(chǔ)，前一階段結(jié)構(gòu)位移作為本階段確定結(jié)構(gòu)軸線的基礎(chǔ)，計(jì)算時(shí)對(duì)施工階段循環(huán)進(jìn)行，循環(huán)結(jié)束時(shí)分析結(jié)果為成橋若干年后結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。正裝計(jì)算法不僅可以為成橋結(jié)構(gòu)的受力提供較為精確的結(jié)果，為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算提供依據(jù)，而且還可以為施工階段理想狀態(tài)的確定，形成一個(gè)描述結(jié)構(gòu)狀態(tài)數(shù)據(jù)文件，作為完成橋梁結(jié)構(gòu)施工、控制的基礎(chǔ)。(流程圖見圖2-1)圖2-1正裝計(jì)算法流程圖2.2.2倒裝計(jì)算法正裝計(jì)算法可以按照設(shè)計(jì)好的施工步驟進(jìn)行各階段內(nèi)力分析，但由于分析中結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的遷移，最終結(jié)構(gòu)線形不可能完全滿足設(shè)計(jì)線形的要求。實(shí)際施工中橋梁結(jié)構(gòu)線形的控制與強(qiáng)度控制同樣重要，為了使竣工后的結(jié)構(gòu)保持設(shè)計(jì)線形，在施工過程中通常采用設(shè)置預(yù)拱度的方法。而對(duì)于分段施工的連續(xù)梁、斜拉橋、懸索橋等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，一般要給出各個(gè)施工階段結(jié)構(gòu)物控制點(diǎn)的標(biāo)高，這個(gè)問題用正裝計(jì)算法難以解決，而倒裝計(jì)算法可以解決這一問題。倒裝計(jì)算法也稱為倒拆法，是施工控制計(jì)算中廣泛采用的一種方法。該方法主要針對(duì)分段施工等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，能給出各個(gè)施工階段結(jié)構(gòu)物控制點(diǎn)的標(biāo)高(預(yù)拋高)，以便使結(jié)構(gòu)最終線形滿足設(shè)計(jì)要求。它的基本思想是：假定t=t0時(shí)刻結(jié)構(gòu)內(nèi)力滿足正裝計(jì)算分析t0時(shí)刻的結(jié)果，線形滿足設(shè)計(jì)要求；在此初始狀態(tài)下，按照正裝計(jì)算的逆過程，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行倒拆，分析每次拆除一個(gè)施工階段對(duì)剩余結(jié)構(gòu)的影響，在一個(gè)階段內(nèi)分析得到的結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力狀態(tài)便是該階段的理想施工狀態(tài)。(流程圖見圖2-2)倒裝計(jì)算法有一定的局限性，主要有以下兩方面：(1)對(duì)于幾何非線性十分明顯的大跨度橋梁如：斜拉橋，尤其是懸索橋，由于纜索非線性影響，按倒裝法的結(jié)果進(jìn)行正裝施工，橋梁結(jié)構(gòu)將偏離預(yù)定的成橋狀態(tài)。(2)由于倒裝計(jì)算的順序是結(jié)構(gòu)形成歷程的逆過程，所以在分析過程中考慮結(jié)構(gòu)時(shí)差效應(yīng)影響是困難的，原則上講，倒裝計(jì)算無法進(jìn)行混凝土的收縮、徐變計(jì)算。圖2-2倒裝計(jì)算法流程圖2.2.3無應(yīng)力狀態(tài)法無應(yīng)力狀態(tài)法就是找出一種相對(duì)穩(wěn)定或恒定不變的量建立起各施工階段中間狀態(tài)與成橋狀態(tài)之間的聯(lián)系。設(shè)想將一座已建成的橋梁結(jié)構(gòu)解體，結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件或單元的無應(yīng)力長度和曲率是一個(gè)確定的值，在橋梁結(jié)構(gòu)施工中或建成后，不論結(jié)構(gòu)溫度如何變化，如何位移，以及如何加載，即在任何受力狀態(tài)下，各構(gòu)件或單元的無應(yīng)力長度和曲率恒定不變，只是構(gòu)件有應(yīng)力長度和曲率不相同而已。根據(jù)構(gòu)件或單元的無應(yīng)力長度和曲率保持不變的原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析的方法叫無應(yīng)力狀態(tài)法。橋梁結(jié)構(gòu)無應(yīng)力狀態(tài)只是一個(gè)數(shù)學(xué)目標(biāo)，通過它將結(jié)構(gòu)安裝的中間狀態(tài)和終結(jié)狀態(tài)之間聯(lián)系起來，為分析結(jié)構(gòu)各種受力狀態(tài)提供了一種有效的方法。2.3橋梁施工控制結(jié)構(gòu)分析方法2.3.1有限元法有限元法是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展以及為適應(yīng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析需要而發(fā)展起來的一種有效的數(shù)值分析方法。采用有限元法進(jìn)行施工控制中的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算與通常的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算一樣，首先要建立數(shù)據(jù)文件。一般分為四步：1)橋梁結(jié)構(gòu)的模型化，將實(shí)際結(jié)構(gòu)理想化為有限個(gè)單元的集合。