刚构连续梁桥施工控制中温度影响与设计参数调整的研究
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摘要
近年来随着桥梁跨度的不断增大，施工控制问题也日益成为设计和施工中的关键而深受关注。本文依托伊犁河特大桥工程的施工监测与控制，研究最新的施工控制理论与方法。
桥梁的施工控制包括结构线形和结构应力两方面的内容，具有同等的重要性，必须进行全面的控制才能使施工顺利进行，最后达到设计状态要求。本文系统的介绍了施工控制的内容、方法，并对施工控制中桥梁结构的计算方法作了分析，建立大桥结构分析模型，选择合适的影响因素，包括结构参数识别及调整、施工工艺、施工监测方法、温度效应、混凝土弹性模量及收缩、徐变效应等，并经监测、反馈、预测，实现大桥线形和应力的不断调整和控制，达到了预定的目标。由PC刚构—连续组合梁桥的特点，采用离散性系统和最小二乘法进行结构状态参数估计及反馈控制，对现有预测控制方法作更深入的研究。伊犁特大桥施工仿真计算使用的分析软件有ANSYS和GQJS，并结合MATLAB对施工过程中结构状态参数进行调整。
在工程应用中，重点分析了温差对结构施工的影响，以及对结构状态参数的识别和调整。
温度应力分为温度次应力和温度自应力。在混凝土结构中，由于混凝土导热系数小，外部环境急变时，内部温度变化存在明显的滞后现象。在伊犁河大桥施工中，用ANSYS软件对结构在合拢前及合拢后，由温度应力产生的挠度、应力变化进行了详细分析。
参数误差是引起大跨度桥梁施工误差的主要因素之一，结构参数的变化能导致结构内力的变化和形状的改变，因此，我们在大跨度桥梁的施工控制中，必须对结构参数进行识别和修正，找到对结构状态影响较大的主要设计参数，利用多元线性回归的最小二乘法，辅助数学计算软件MATLAB，求出参数误差估计值，最后用调整后的参数对系统进行前进和倒退分析，得到各阶段挠度的新的理想状态。
Along with the augment of bridge span recently, construction control became more vital and attentional. Up to date theory and means of construction control is researched by construction monitor and control of Yi-li river long span bridge in Xin-jiang province.
Construction control of bridge consists of the control of structural alignment and structural stress. They have the same importance in construction control. in order to get ideal goal we must enforce all-around control in procession of construction. in this paper we introduce the content and method of construction systematically, and analyze the computation method of bridge structure in construction control. firstly, we erected structural simulation model of the bridge, and selected rational influence factors, which include parametric recognition of structure, construction technology, method of construction monitor, temperature effect, modulus of elasticity of concrete and contract and creep effect etc, and the alignment and stress of the bridge were adjusted unceasingly by monitor, feedback, and forecast during construction, at last, we got the preplanned goal, according to the property of long span PC bridge with rigid frame-continuous girders, we go about the parametric estimation and feedback control by establishing discrete simulation model and utilizing least square method. We used the analytic software ANSYS,GQJS in simulation computation of the process of construction of Yi-li long span bridge, and combining software MATLAB we adjusted structural design parameter in process of construction.
In the chapter of engineering application, we elaborate the influence of temperature difference in structure, as well as the recognition and adjustment of structural condition parameter.
Temperature includes two aspect content, one is temperature stress of itself, the other is temperature secondary stress,. In concrete structure, due to coefficient of conduction for concrete is small, when external environment changes sharply, the change for internal temperature has distinct hysteresis. in construction of Yi-li river long span bridge, we thoroughly analyze structural deflection and stress before the folding posed by temperature difference, as well as that after the folding.
Parametric deviation is one of the important factors that poses construction deviation of long span bridge, the change for structure parameter can result in the change of internal force and shape of structure, therefore, we must carry through recognition and adjustment of structure parameter in the construction control of long span bridge, firstly, we should find out the main design parameter, according to least square method and multiple linear regression, and resort to the computation software MAT LAB, then we can get the parametric error estimation value, finally, we use the adjusted parameter to analyze the structure through upright method and upside-down mounting method, then get the new deviation and stress of every construction state.
