单塔斜拉桥施工控制技术研究
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摘要：随着我国公路交通事业的迅速发展，修建桥梁的需要日益增长。由于在经济美观上的优点，斜拉桥已成为大跨度桥梁最主要桥型之一，而施工过程中的控制问题是拉桥施工中的主要问题。
本文主要对单塔斜拉桥的施工控制进行研究。
关键词：单塔斜拉桥施工控制
1、单塔斜拉桥施工控制研究现状
现代斜拉桥以其良好的结构性能和跨越能力以及优美的建筑造型在现代桥梁结构中占据重要的地位，在近50年间发展迅速，随着技术水平的提高，跨度不断增大，结构型式也愈趋复杂，工艺越来越先进。斜拉桥施工控制的方法目前已经应用于工程实践中的有参数识别法，灰色预测控制系统、卡尔曼滤波法、最佳成桥状态法、顺推法以及日本研制的斜拉桥施工精度控制系统等。到目前为止，施工控制不论理论上还是实践上都还没有重大突破。
在现有的施工控制方法中还存在各种各样的缺陷，而在实桥修建时，有的采用强制合拢，有的采用反复调索，也有修建好的斜拉桥在运营阶段挠度过大或出现斜缆索拉断等危险状态而不得不进行调索或者换索处理。近20年来，随着预应力混凝土斜拉桥在中国的发展，形成了一些实用的控制方法，目前主要有三种基本思想指导下的不同方法:第一种是卡尔曼滤波的方法，采用纠偏终点控制的思想，也就是在斜拉桥施工过程中将各种产生主梁线型偏差的因素不断用改变斜拉索索力予以纠正，很显然，这种做法不仅要增加施工作业量，而且对斜拉索索力不利，或者说是将误差积累到索力中去，所以也有称其为线形单控的方法:第二种是应用现代控制理论中自适应控制的思想，具体做法是通过对施工过程中主梁标高和(或)斜拉索索力的实测值进行结构主要基本设计参数的识别，辨别设计值与实际值产生偏差的主要原因，从而修改最初设计的“轨道”，达到标高和索力双控的目标，也即控制系统与被控系统之间互相适应，或称双控的方法;第三种做法是在设计时给予主梁标高和斜拉索索力较大的宽容度，当然对于每一节段长度的误差也有限制，这种做法虽然减少了控制的难度，但是对PC斜拉桥却不适用，理由是预应力混凝土斜拉桥的主梁应力或预制的斜拉索的长度都不容易具备较大的宽容度。由此，自适应的控制思想被认为最符合PC斜拉桥的施工控制模型。
国内外斜拉桥施工控制的研究现状的分析可知，目前已有的各种控制方法在理论上和实践上还存在各种各样的缺陷，因此有必要对此问题进行更深入的研究。一个实用和高效的斜拉桥施工控制软件就是要实现可以利用现代可视化技术的软件，既直观又高效。从而使斜拉桥的施工控制实现科学化、自动化和智能化，以适应于斜拉桥的实际工程建设的发展需要。
2、单塔斜拉桥施工控制技术研究
概括起来，单塔斜拉桥施工控制包含以下三个方面:①根据选定的施工方法对施工的每一阶段进行理论计算，求得各施工控制参数的理论计算值，形成施工控制文件。②针对实际施工过程中由于种种因素所引起的理论计算值与实测值不一致的问题，采用一定的方法布施工中加以控制调整。③按照设定的施工顺序，在完成一个施工阶段后，给出下一个施工阶段的立模标高、主梁挠度以及斜拉索初始张拉力的预测值。
影响单塔斜拉桥施工控制的因素主要有：结构参数；材料收缩、徐变
；温度变化；梁段重量误差；结构分析计算模型及计算精度；施工方案；施工监测；临时荷载、挂篮刚度所引起的误差；施工管理等。
单塔斜拉桥施工控制的主要方法有：
（1）参数识别法
参数识别法认为斜拉桥施工中索力调整仅能纠正由索力本身引起的误差，而不能调整其他因素引起的偏差，因此当实施索力调整时，通常只能是放弃索力使挠度符合要求。参数识别法在施工计算时，采用了修正的考虑混凝土收缩徐变影响的倒装法，是一种比较完备和实用(已用于甫江桥)的斜拉桥施工控制系统。
（2）卡尔曼滤波的方法
卡尔曼滤波法是以概率论为基础的最优随机控制。该方法采用纠偏终点控制的思想，也就是在斜拉桥施工过程中将各种产生主梁线形偏差的因素不断用改变斜拉索索力予以纠正，很显然，这种做法不仅要增加施工作业量，而且对斜拉索索力不利，或者说是将误差积累到索力中去，所以也有称其为线形单控的方法。
（3）灰色预测控制系统
灰色预测控制系统是近年来提出的一种斜拉桥施工控制新方法。该法认为斜拉桥建造阶段的受力变形过程是属于一种很复杂的且不平稳的随机过程，但对该过程并非一无所知，即斜拉桥的施工控制系统是一个灰色系统。
（4）无应力状态法
无应力状态是将成桥状态各单元无应力长度和无应力曲率作为施工安装过程的控制量来实现对成桥目标的自动逼近。但实际上在施工安装过程中，设计计算参数误差、施工误差、量测误差、制作误差等必将使还原后的结构内力和线形与设计成桥状态有差异，误差的积累还有可能使结构较大地偏离设计成桥状态，因为无应力状态施工控制方法没有控制误差，修正误差的功能，此外也没有预测功能。
（5）零弯矩法
零弯矩法的思想是每一拼装梁段的重量由此梁段中的斜拉索来平衡，因而正在施工安装的梁段对己拼装的梁段不传递弯矩和剪力而只传递轴向力。此外零弯矩法不是一个完整的施工控制系统，而且零弯矩施工控制方法只适用于对称结构悬拼法施工，也使其应用受到一定的限制。
3、结语
对斜拉桥桥梁施工控制系统的研究，本文仅做了与施工控制相关的工作，国外己有较成熟的大跨度桥梁的施工控制系统，包括相关的硬件和软件系统，并应用与工程实践，取得了相当好的效果，国内应在硬件开发上多下功夫，建立自己的完善的桥梁施工控制系统。
本文主要对单塔斜拉桥的施工控制进行研究分析，介绍施工控制的方法。
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