計(jì)算模型建立的正確與否是保證計(jì)算分析結(jié)果的關(guān)鍵，其中，根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特性與工作行為選擇恰當(dāng)?shù)膯卧问絹砟M實(shí)際結(jié)構(gòu)以及選擇正確的約束模擬形式尤為重要。2)橋梁結(jié)構(gòu)的離散化，橋梁結(jié)構(gòu)的離散化就是在模型化處理后，將結(jié)構(gòu)離散為帶有有限個(gè)自由度的結(jié)構(gòu)。單元大小與節(jié)點(diǎn)位置確定應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)受力情況與施工單元的劃分。3)按所用軟件的輸入要求形成數(shù)據(jù)文件。4)檢查、校正數(shù)據(jù)文件，計(jì)算模型最終體現(xiàn)為數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)文件正確方能保證計(jì)算模型的正確，乃至才能保證計(jì)算結(jié)果的正確性。其次，運(yùn)行分析軟件。最后，對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行分析和處理。2.3.2解析法解析法也是一種結(jié)構(gòu)方法。用解析法對(duì)于一般的復(fù)雜結(jié)構(gòu)是難以實(shí)現(xiàn)的，而對(duì)于懸索橋施工過程模擬結(jié)構(gòu)分析采用基于恒定無應(yīng)力索長發(fā)展的解析法則不失為一種較好的方法。2.4橋梁施工控制誤差調(diào)整理論與方法橋梁施工控制采用的理論和方法主要有：設(shè)計(jì)參數(shù)識(shí)別和調(diào)整、kalman濾波法、灰色理論法和最小二乘法等。下面對(duì)國內(nèi)橋梁監(jiān)控中常用的幾種誤差調(diào)整方法介紹如下。2.4.1卡爾曼(Kalman)濾波法Kalman濾波法是美國學(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)理論中來，把信號(hào)過程視為在白噪聲作用下的一個(gè)線性系統(tǒng)的輸出，這種輸入輸出關(guān)系用狀態(tài)方程來描述。Kalman借助于當(dāng)時(shí)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)域的成果用于求解濾波估計(jì)問題，提出了這種新的線性遞推濾波方法。Kalman濾波法最早應(yīng)用是在動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中，主要有離散線性系統(tǒng)的Kalman濾波法和連續(xù)線性系統(tǒng)的Kalman濾波法。在橋梁的施工控制中，結(jié)構(gòu)的狀態(tài)均是用離散的數(shù)據(jù)序列表示(如某些測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高、某些斷面的應(yīng)力等)，所以一般用離散線性系統(tǒng)的Kalman濾波法。在國內(nèi)據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，在最近20年里，Kalman濾波法集中地應(yīng)用于斜拉橋的施工控制中，并取得了較好的效果。從近幾年的工程實(shí)踐來看，在多階段懸臂施工的大跨度橋梁施工控制中，Kalman濾波原理可以用來預(yù)測(cè)和調(diào)整施工誤差。關(guān)于Kalman濾波法在大跨度橋梁施工控制中的應(yīng)用，在以下幾個(gè)方面還有待進(jìn)一步的研究。(1)Kalman濾波原理在非線性離散型系統(tǒng)中的算法還有待進(jìn)一步的研究；(2)將Kalman濾波原理應(yīng)用于設(shè)計(jì)參數(shù)的辨識(shí)和修正方面，還有待于工程實(shí)踐的檢驗(yàn)；(3)如何提高Kalman濾波法在少數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的精度還要做進(jìn)一步的研究；(4)在國內(nèi)現(xiàn)階段的橋梁施工控制中，主要以標(biāo)高控制為主，這主要是因?yàn)闃?biāo)高的觀測(cè)容易，也較穩(wěn)定，所以在Kalman濾波狀態(tài)方程中以位移狀態(tài)變量。但是，橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的控制也同樣重要，如何以結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)變量來建立狀態(tài)方程和量測(cè)方程，是今后進(jìn)一步研究的課題。(5)在施工控制軟件方面還需做大量的工作。2.4.2灰色系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)法客觀世界是物質(zhì)的世界，也是信息的世界。我們稱信息完全明確的系統(tǒng)為白色系統(tǒng)，而信息完全不明確的系統(tǒng)為黑色系統(tǒng)，信息部分明確、部分不明確的系統(tǒng)為灰色系統(tǒng)。在灰色系統(tǒng)理論中，“差異信息原理”、“解的非唯一性原理”、“灰性不滅原理”、“新信息優(yōu)先原理”是灰色系統(tǒng)的基本原理，“認(rèn)知模式”是灰色系統(tǒng)的基本模式，“少數(shù)據(jù)建?！笔腔疑到y(tǒng)理論的重要特點(diǎn)?；疑到y(tǒng)理論是我國鄧聚龍教授于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。從1982年第一篇灰色系統(tǒng)論文發(fā)表以來的20余年里，灰色系統(tǒng)理論在基礎(chǔ)理論、應(yīng)用等方面均有較大的發(fā)展，灰色系統(tǒng)理論已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療、生態(tài)、軍事、交通、工業(yè)控制、工程技術(shù)等許多領(lǐng)域。