斜拉桥施工参数敏感度分析与参数识别.pdf

438 建筑教育改革理论与实践 (第9卷) 2(_)07年6月 斜拉桥施工参数敏感度分析与参数识别 沙启强 王 斌赵 勇 李裕双杨伟 (湖北省恩施州公路局工程处，湖北-恩施445000) 摘要斜拉桥要达到理想的成桥状态，在施工过程中．就要不断对因参数的误差引起的截面应力、索 力和梁段标高等的失真进行修正，这样计算出的状态才更接近实际的桥梁结构。 关键词斜拉桥施工敏感性分析参数识别 1概述 巴东长江公路大桥是209国道在鄂西部跨越长江的一座特大型桥梁，主桥为40 ITI+ 130 m十388 m+130 m+40 m五跨连续双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，北岸引桥为 4 mX40 m T形梁，桥长900．6 ITI，桥面宽19 m(不含锚索区)。斜拉桥要达到理想的成桥状 态，在施工过程中，就要不断修正因参数的误差引起的各个控制项目(如截面应力、索力和梁段 标高等)的失真，这样计算出的状态才更接近实际的桥梁结构。巴东长江公路大桥在施工时对 参数敏感度进行了分析并对参数识别进行了跟踪修正。 2参数敏感度分析 设计参数误差是引起桥梁施工误差的主要因素之一。所谓设计参数误差就是我们在进行 桥梁结构分析时所采用的理想设计参数值与结构实际状态所具有的相应设计参数值之间的偏 差。通过参数识别，消除某些控制参数的偏差。在斜拉桥施工过程中，影响结构受力的参数很 多，其中影响较大的有：结构几何形态参数、截面特征参数、与时间相关的参数、荷载参数以及 材料特性参数等。 根据各个参数对结构状态的敏感程度，将设计参数分为主要设计参数和次要设计参数。 主要设计参数对结构行为影响较为显著，次要结构参数对结构行为不敏感。灵敏度分析不仅 为判断各结构参数的重要性提供了依据，从而区分主要参数和次要参数，更重要的是它是其后 运用基于误差最小化的最小二乘法或基于随机状态估计理论的扩展卡尔曼滤波法进行参数估 计的依据。结构参数敏感度分析步骤如下： (1)将参数变化幅度控制在10％左右； (2)选定控制目标，如挠度、应力等等，利用结构分析系统修改设计参数值，计算施工或成 桥状态上述控制目标的变化幅度，并建立各参数敏感度方程； ．(3)根据影响程度确定出主要设计参数和次要设计参数。 下面以湖北省巴东长江公路大桥为例，着重说明一下参数敏感度随着施工阶段的进行而 发生变化的问题。 湖北省巴东长江公路大桥(见图1)施工工序复杂，南岸边跨辅助墩直到19号梁段(北岸 18号梁段)施工完毕才起作用，最大双悬臂达145 m。自14号梁段起．边中跨不再对称(边跨 改为5 m长变截面节段，且梁较中跨重许多，最大有6000 kN，而中跨仅为3500 kN)，中跨逐 渐用水箱配重，直至主梁与辅助墩连接后卸除。下面以南岸索塔为例简单分析如下三种工况 2007年6冀 第4篇瑷沦与实践专题研究439 jJ_llllll．[ ．III!IIII．I I． 。IllII。?II一 一。一I一． I烹苎!!!!!!!要燥= 下粱段越熏(蒸健参数取毽论值)对当蓠麓王欹态结搀整穆的彩喃敏感寰(鼹溪2～匿6)。 (1)双悬臀状态下M16、S16号梁对称怒熊5％和仅Mt6号梁超重5蹦(踅为160 kN·下 间)； ≤2)M19，鞑20粱羧在该粱羧蓬工瓣越蘸S甄； ≤3≥考纛S20粱鬟藏工麟§嚣骜苓平衡黧。 图1融粼饮江公路大桥 0，000 厂 —＼| ／二霉，黼 一霉露。墓、6 {∞ 良010 --0。杂i 嚣2王猊(1)Mt6、S16号瓣羧避霆重 5嚣孽l起燕蓼逢蠢(戡) “_O．040 垦鳘窆． —锸丽f一 土)．078 匿4置搅(2)仅M19号撩段超重5％ 引越位移增量(m) 。密《羹 -o·038j { l 旦：Q苎≥．．奠m( —E：磊i |‘ §露55 磊 毒端弗 塑3焉糖(1)双M18号紫璇越耋s妊 蓦l嚣谴参缮耋(诬≥ -0．004 一鑫彝拜l 一一一一一 尘’，[O，017I．020 图5忑搅(2)仅M20粱般越鲎5％ 碍I越位移增量(m) ，濑l O．叠00 一__’—。、一0．0 一O．OOl 卜 鼢{ 匿6芏况(3)仅$20号粱段趣震5％弓l霆位移增蠡(m) 墨2～墼3表鼷，在双悬臂状态下，主粱挠度对对黎超重透不辩对不平衡遂敏感。究其糕 戳，主要是困势索塔稳对较柔，不平衡重导致索塔偏位较大，扶i毳i主粱标齑交讫明显盈在索塔 两侧反向；图4～圈5表明，当主浆一侧与辅助墩涟接后，整个结构体系尤其魁索塔的刚度大 大增强，不平衡羹对主梁挠度的影响迅速减小；从图5～图6还W看出由边、中跨超重引起的 挠度增量不弱，这是医鸯览对边跨盎粱重得多，剐度较幸跨主粱雕囊大得多，对超重褶对雨富 不太敏感戆缘故。蠹就霉以着爨，粱段遥重(茏其是不平羹重隧麓麓工遂爱褰辑梁结祷俸系 不断发生变化，其鲋结构的影响程度也会发生盟蒋