桥梁的施工控制包括结构线形和结构应力两方面的内容，具有同等的重要性，必须进行全面的控制才能使施工顺利进行，最后达到设计状态要求。本文系统的介绍了施工控制的内容、方法，并对施工控制中桥梁结构的计算方法作了分析，建立大桥结构分析模型，选择合适的影响因素，包括结构参数识别及调整、施工工艺、施工监测方法、温度效应、混凝土弹性模量及收缩、徐变效应等，并经监测、反馈、预测，实现大桥线形和应力的不断调整和控制，达到了预定的目标。由PC刚构—连续组合梁桥的特点，采用离散性系统和最小二乘法进行结构状态参数估计及反馈控制，对现有预测控制方法作更深入的研究。伊犁特大桥施工仿真计算使用的分析软件有ANSYS和GQJS，并结合MATLAB对施工过程中结构状态参数进行调整。
在工程应用中，重点分析了温差对结构施工的影响，以及对结构状态参数的识别和调整。
温度应力分为温度次应力和温度自应力。在混凝土结构中，由于混凝土导热系数小，外部环境急变时，内部温度变化存在明显的滞后现象。在伊犁河大桥施工中，用ANSYS软件对结构在合拢前及合拢后，由温度应力产生的挠度、应力变化进行了详细分析。
参数误差是引起大跨度桥梁施工误差的主要因素之一，结构参数的变化能导致结构内力的变化和形状的改变，因此，我们在大跨度桥梁的施工控制中，必须对结构参数进行识别和修正，找到对结构状态影响较大的主要设计参数，利用多元线性回归的最小二乘法，辅助数学计算软件MATLAB，求出参数误差估计值，最后用调整后的参数对系统进行前进和倒退分析，得到各阶段挠度的新的理想状态。
Along with the augment of bridge span recently, construction control became more vital and attentional. Up to date theory and means of construction control is researched by construction monitor and control of Yi-li river long span bridge in Xin-jiang province.
Construction control of bridge consists of the control of structural alignment and structural stress. They have the same importance in construction control. in order to get ideal goal we must enforce all-around control in procession of construction. in this paper we introduce the content and method of construction systematically, and analyze the computation method of bridge structure in construction control. firstly, we erected structural simulation model of the bridge, and selected rational influence factors, which include parametric recognition of structure, construction technology, method of construction monitor, temperature effect, modulus of elasticity of concrete and contract and creep effect etc, and the alignment and stress of the bridge were adjusted unceasingly by monitor, feedback, and forecast during construction, at last, we got the preplanned goal, according to the property of long span PC bridge with rigid frame-continuous girders, we go about the parametric estimation and feedback control by establishing discrete simulation model and utilizing least square method. We used the analytic software ANSYS,GQJS in simulation computation of the process of construction of Yi-li long span bridge, and combining software MATLAB we adjusted structural design parameter in process of construction.
In the chapter of engineering application, we elaborate the influence of temperature difference in structure, as well as the recognition and adjustment of structural condition parameter.
Temperature includes two aspect content, one is temperature stress of itself, the other is temperature secondary stress,. In concrete structure, due to coefficient of conduction for concrete is small, when external environment changes sharply, the change for internal temperature has distinct hysteresis. in construction of Yi-li river long span bridge, we thoroughly analyze structural deflection and stress before the folding posed by temperature difference, as well as that after the folding.
Parametric deviation is one of the important factors that poses construction deviation of long span bridge, the change for structure parameter can result in the change of internal force and shape of structure, therefore, we must carry through recognition and adjustment of structure parameter in the construction control of long span bridge, firstly, we should find out the main design parameter, according to least square method and multiple linear regression, and resort to the computation software MAT LAB, then we can get the parametric error estimation value, finally, we use the adjusted parameter to analyze the structure through upright method and upside-down mounting method, then get the new deviation and stress of every construction state.