(2)灰色系統(tǒng)理論在橋梁施工控制中的應(yīng)用20世紀(jì)90年代初期，灰色系統(tǒng)理論開始應(yīng)用在大跨度剛構(gòu)橋的施工控制中，在斜拉橋施工控制中的應(yīng)用也有報(bào)道。在國內(nèi)，灰色系統(tǒng)理論在橋梁施工控制中的應(yīng)用還處于研究的初期階段。如何將灰色系統(tǒng)理論更好地應(yīng)用于橋梁施工控制之中，還需要做大量的研究工作。2.4.32.4.3最小二乘法最小二乘法始于1795年。當(dāng)時(shí)發(fā)明者K.F.Gauss敘述了它的基本概念，并把它應(yīng)用于天文計(jì)算的實(shí)踐中去。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，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。在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)的辨識(shí)中，并取得了許多成果。最小二乘法在我國橋梁工程中的應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代后期，有許多知名學(xué)者將它應(yīng)用在斜拉橋的施工控制中，并取得了較好的成果。最小二乘法一種傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，它的理論體系和計(jì)算方法都比較完善，在橋梁的施工控制中，主要用于設(shè)計(jì)參數(shù)的辨識(shí)和修正，在這方面的應(yīng)用己有不少成功的報(bào)道。但是，如何保證設(shè)計(jì)參數(shù)的估計(jì)值收斂于它的真值是最小二乘法應(yīng)用的關(guān)鍵，在這方面還需要做進(jìn)一步的研究。以上介紹的各種方法都有其缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍，存在的難題有待進(jìn)一步解決。在連續(xù)梁橋的施工控制過程中，如何充分地利用這些方法的優(yōu)秀成果，提高施工控制的精度，提出更先進(jìn)的控制與預(yù)測(cè)方法是急需解決的問題。3仿真控制施工過程3.1Ansys軟件的基本介紹Ansys軟件是融結(jié)構(gòu)、液體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國Ansys開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engingeer、Nastran、alogor、AutoCAD等，是現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAE工具之一。軟件主要包括三個(gè)部分：前處理模塊、分析計(jì)算模塊和后處理模塊。前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型；分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析(可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析)、流動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、電壓分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力；后處理可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示(可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部)等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。軟件提供了200種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上。Ansys分析的三個(gè)主要步驟：前處理(Preprocessor)、求解(Solution)、后處理(GeneralPostproc)。3.2材料選擇3.2.1SOLID65混凝土單元ANSYS的SOLID65單元是專為混凝土、巖石等抗壓能力遠(yuǎn)大于抗拉能力的非均勻材料開發(fā)的單元。它可以模擬混凝土中的加強(qiáng)鋼筋，以及材料的拉裂和壓潰現(xiàn)象。Solid65分析的核心問題是:正確設(shè)定參數(shù)，確保計(jì)算收斂。Solid65單元的使用方法：實(shí)參數(shù)定義配筋的材性及其他參數(shù)；材料模型初始彈性模量，泊松比，密度；數(shù)據(jù)表定義本構(gòu)關(guān)系和破壞準(zhǔn)則。Solid65的破壞準(zhǔn)則:采用Willam&Warnke五參數(shù)破壞準(zhǔn)則。需要定義參數(shù)：單軸抗拉強(qiáng)度，單軸、雙軸抗壓強(qiáng)度，圍壓壓力，在圍壓作用下的雙軸、單軸抗壓強(qiáng)度。Solid65單元的本構(gòu)關(guān)系：等強(qiáng)硬化模型(MultinlinearIsotropicHardening)；隨動(dòng)硬化模型(MultilinearKinematicHardening)；DP模型(Drucker-Prager)理想的彈塑模型。Solid65單元的實(shí)常數(shù)定義：SOLID65單元模型(圖3-1)，SOLID65實(shí)常數(shù)：MAT1,VR1,THETA1,PHI1,MAT2,VR2,THETA2,PHI2,MAT3,VR3,THETA3,PHI3,CSTIF。各參數(shù)的意義MATn是指鋼筋的材料屬性號(hào)，VRn是指某一方向的配筋率,THETAn是鋼筋投影在xy面上后與X軸的角度,PHIn是鋼筋投影到y(tǒng)z面上后與Y軸的角度。圖3-1Solid65模型定義SOLID65單元的主要有兩個(gè)特殊的地方：1)材料屬性。由于混凝土材料的復(fù)雜性，混凝土的強(qiáng)度準(zhǔn)則有考慮一到五個(gè)參數(shù)的多種方法。