兰墅大桥施工监控.pdf

兰墅大桥施工监控 谭也平 余海风 彭敏 深圳大学建筑与土木工程学院，广东，深圳，518060 内容提要：兰墅大桥为国内首座独弯塔斜拉桥，塔向背跨弯曲，结构独特，受力复杂。此桥采 用修正的闭环控制法进行监控。通过对兰墅大桥的应力、位移、索力的监测，和施工过程中对误 差的分析和处理，在该桥的施工安全和质量控制方面起到了重要的作用，也为同类型的斜拉桥的 施工控制提供了参考。 关键字：斜拉桥、施工控制、修正的闭环控制法 1、概述 斜拉桥成形要经过多个施工阶段，尽管严格控制各阶段的结构尺寸、容重、砼质量、 预应力和索力等因素，但是实际结构状态与理想结构状态还会出现偏差。这可能来自施工误 差，也可能源于环境差异，还可能是测量偏差。这种误差会影响结构的几何线形、改变结构 内力状态、甚至威胁结构施工安全。如何消除或修正这些误差，确保施工过程中的结构安全 稳定，力求最终成桥受力状态和线形基本接近理想状态，已经成为目前斜拉桥结构中的关键 问题。由于施工措施和施工监控方法不当而导致的各类事故国内外时有发生[1]。 斜拉桥的施工监控有开环控制、闭环控制和自适应控制三种方法[2]。兰墅大桥为弯塔斜 拉桥，因为施工过程应力转换极为复杂，导致其主梁支架的拆除步骤繁多，斜拉索张拉的次 序也极为重要，对结构的状态有很大影响。为了保证拉索张拉与支架拆除过程中的主梁安全， 采用修正的闭环控制理论对此桥进行施工监控。 由于存在结构状态误差和测量系统误差，随着施工进展误差会积累起来，必须进行及 时的纠正。但可以按优化原则（如最小二乘法），使结构状态接近结构最优状态。因为这种 纠正的措施和控制量的大小是由结构实际状态（计入误差）经反馈计算所确定，这就形成一 个闭环反馈系统，就称闭环控制，由于误差的引入也称随机性控制。适合受力体系复杂的桥 梁结构。如加拿大的安纳西斯桥、日本的横滨海湾大桥、东神户大桥、上海的南浦大桥和杨 浦大桥、广东的崖门大桥均采用了闭环控制的思路[1],[3]。 2、兰墅大桥施工监控的方法 兰墅大桥采用的施工控制方法结合了上述控制方法的优点，并提出了改进。其施工监 控框图如图 1 所示，主要由四大系统构成：①结构阶段施工分析系统，用以确定结构的理想 状态；②结构状态测量系统，至少要包括位移、应力和温度的测量；③结构状态判定系统， 即向前分析至成桥，观察其内力和位移是否被设计认同和接受；④施工措施决策系统，对误 差进行分析，包括误差识别和参数识别，提出消除和降低误差的措施；除测量系统为以计算 机为主要控制单元的电子硬件系统外，其他三部分均为以计算机软件为主要依据，结合专家 建议的软件系统。 施工监控的整个过程是借助于测量仪器、计算机，将人和信息联系起来的信息控制系 统。对现场数据进行1分析，在现有的内力和位移下到成桥的预测分析，用于观察结构在将 来成桥以后的结构状态，评估成桥结构的接受程度，它对于结构偏差的及早发现和调整以及 是否需要对原设计的合理成桥状态进行修正具有重要的指导意义。误差处理系统就是根据已 知的误差判定需要进行何种处理。就兰墅大桥而言，根据其施工的方式，在既有误差情况下 基金项目：建设部 2004 年科学技术项目计划-科技攻关项目(04-02-083)，深圳市科技计划项目 200315 作者简介：谭也平(1969-)，男，副教授，1996 年毕业于同济大学，工学博士。Etanyp@ 1 （砼容重、结构尺寸、砼收缩徐变及支架刚度等引起的），当内力、位移误差小于容许值， 不进行调整；当内力、位移误差大于容许值，通过调节索力来达到成桥的内力状态。 结构阶段施工分析系统 结构状态测量系统 。成桥索力确定（恒载、预应力、