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橋梁施工監(jiān)控的主要內(nèi)容有哪些?
橋梁施工監(jiān)控的內(nèi)容主要包括成橋理想狀態(tài)確定,理想施工狀態(tài)確定和施工適時(shí)控制分析。
成橋理想狀態(tài)是指在恒載作用下,結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)線形和理想受力狀態(tài); 施工理想狀態(tài)以成橋理想狀態(tài)為初始條件,按實(shí)際施工相逆的步驟,逐步拆去每一個(gè)施工項(xiàng)對結(jié)構(gòu)的影響,從而確定結(jié)構(gòu)在施工各階段的狀態(tài)參數(shù)(軸線高程和應(yīng)力),一般由倒退分析法確定;施工適時(shí)控制是在施工時(shí),根據(jù)施工理想狀態(tài),按一定的準(zhǔn)則調(diào)整,通過對影響結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力主要設(shè)計(jì)參數(shù)的識別進(jìn)行修正,使結(jié)構(gòu)性能、內(nèi)力達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。
在建立了正確的模型和性能指標(biāo)之后,就要依據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和控制參數(shù),結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、施工工況、施工荷載、二期恒載、活載等,輸入前進(jìn)分析系統(tǒng)中,從前進(jìn)分析系統(tǒng)中可獲得結(jié)構(gòu)按施工階段進(jìn)行的每階段的內(nèi)力和撓度及最終成橋狀態(tài)的內(nèi)力和撓度。接著,假設(shè)成橋時(shí)為理想狀態(tài),對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行倒拆,利用前進(jìn)分析所得的數(shù)據(jù),可獲得使橋梁結(jié)構(gòu)最終為理想狀態(tài)的各階段的預(yù)拋高值,得出各施工階段的立模標(biāo)高以及砼澆筑前、砼澆筑后、鋼筋張拉前、鋼筋張拉后的預(yù)計(jì)標(biāo)高。然后通過卡爾曼濾波器,預(yù)告出各階段的實(shí)際狀態(tài)值,再由最后的最優(yōu)控制,結(jié)合實(shí)際觀測值,得出最優(yōu)調(diào)整方案,最終完成整個(gè)控制過程。 以上這三大系統(tǒng)均由計(jì)算機(jī)完成。
簡單介紹橋梁監(jiān)控中用到的前進(jìn)分析、倒退分析和誤差分析。
一、前進(jìn)分析
前進(jìn)分析的目的在于確定成橋結(jié)構(gòu)及各施工階段的受力狀態(tài)。這種計(jì)算的特點(diǎn)是:隨著施工階段的推進(jìn),結(jié)構(gòu)形式、邊界約束、荷載形式在不斷改變,前期結(jié)構(gòu)發(fā)生徐變和幾何位置的改變,因而,前一階段結(jié)構(gòu)狀態(tài)將是本次施工階段結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。前進(jìn)分析的計(jì)算可按有限元方法進(jìn)行,目前,此類計(jì)算已有軟件提供。
二、倒退分析
前進(jìn)分析系統(tǒng)可以嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)好的施工步驟進(jìn)行各階段內(nèi)力分析,但由于分析中荷載的不斷變化以及結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的相互影響,使最終結(jié)構(gòu)軸線不可能達(dá)到設(shè)計(jì)軸線。因此,采用倒退分析在施工過程中設(shè)置預(yù)拱度,使在成橋狀態(tài)時(shí),結(jié)構(gòu)線形滿足設(shè)計(jì)要求。
倒退分析的基本思想是,假定 時(shí)刻結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布滿足前進(jìn)分析 時(shí)刻的結(jié)果,線形滿足設(shè)計(jì)軸線。在此初始狀態(tài)下,按照前進(jìn)分析的逆過程,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行倒拆,分析每次卸除一個(gè)施工段對剩余結(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)力便是理想施工狀態(tài)。
三、誤差分析
倒退分析得到的理想狀態(tài)是我們期望在施工中實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),而實(shí)際施工中結(jié)構(gòu)狀態(tài)總是由于設(shè)計(jì)參數(shù)、施工誤差、測量誤差、結(jié)構(gòu)分析模型誤差等因素偏離目標(biāo)。為了能及時(shí)有效地將實(shí)測數(shù)據(jù)(體系本身的變化、撓度、應(yīng)力、現(xiàn)場氣溫等)、調(diào)整參數(shù)信息、誤差信息反饋到實(shí)際施工控制中,指導(dǎo)現(xiàn)場施工作業(yè),可編制基于現(xiàn)代控制論中的隨機(jī)最優(yōu)控制理論和有限元法的的計(jì)算程序,建立現(xiàn)場計(jì)算機(jī)工作站(EWS),將實(shí)測結(jié)構(gòu)控制參數(shù)輸入,得出有效調(diào)整量,獲得最優(yōu)調(diào)整方案,同時(shí)預(yù)告下階段結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
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