一般來說，強(qiáng)度準(zhǔn)則的參數(shù)越多，對(duì)混凝土強(qiáng)度性能的描述就越準(zhǔn)確。SOLID65采用的是William-Warnke五參數(shù)強(qiáng)度模型，其中需要的材料特性可通過ANSYS材料屬性定義對(duì)話框(見圖3-2)完成。在混凝土到達(dá)其屈服面之前，SOLID65單元可以具有線彈性屬性，多線性彈性或者是其他的塑性特性。但如果超出了混凝土的屈服面，則將喪失混凝土屈服性能。2)混凝土與鋼筋的組合。鋼筋混凝土有限元有三種基本模型：整體式，分離式位移協(xié)調(diào)、分離式界面接觸。SOLID65單元采用的是整體式有限元模型，即將鋼筋彌散于整個(gè)單元中，將加筋混凝土視為連續(xù)均勻材料，求出的是一個(gè)統(tǒng)一的剛度矩陣(見圖3-3)。SOLID65單元中的鋼筋采用實(shí)常數(shù)的方法進(jìn)行添加，鋼筋的尺寸由于混凝土的體積比確定?？梢缘玫饺N鋼筋，這三種鋼筋可以具有不同的材料，不同的方向。從抗剪的角度出發(fā)，箍筋在截面的位置可以是任意的，因此這種方法對(duì)于鋼筋混凝土中均勻分布的箍筋的設(shè)置比較適合。但與縱筋的實(shí)際情況卻有一定的距離，下面這兩種方法，則可以更好的模擬縱筋的受力情況：(1)將縱筋密集的區(qū)域設(shè)置為不同的體，使用帶筋的SOLID65單元，而無縱筋區(qū)則設(shè)置為無筋SOLID65單元。這樣就可以將鋼筋區(qū)域縮小，接近真實(shí)的工程情況。(2)采用桿單元來模擬縱筋，即采用分離式的有限元模型。為了建模方便，可將實(shí)體分為幾個(gè)部分，使其交線為縱筋位置，這樣就可以對(duì)交線劃分桿單元。此時(shí)，還可以對(duì)桿施加預(yù)應(yīng)力來模擬預(yù)應(yīng)力混凝土。圖3-2SOLID65混凝土屬性數(shù)據(jù)表圖3-3整體鋼筋模型下的本構(gòu)矩陣需要注意的問題：1)由于SOLID65單元本身是基于彌散裂縫模型和最大拉應(yīng)力開裂判據(jù)，因此在很多情況下會(huì)因?yàn)閼?yīng)力集中而使混凝土提前破壞，從而和試驗(yàn)結(jié)果不相吻合，因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)該對(duì)單元?jiǎng)澐诌M(jìn)行有效控制，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)最小單元尺寸大于5ＣＭ時(shí)，就可以有效避免應(yīng)力集中帶來的問題。2)支座是另一個(gè)需要注意的問題。在有限元分析中，很多時(shí)間約束是直接加在混凝土節(jié)點(diǎn)上，這樣很可能在支座位置產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中，從而使支座附近單元的尺寸或者在支座上加一些彈性墊塊，避免支座的應(yīng)力集中。3)六面體的SOLID65單元一般比四面體計(jì)算要穩(wěn)定收斂性好，因此，只要條件允許，應(yīng)該盡量使用六面體單元。4)正確選擇收斂標(biāo)準(zhǔn)，一般位移控制加載最好用位移的無窮范數(shù)控制收斂，而用力控制加載時(shí)可以用殘余力的二范數(shù)控制收斂。在裂縫剛剛出現(xiàn)和接近破壞的階段，可以適當(dāng)放松收斂標(biāo)準(zhǔn)，保證計(jì)算的連續(xù)性。3.2.2LINK8鋼筋單元鋼筋建模采用三維桿單元Link8模擬，該單元包含塑性變形、徐變、應(yīng)力剛化、超彈和大變形能力。Link8可以用實(shí)常數(shù)初應(yīng)變來施加預(yù)應(yīng)力。在ANSYS中，預(yù)應(yīng)力混凝土分析可采用等效荷載法和實(shí)體力筋法。所謂等效荷載法，就是將力筋的作用以荷載的形式作用于混凝土結(jié)構(gòu)；所謂實(shí)體力筋法就是用solid模擬混凝土，而link模擬力筋。1)等效荷載法的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是建模簡單，不必考慮力筋的具體位置而可直接建模，網(wǎng)格劃分簡單；對(duì)結(jié)構(gòu)的在預(yù)應(yīng)力作用下的整體效應(yīng)比較容易求得。其主要缺點(diǎn)是：(1)等效荷載法沒有考慮力筋對(duì)混凝土的作用分布和方向，力筋對(duì)混凝土作用顯然在各處是不同的，等效荷載法則無法考慮；水平均布分量沒有考慮。(2)對(duì)某些線形的力筋模擬困難，例如通常采用的是直線(較短)＋曲線＋直線(很長)＋曲線＋直線(較短)，這種形式的布筋等效起來麻煩，且可能不合理。(3)難以求得結(jié)構(gòu)細(xì)部受力反映，否則荷載必須施加在力筋的位置上，這又失去建模的方便性。(4)在外荷載作用下的共同作用難以考慮，不能確定力筋在外荷載作用下的應(yīng)力增量。(5)對(duì)張拉過程無法模擬。(6)無法模擬應(yīng)力損失引起的力筋各處應(yīng)力不等的因素。2)實(shí)體力筋法的優(yōu)缺點(diǎn)將混凝土和力筋劃分為不同的單元，預(yù)應(yīng)力的模擬可以采用降溫方法和初應(yīng)變方法。降溫方法比較簡單，同時(shí)可以模擬力筋的損失，單元和實(shí)常數(shù)幾種即可；初應(yīng)變通常不能考慮預(yù)應(yīng)力損失，否則每個(gè)單元的實(shí)常數(shù)各不相等，工作量較大?？上麥绲刃Ш奢d法的缺點(diǎn)。但建模工作量似乎要大些。預(yù)應(yīng)力混凝土分析中實(shí)體力筋法的ansys處理過程有兩種處理方法，一是體分割法，二是采用獨(dú)立建模耦合法。1)體分割法用工作平面和力筋線拖拉形成的一個(gè)面，將將體積分割(divide)，分割后體上的一條線定義為力筋線。這樣不斷分割下去，最終形成許多復(fù)雜的體和多條力筋線，然后分別進(jìn)行單元?jiǎng)澐郑┘宇A(yù)應(yīng)力、荷載、邊界條件后求解。這種方法是基于幾何模型的處理，即幾何模型為一體，力筋位置準(zhǔn)確，求解結(jié)果精確，但當(dāng)力筋線形復(fù)雜時(shí)，建模特別麻煩。