淺談斜拉橋施工控制的方法

喬永東

(衡水公路工程總公司)

1 施工的反饋控制

在進行斜拉橋的施工以及各種建筑工程的施工過程中，都會面臨各種各樣的施工實際與施工預期不符的現象，在這種情況下，如果不能及時和有效的控制和糾正，就會產生嚴重的后果。對于斜拉橋來說，會使得橋體的位置和索力發生偏離，嚴重的會危及橋梁的使用。尤其是預應力混凝土斜拉橋，在施工的過程中更加難以控制其各項參數的精確程度和準確度，因而極易導致預應力斜拉橋的控制問題造成的質量不合格。基于此，合理的反饋控制可以對施工過程中的各項數據和指標進行實時監測，以便隨時解決其不合理的操作問題，如圖1所示。

圖1 施工過程的反饋控制

2 施工的自適應控制

在具體的預應力混凝土斜拉橋的施工過程中，出現具體的施工指標和施工計劃不符的情況最主要的原因是各種相關的計算元素和實際的應用情況之間的差異所導致的，尤其是占工程的材料主要組成部分的混凝土材料的各項特征，一定會存在一定的實際誤差。如果要施工計劃中的各項計算結果盡量的貼合施工實際，就應該從設計的最初階段盡量的精確各種參與計算參數，使其盡量達到精確，方能得到更加合理的計劃結果。并且有效的將閉環反饋控制系統和方法同系統參數識別結合起來，形成一個可以有效的預防和減少施工實際誤差所導致的控制問題的斜拉橋自適應控制系統問題。這樣，一旦發生以往的施工誤差相關問題時，可以通過對實際數值和技術數值的差距處理，得到一個修正后的結果。然后，我們的管理人員再利用這個結果進行工程的相關措施調整，就可以有效的減少和避免各種斜拉橋的施工誤差問題。尤其是在大型的施工工程中，我們要進行多次的校正，以達到最佳控制效果。通過調查發現，我國的大部分斜拉橋的施工都以懸臂拼裝或懸臂澆注的方法為主，因為這種施工方法具有剛度大的特點，可以減緩施工中的橋梁預拱度的變形情況。所以，基于這種方法的特點，要求我們在實施斜拉橋的自適應控制時，更多的選用以上方法予以輔助。尤其是經過幾次校正后，計算參數的本身準確度已經得到了確認情況下，可以有效的減少減少施工中的預拱度弧度偏離。自適應控制系統的工作原理好對象就是各項參數的變化，所以我們要通過對于建筑中的材料和設備以及施工條件的反復測量得到準確的各項參數，才能實現自適應的優化斜拉橋質量的結果。就我國目前的各項工程參數的統計狀況來說，可以采用以下的算法進行運算其一是將各種誤差最小化后計算出一個最符合工程狀況的實際參數結果;其二是對于工程的參數進行大致的估算和推測得出的參數的結果，卡爾曼濾波法是其中的最典型代表。

3 施工方法的實際應用

3.1 設計參數的識別

施工前和施工中，我們要隨時注意對于各種影響橋梁的預拱度的數據變化情況，并注意要與正常的取值范圍進行對照和對比，以便能夠及時的查找出存在誤差參數和數據的情況，及時的進行調整和更正。

3.2 設計參數的預測

對于已經出現誤差的數據和數值，我們要根據各個施工環節和步驟的關系來推測誤差存在所導致最后的工程結果與預期的工程計劃之間的差距。

3.3 設計參數的優化調整

施工控制主要以控制主梁標高、截面彎矩和斜拉索索力為主，優化調整以這些因素建立控制目標函數(約束條件)。通過設計參數誤差對橋梁變形和受力的影響分析。應用優化方法(如采用加權最小二乘法、線性規劃法等)，調整本梁段與未來梁段的安裝索力以及未來梁段的立模標高，使成橋狀態最大限度的接近理想設計成橋狀態，并且保證施工過程中受力安全。必要時可對已施工梁段的索力進行調整。對河橋主橋的施工控制，需要對設計參數識別和調整，采用自適應方法進行施工控制，自適應控制是在閉環反饋控制的基礎上，再加上一個系統參數識別過程，是一個預告—施工—量測—計算—參數識別—分析—修正—預告的循環過程。

在各施工階段中，根據狀態變量(控制點位移、索力、控制截面應力、溫度場)的實測值與相應理論值的差別對影響參數進行誤差識別;根據已施工階段的影響參數識別結果，對其后施工階段的相應參數進行誤差預測;根據已識別或預測的影響參數的誤差，以成橋狀態結構控制截面內力為控制目標，對控制張拉索力進行最優控制，求出其調整值;計算影響誤差的參數和控制張拉索力的調整值對成橋標高的影響，求出主梁標高的調整值。