引文
[1] 李传习 夏桂云．大跨度桥梁结构计算理论．人民交通出版社．2002
[2] 刘兴法．混凝土结构的温度应力分析．人民交通出版社．1991
[3] 杜国华．桥梁结构分析．同济大学出版社．1994
[4] 徐君兰 项海帆．大跨度桥梁施工控制．人民交通出版社．2000
[5] 向中富．桥梁施工控制技术．人民交通出版社．2001．5
[6] 王学盟．灰色系统分析及实用计算程序．华中科技大学出版社．2001
[7] 王勖成 邵敏．有限元法原理和数值方法．清华大学出版社
[8] 李丽 王振领．MAT LAB工程计算及应用．人民邮电出版社．2001
[9] 葛耀君．分段施工桥梁分析与控制．人民交通出版社．2002
[10] 贺栓海．桥梁结构理论与计算方法．人民交通出版社．2003
[11] 张立明．ALGOR、ANSYS在桥梁工程中的应用方法与实例．人民交通出版社．2003
[12] 黄绳武．桥梁施工及组织管理．人民交通出版社．1999
[13] 王照林．现代控制理论基础．国防工业出版社．1981
[14] 赵经文 王宏钰．结构有限元分析．哈尔滨工业大学出版社．1988
[15] 邓聚龙．灰色控制系统．华中理工大学出版社．1986
[16] 吴广玉 范钦义．系统识别与自适应控制．哈尔滨工业大学出版社．1997
[17] E.M.Mikhail著 唐昌先译．观测与最小二乘法．测绘出版社．1984
[18] 杨兆升等．基于卡尔曼滤波理论的交通流量实时预测模型．北京：中国公路学报，1999
[19] 张志新．大跨径预应力连续梁桥施工控制技术与应用．长安大学硕士论文．2003
[20] 赵进锋．高墩大跨径弯连续刚构桥施工仿真分析及控制．河海大学硕士论．2005
[21] 林智敏．大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工控制研究．，西安交通大学硕士论文．2003
[22] 李三珍．大跨度预应力混凝土连续刚构桥设计、施工新技术及施工控制研究昆明理工大学硕士论文．2002
[23] 于忠涛 朱芳芳．连续刚构桥施工监控中的结构分析方法．辽宁省交通高等专科学校学报．2004
[24] 王长青．大跨度PC刚构—连续组合梁桥施工阶段应力监控分析．中国科技论文在线．2006
[25] 王长青．桥梁施工控制中的温度应力分析．中国科技论文在线．2006
[26] 张俊平．桥梁检测．人民交通出版社．2002
[27] 范立础．桥梁工程(上)．人民交通出版社．2003
[28] 杜亚凡编译．东神户大桥上部结构施工及架设精神控制．国外梁桥．1994
[29] 顾安邦．桥梁工程(下)．人民交通出版社．2000
[30] 蒋友良．非线性有限元法．北京工业学院出版社．1988
[31] 洪锦如．桥梁结构计算力学．同济大学出版社．1998
[32] 仲秋海 傅梦印．现代控制理论及应用．机械工业出版社．1997
[33] 葛耀君．分段施工桥跨结构的状态估计和工程控制．上海城市建设学院研究报告．1995
[34] 姚玲森．道路与桥梁工程概论．人民交通出版社．2005
[35] 李景涌．有限元法．北京邮电大学出版社．2002
[36] 叶见曙．结构设计原理．人民交通出版社．2005
[37] 交通部公路规划设计院．公路桥隧设计规范汇编．人民交通出版社．2002
[38] 范立础 潘永仁 杜国华．大跨度悬索桥结构架设参数精细算法研究．土木工程学报．1999
[39] T. Y.Lin Design of Presstressed Concrete Structures.Third Edition.1980
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[41] 张雪松．大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工监控理论与实践．重庆交通学院硕士论文．200．1
[42] 石雪飞．肇庆大桥施工控制．中国公路学会桥梁和结构工程学会2000年桥梁学术讨论会论文集．人民交通出版社．2000
[43] 四川省公路学会桥梁学术研讨会．万县长江大桥施工控制测量与应力监测．西南交通大学出版社．1996
[44] 陈箐译．光纤传感器在桥梁监测中的应用．国外桥梁．1994
[45] 张坤宜．交通土木工程测量．人民交通出版社．1999
[46] 文武松．王邦楣．斜拉桥施工阶段监测监控的内容与方法．桥梁建设．1999．4
[47] 颜冬煌等．铜陵长江公路大桥施工控制中的仿真计算．中国公路学会桥梁和结构工程学会1995年桥梁学会讨论会论文集．人民交通出版社．1995
[48] 俞载道．结构动力学基础．同济大学出版社．1987
[49] T. Y. Lin Design of Presstressed Concrete Structures. Third Edition 1980. Jhohn WileySons.1983
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