2)獨(dú)立建模耦合法該法的基本思想是實(shí)體和力筋獨(dú)立建幾何模型，分別劃分單元，然后采用耦合方程將力筋單元和實(shí)體單元聯(lián)系起來，這種方法是基于有限元模型的處理。其基本步驟如下：(1)建立實(shí)體幾何模型(不考慮力筋)；(2)建立力筋線的幾何模型(不考慮體的存在)；(3)將幾何模型按一定的要求劃分單元(這時(shí)也是各自獨(dú)立的)；(4)選擇所有力筋線；(5)選擇與上述力筋相關(guān)的節(jié)點(diǎn)(nsll命令)，并定義選擇集；(6)將上述力筋節(jié)點(diǎn)存入數(shù)組；(7)選擇所有節(jié)點(diǎn)，并去掉(5)中的節(jié)點(diǎn)集(這時(shí)是除力筋節(jié)點(diǎn)外的所有節(jié)點(diǎn))；(8)按力筋節(jié)點(diǎn)數(shù)組搜尋所有最近的實(shí)體節(jié)點(diǎn)號(hào)，并存入數(shù)組中；(9)耦合力筋節(jié)點(diǎn)與最近的節(jié)點(diǎn)，一一耦合；(10)選擇所有，并施加邊界條件和荷載，可以求解了。這種方法建模特別簡單，耦合處理也比較簡單(APDL要熟悉些)，缺點(diǎn)是當(dāng)實(shí)體單元?jiǎng)澐植粔蛎軙r(shí)，力筋節(jié)點(diǎn)位置可能有些走動(dòng)，但誤差在可接受范圍之內(nèi)。這種方法是解決力筋線形復(fù)雜且力筋數(shù)量很多時(shí)的較佳方法。3.3實(shí)例建模3.3.1APDL語言介紹APDL語言是一種解釋性語言，它擴(kuò)展了ANSYS在傳統(tǒng)有限元分析范圍之外的能力，并擴(kuò)充了更高級(jí)的運(yùn)算，包括設(shè)計(jì)修改和設(shè)計(jì)優(yōu)化等。APDL語言包含了參數(shù)、函數(shù)、循環(huán)、宏和用戶程序等特性，能夠使程序在特定的應(yīng)用范圍內(nèi)發(fā)揮最大效率，具有GUI命令不可替代的優(yōu)越性。3.3.2橋梁建模本文建一165米的大跨徑連續(xù)橋，根據(jù)某實(shí)際大橋參數(shù)建模。大橋上部結(jié)構(gòu)基本特征：90m＋165m＋90m三跨PC變截面連續(xù)箱梁，位于半徑R＝16000m的豎曲線上。橋?qū)?2m，PC箱梁由上下分離的單箱單室箱梁截面組成。箱梁根部0號(hào)塊高8.8m，跨中梁高3m，箱梁頂板寬15.42m，底板寬7.5m，翼緣板懸壁長3.96m。箱形梁高從距墩中心3.0m處到跨中按按二次拋物線變化，除墩頂0號(hào)塊兩端設(shè)厚度0.8m的橫隔板及邊跨端部設(shè)厚2.0m的橫隔板外，其余部位均不設(shè)橫隔板。箱梁采用縱、橫、豎三向預(yù)應(yīng)力體系。0號(hào)塊距墩中心3.0m范圍內(nèi)箱梁頂、底板厚度分別為0.40m和1.40m，腹板厚度為0.90m；距0號(hào)塊中心3.0m處至跨中箱梁頂板厚為0.28m,底板厚度從1.10m到0.30m按二次拋物線變化，腹板13號(hào)塊以前為0.70m,14號(hào)塊件以后為0.40m，13、14號(hào)塊件范圍內(nèi)由0.70m按直線變化到0.40m。根據(jù)施工情況把橋梁劃分為103個(gè)梁段，用APDL語言編程來建立模型，步驟分為四步：用SOLID65來做混凝土,LINK8來模擬三向預(yù)應(yīng)力筋。(2)建立特征截面(圖3-4),把箱梁簡化成幾個(gè)參數(shù),通過循環(huán)生成整橋。圖3-4特征面劃分特征截面的單元,控制網(wǎng)格的生成,通過掃掠來橋梁的有限元模型(圖3-5)。圖3-5體映射劃分后的模型（4）考慮在特征截面上的接點(diǎn)固定鋼筋,循環(huán)生成各施工段的鋼筋。(圖3-6)圖3-6模型中的鋼筋圖3-7模型局部放大其中用EXCEL處理按拋物線變化的梁高和底板然后保存為帶有逗號(hào)的文件，然后導(dǎo)入宏文件。建成的有限元模型如圖3-8。圖3-8橋梁有限元模型3.3.3施工階段施工階段劃分：該橋采用懸臂澆筑方法施工，每個(gè)節(jié)段的放工順序?yàn)椋喊惭b掛籃、立模―澆筑混凝土―養(yǎng)護(hù)－張拉預(yù)應(yīng)力筋－掛籃前移。本次次計(jì)算實(shí)際共劃分為25個(gè)施工階段。施工荷載模擬：在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的懸臂施工中掛籃和模板機(jī)具設(shè)備對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響很大，所以在仿真分析中，必有考慮施工荷載，這主要是掛籃的影響。此橋施工掛籃重80噸。施工階段立模標(biāo)高的確定：在主染的懸臂澆筑過中，梁段立模標(biāo)高的合理確定，是關(guān)系到主梁的線型是否平順，是否符合設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題，如果在確定立模標(biāo)高時(shí)考慮的因素比較符合實(shí)際，而且加以正確的控制，則最終橋面線型較好。否則，最終橋面線型會(huì)與設(shè)計(jì)線型有較大的偏差。眾所周知，立模標(biāo)高并不等于設(shè)計(jì)中橋染建成后的標(biāo)高，總要設(shè)置一定的預(yù)拱度，以抵消施式中產(chǎn)生的各種變形(撓度)。其計(jì)算公式如下：Hi=H0+Hiy+Hg+Hw式中：Hi為施工i梁段時(shí)i梁段的立模標(biāo)高(梁最前端某確定位置)H0為梁段設(shè)計(jì)標(biāo)高Hiy為計(jì)算預(yù)拱度Hg為掛籃變形值Hw為溫度修正值此立模標(biāo)高計(jì)算公式簡單，概念清楚，使用方便，而且實(shí)際使用效果很好。用單元生死來模擬懸臂施工過程，以中間兩個(gè)墩為中心向兩側(cè)增加梁段每次加一段。每段工期十天，每一天澆筑混凝土，養(yǎng)護(hù)九天，第十張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，邊跨過渡段采用支架澆筑，施工完23段箱梁后，先合攏邊跨再合攏中跨，共250天。*do,i,1,2,1!兩個(gè)墩 vsel,a,loc,z,z0(dun_begin(i)-tenday),z0(dun_begin(i)-tenday+1) !左側(cè)加一段箱梁 vsel,a,loc,z,z0(dun_end(i)+tenday-1),z0(dun_end(i)+tenday)!右側(cè)加一段箱梁 eslv,s !選擇體上的單元 nsle,s !選擇元素上的節(jié)點(diǎn) ddele,all,all!刪除這段箱梁上的節(jié)點(diǎn)約束*enddoeslv,s,!選擇剛才選擇過的體上的單元nsle,s,!選擇剛才選擇過的單元上的節(jié)點(diǎn)ealive,all!激活混凝土cm,conc%tenday%,elem!保存為一個(gè)子集esel,s,live !選擇有效單元nsle,s !選擇活著的節(jié)點(diǎn)nsel,inve !選擇活動(dòng)節(jié)點(diǎn)相反的節(jié)點(diǎn)，既殺死的節(jié)點(diǎn)D,ALL,ALL,0 !將所有不活動(dòng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行約束全部的命令流見附錄。采用前進(jìn)計(jì)算法施工仿真控制，每加一節(jié)箱梁就進(jìn)行計(jì)算分析，得出內(nèi)力和線性變化值，然后進(jìn)行修正，再進(jìn)行下一步的分析，逐步加載，通過對(duì)線性和內(nèi)力保證連續(xù)梁橋的達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。加載過程的應(yīng)力應(yīng)變圖如下：圖3-9第一節(jié)箱梁變形圖圖3-10第一節(jié)1st主應(yīng)力圖圖3-11第一節(jié)箱梁節(jié)點(diǎn)應(yīng)變圖圖3-12第一節(jié)箱梁底應(yīng)變圖圖3-14第一節(jié)箱梁vonmises圖圖3-15第八節(jié)箱梁變形圖圖3-16第8節(jié)箱梁節(jié)點(diǎn)應(yīng)變圖圖3-17第8節(jié)1st主應(yīng)力圖圖3-18第8節(jié)箱梁vonmises圖圖3-19第8節(jié)箱梁底應(yīng)變圖從以上后處理圖片可以看出，箱梁在支座處的橫向剛度不夠，原因是在建模時(shí)，為了減少建模的復(fù)雜程度沒有設(shè)置橫隔板，因此引起變形，但由于變形很小只有0.8厘米不影響分析。而翼板的剛度不夠在邊緣有2.5厘米的變形。從箱梁底的變形可以看出在第八節(jié)箱梁時(shí)有2.8厘米的豎向位移，是施工要控制的，需要提高預(yù)標(biāo)高值來控制線形。每節(jié)箱梁計(jì)算分析過程相似，囿于篇幅不一一抓圖。4全文總結(jié)及展望4.1總結(jié)本文根據(jù)預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)染橋懸臂澆筑法在施工過程中不同的結(jié)構(gòu)體系及變形特征，將整個(gè)施工過程分為三個(gè)主要的階段(即懸臂澆筑階段、合攏階段及合攏后成橋階段)，通過對(duì)梁體在不同階段的變形機(jī)理及特點(diǎn)的詳細(xì)分析，將復(fù)雜的施工過程進(jìn)行了簡化，從而得出如下結(jié)論：對(duì)于懸臂澆筑的連續(xù)梁橋，雖然其施工過程中荷載變化復(fù)雜、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換較多，其任一時(shí)刻、任一狀態(tài)下的撓度值均可以由它的受載過程及結(jié)構(gòu)體系變化過程來確定。通過對(duì)主橋165m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工控制，得出如下結(jié)論：(1)確保了施工過程中結(jié)構(gòu)的可靠度和安全性保證了橋梁變形、梁段的撓度變化；(2)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土染式橋施工過程中需對(duì)應(yīng)力和撓度進(jìn)行雙控；(3)受各種因素影響，各施工階段主梁找度的理論分析值與實(shí)際撓度有一定偏差，應(yīng)在施工過程中逐步修正理論值。否則由于誤差的積累性，最終主梁線形將偏離設(shè)計(jì)線形；(4)確定節(jié)段的立模標(biāo)高時(shí)，要結(jié)合溫度影響值進(jìn)行修正，否則極易導(dǎo)致主梁線形偏離設(shè)計(jì)目標(biāo)。(5)仿真計(jì)算應(yīng)與施工實(shí)施相互靠近。仿真計(jì)算不同于設(shè)計(jì)計(jì)算，不能照搬設(shè)計(jì)規(guī)范，而應(yīng)以逼近施工實(shí)際為準(zhǔn)，例如設(shè)計(jì)必須保證結(jié)構(gòu)安全，而仿真是要發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在或?qū)?huì)發(fā)生的不安全，這個(gè)觀點(diǎn)很重要。但也不能把誤差全部歸結(jié)于計(jì)算不符合實(shí)際，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)本身的真實(shí)性和可信度也很重要。精心計(jì)算與施工的科學(xué)管理和嚴(yán)格要求緊密結(jié)合，是提高仿真精度的保證。4.2展望運(yùn)用ANSYS等通用軟件進(jìn)行連續(xù)梁橋施工仿真還有一定的難度，如何在借用國外通用軟件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行二次開發(fā)，方便地解決橋梁的專業(yè)問題是今后的發(fā)展方向。溫度荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響復(fù)雜，如何進(jìn)行溫度場(chǎng)的仿真計(jì)算是一個(gè)困難的工作，需要更深入的研究。徐變對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁起重要影響，不僅是因?yàn)樾熳冊(cè)黾恿俗冃危沂且驗(yàn)樾熳兯鶎?dǎo)致的預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)應(yīng)力損失會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)第產(chǎn)生很大的影響。如何合理的使徐變值與實(shí)際情況相符合需要進(jìn)一步研究。橋梁施工仿真和控制的智能化技術(shù)成為傳統(tǒng)的土木工程學(xué)科與信息、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、人工智能等高新技術(shù)的重大結(jié)合點(diǎn)。但要達(dá)到實(shí)時(shí)、仿真的水平還有很多工作要做。深入研究橋梁施工控制理論，研制更加合理、實(shí)用的仿真和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)是今后橋梁建設(shè)事業(yè)發(fā)展需要進(jìn)行的工作。由于受時(shí)間和水平限制，論文中難免存在一些不足之處，敬請(qǐng)各位老時(shí)批評(píng)指正。附錄A：全部APDL命令流!****************************************************************!********預(yù)應(yīng)力混凝土橋仿真APDL程序，單位采用國際單位**********finish/clear !清除數(shù)據(jù)庫/filename,continusbridge,1 !工作名為continusbridge.db/title,3spancontinusbrigde!****************************************************************/prep7 !進(jìn)入前處理器G_LAN=800000 !掛籃重量V_NUM=103 !箱梁塊數(shù)A_NUM=48 !每段箱梁上的面數(shù)dun_num=2 !墩支撐個(gè)數(shù)*DIM,dun_begin,ARRAY,dun_num*DIM,dun_end,ARRAY,dun_numdun_begin(1)=27,76, !支座位置號(hào)碼，即對(duì)應(yīng)箱梁的編號(hào)dun_end(1)=29,78, !支座位置號(hào)碼，即對(duì)應(yīng)箱梁的編號(hào)LINK_NUM=3*DIM,LINK,ARRRY,LINK_NUM !關(guān)于合攏段的參數(shù)*DIM,LINK_TL,ARRRY,LINK_NUM*DIM,LINK_TR,ARRRY,LINK_NUM*DIM,LINK_BL,ARRRY,LINK_NUM*DIM,LINK_BR,ARRRY,LINK_NUMLINK(1)=3,52,101LINK_TL(1)=1,28,53LINK_TR(1)=52,77,104LINK_BL(1)=1,46,95LINK_BR(1)=10,59,104*DIM,b1,ARRAY,v_num+1！關(guān)于特征面的參數(shù)*DIM,b2,ARRAY,v_num+1*DIM,b3,ARRAY,v_num+1*DIM,b4,ARRAY,v_num+1*DIM,h1,ARRAY,v_num+1*DIM,h2,ARRAY,v_num+1*DIM,h3,ARRAY,v_num+1*DIM,h4,ARRAY,v_num+1*DIM,h5,ARRAY,v_num+1*DIM,h6,ARRAY,v_num+1*DIM,y0,ARRAY,v_num+1*DIM,z0,ARRAY,v_num+1k_num=24 !特征面上關(guān)鍵點(diǎn)的個(gè)數(shù)!混凝土的屬性MP,EX,1,0.3500E11MP,NUXY,1,0.16700MP,ALPX,1,0.90000E-05MP,DENS,1,2600!鋼筋的屬性MP,EX,4,0.19500E12MP,NUXY,4,0.30000MP,ALPX,4,1.2000E-05MP,DENS,4,7850!縱橫向預(yù)應(yīng)力鋼束MP,EX,5,0.19500E+12MP,NUXY,5,0.30000MP,ALPX,5,1.2000E-05MP,DENS,5,7850!豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋MP,EX,6,0.20E+12MP,NUXY,6,0.30000MP,ALPX,6,1.2000E-05MP,DENS,6,7850!普通鋼筋布置R,1,4,0.0044,0,0,4,0.002RMORE,90,0,4,0.003,0,90!橫向配筋率0.0044,豎向配筋率0.002,縱向配筋率0.003!預(yù)應(yīng)力鋼筋的特性!縱向鋼筋,直徑15.24mm,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPA，單根張拉控制噸位195.5kNareagjx=1.40e-4!縱向，橫向單根鋼筋面積areahgjx=8.042e-4!豎向單根鋼筋面積*dim,gjarea,array,3gjarea(1)=27*areagjxgjarea(2)=4*areagjxgjarea(3)=2*areahgjx*dim,F,array,3F(1)=5273.1e3F(2)=781.27e3F(3)=542.7e3E=1.95E11L=0.5*dim,delt,array,3delt(1)=F(1)*L/(E*gjarea(1))delt(2)=F(2)*L/(E*gjarea(2))delt(3)=F(3)*L/(E*gjarea(3))*dim,istrn,array,3istrn(1)=delt(1)/(delt(1)+L) !預(yù)應(yīng)力的初應(yīng)變istrn(2)=delt(2)/(delt(2)+L)istrn(3)=delt(3)/(delt(3)+L)r,2,gjarea(1),istrn(1)r,3,gjarea(2),istrn(2)r,4,gjarea(3),istrn(3)!定義材料，其中彈性模量隨著齡期變化，材料號(hào)也跟著變化!其中材料號(hào)從40號(hào)開始*DO,I,40,400*IF,i,lt,100,thenMP,EX,i,(0.3500E11)*(1-EXP((0-0.4)*(EXP(0.37))*(I-39)))*ELSEMP,EX,i,0.3500E+11*ENDIFMP,NUXY,i,0.16700MP,ALPX,i,0.90000E-05MP,DENS,i,2600*ENDDO*DO,I,1,104,1 Y0(I)=29*ENDDO*do,i,1,2,1 h1(i)=0.18 h2(i)=0.62 h4(i)=0.4 h5(i)=0.4 b1(i)=3.96 b2(i)=0.70 b3(i)=1.5 b4(i)=1.55*enddo*do,i,3,26,1 h1(i)=0.18 h2(i)=0.62 h4(i)=0.28 h5(i)=0.52 b1(i)=3.96 b2(i)=0.50 b3(i)=1.7 b4(i)=1.55*enddo*do,i,27,29,1 h1(i)=0.18 h2(i)=0.62 h4(i)=0.4 h5(i)=0.52 b1(i)=3.96 b2(i)=0.7 b3(i)=1.5 b4(i)=1.55*enddo*do,i,30,75,1 h1(i)=0.18 h2(i)=0.62 h4(i)=0.28 h5(i)=0.52 b1(i)=3.96 b2(i)=0.50 b3(i)=1.7 b4(i)=1.55*enddo*do,i,76,78,1 h1(i)=0.18 h2(i)=0.62 h4(i)=0.4 h5(i)=0.52 b1(i)=3.96 b2(i)=0.7 b3(i)=1.5 b4(i)=1.55*enddo*do,i,78,102,1 h1(i)=0.18 h2(i)=0.62 h4(i)=0.28 h5(i)=0.52 b1(i)=3.96 b2(i)=0.50 b3(i)=1.7 b4(i)=1.55*enddo*do,i,103,104,1 h1(i)=0.18 h2(i)=0.62 h4(i)=0.4 h5(i)=0.4 b1(i)=3.96 b2(i)=0.70 b3(i)=1.5 b4(i)=1.55*enddoH3(1)=3,3,3,3,3.015248,3.060992,3.137232,3.243968,3.3812,3.548928,H3(11)=3.747152,3.975872,4.20101825,4.449513,4.72135625,5.016548,5.33508825,5.62670625,5.93547825,6.26140425,H3(21)=6.60448425,6.96471825,7.278017,7.60322825,7.940352,8.28938825,8.8,8.8,8.8,8.28938825,H3(31)=7.940352,7.60322825,7.278017,6.96471825,6.60448425,6.26140425,5.93547825,5.62670625,5.33508825,5.016548,H3(41)=4.72135625,4.449513,4.20101825,3.975872,3.747152,3.548928,3.3812,3.243968,3.137232,3.060992,H3(51)=3.015248,3,3,3.015248,3.060992,3.137232,3.243968,3.3812,3.548928,3.747152,H3(61)=3.975872,4.20101825,4.449513,4.72135625,5.016548,5.33508825,5.62670625,5.93547825,6.26140425,6.60448425,H3(71)=6.96471825,7.278017,7.60322825,7.940352,8.28938825,8.8,8.8,8.8,8.28938825,7.940352,H3(81)=7.60322825,7.278017,6.96471825,6.60448425,6.26140425,5.93547825,5.62670625,5.33508825,5.016548,4.72135625,H3(91)=4.449513,4.20101825,3.975872,3.747152,3.548928,3.3812,3.243968,3.137232,3.060992,3.015248,H3(101)=3,3,3,3,H6(1)=0.6,0.6,0.3,0.3,0.302096,0.308384,0.318864,0.333536,0.3524,0.375456,H6(11)=0.402704,0.434144,0.46509275,0.499251,0.53661875,0.577196,0.62098275,0.66106875,0.70351275,0.74831475,H6(21)=0.79547475,0.84499275,0.888059,0.93276275,0.979104,1.02708275,1.4,1.4,1.4,1.02708275,H6(31)=0.979104,0.93276275,0.888059,0.84499275,0.79547475,0.74831475,0.70351275,0.66106875,0.62098275,0.577196,H6(41)=0.53661875,0.499251,0.46509275,0.434144,0.402704,0.375456,0.3524,0.333536,0.318864,0.308384,H6(51)=0.302096,0.3,0.3,0.302096,0.308384,0.318864,0.333536,0.3524,0.375456,0.402704,H6(61)=0.434144,0.46509275,0.499251,0.53661875,0.577196,0.62098275,0.66106875,0.70351275,0.74831475,0.79547475,H6(71)=0.84499275,0.888059,0.93276