雙拱塔斜拉橋施工控制

范宇新　曾德榮

【摘要】荔波官塘大橋為雙圓環(huán)獨塔斜拉橋，其結(jié)構(gòu)復雜，施工監(jiān)控難度大。本文介紹了該橋的仿真計算，現(xiàn)場實測，參數(shù)識別，索力調(diào)整等內(nèi)容，簡單闡述了卡爾曼濾波法在施工控制中的運用，并給出了該橋施工控制所取得的有關(guān)成果。

【關(guān)鍵詞】斜拉橋；施工控制；索力

1. 工程概況

（1）荔波縣官塘大橋位處荔波縣城區(qū)東面，樟江大橋下游800m官塘大道上，是連接荔波縣城時來壩片區(qū)與老城區(qū)的重要橋梁。橋長180m，橋梁起點樁號K0+030.5，終點樁號K0+210.5?？鐝讲贾脼?5+85m雙拱式獨塔雙索面PC雙主梁式斜拉橋（無引橋）。橋梁設(shè)計等級為公路-Ⅰ級，橋面總寬32m，雙向四車道。

（2）主梁采用C55混凝土，為實體雙主梁截面。全橋采用等高度截面，截面高度均為2.24m（主梁中心線處）。標準截面縱向每隔8m設(shè)一道橫隔板。橋面劃分為8個施工梁段，標準節(jié)段長8m，合龍段長2m，采用后支點掛籃懸澆施工。主塔為Q345D級鋼結(jié)構(gòu)，截面輪廓尺寸為3200×2500mm（橫橋向×順橋向），鋼箱壁厚J0-J2段為40mm，其余段均為30mm。鋼塔施工采用節(jié)段懸臂拼裝。全橋共設(shè)置2×9根水平索和4×9根斜拉索。橋梁的總體布置見圖1。

圖1橋梁立面布置圖2. 斜拉橋施工控制的一般方法

2.1事后調(diào)整控制法。事后調(diào)整控制法是指在施工過程中，當發(fā)現(xiàn)已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)與設(shè)計要求不符時，可以通過一定補救措施對其進行調(diào)整，使之達到設(shè)計要求的方法。但是這種方法僅適用于那些結(jié)構(gòu)內(nèi)力與線性能夠調(diào)整的特殊情況，斜拉橋可算是其中的一種。

2.2預(yù)測控制法。預(yù)測控制法是指在全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和施工所要達到的目標后，對結(jié)構(gòu)的每一個施工節(jié)段形成前后的狀態(tài)進行預(yù)測，使施工沿著預(yù)定的軌道進行，直至施工階段順利完成的方法。這種方法適用于所有類型的橋梁，那些對已成結(jié)構(gòu)的狀態(tài)具有不可調(diào)整性的橋梁，其施工控制必須采用此種方法。如預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋采用懸臂施工時，其已成節(jié)段的狀態(tài)是無法進行調(diào)整的，只能對待施工的節(jié)段狀態(tài)進行調(diào)整。由此可見，預(yù)測控制法是橋梁施工控制的主要方法。

2.3根據(jù)官塘大橋結(jié)構(gòu)和施工方法的特點，本橋采用事后調(diào)整法和預(yù)測控制法相結(jié)合，遵循“預(yù)測——施工——實測——對比——調(diào)整——預(yù)測”的方法系統(tǒng)的對其進行施工控制。

3. 施工控制的工作內(nèi)容

3.1官塘大橋施工控制的工作內(nèi)容主要有一下四點。

（1）施工過程的仿真計算，目的是得到施工過程中全橋的理論數(shù)據(jù)。

（2）施工過程的現(xiàn)場監(jiān)測，目的是得到施工過程中全橋的實測數(shù)據(jù)。

（3）施工過程的參數(shù)識別，在（1）和（2）所獲取的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上即可對大橋的有關(guān)參數(shù)進行識別得到每一施工階段的標高和索力。

（4）施工過程的索力調(diào)整。

圖2全橋模型圖3.2施工過程的仿真計算。

（1）官塘大橋的仿真計算采用的是Midas-Civil結(jié)構(gòu)計算軟件建立的有限元模型，主要是依據(jù)設(shè)計院所提供的圖紙，并在適當?shù)牡胤竭M行了必要的簡化。在建模過程中，考慮到劃分網(wǎng)格的便利和以后觀察結(jié)果的需要對模型的塊體進行了合理的劃

（2）將結(jié)構(gòu)劃分為183個平面梁單元， 217個節(jié)點。其中主梁96個單元，塔座6個單元，主塔48 個單元，斜拉索27個單元用拉索單元模擬，橋墩6個單元。塔座與橋墩固結(jié)。掛籃利用軟件中的掛籃系統(tǒng)模擬，每套掛籃劃分為2個單元。在原已有結(jié)構(gòu)分析計算的基礎(chǔ)上，采用三維實體單元對結(jié)構(gòu)的細節(jié)進行了真實的模擬按照施工和設(shè)計所確定的施工工序以及設(shè)計所提供的基本參數(shù)，對施工過程進行了實時仿真計算，由此得到相對詳精確、詳盡和可靠的分析結(jié)果和控制數(shù)據(jù)。

3.3施工過程的現(xiàn)場監(jiān)測。為了隨時掌握在施工過程中的主梁和索塔的實際應(yīng)力、位移、斜拉索的索力，檢驗和指導結(jié)構(gòu)計算，就必須在施工的過程中埋置應(yīng)力傳感器、拉索中的拉力傳感器，設(shè)置位移觀測點。但在考慮這些元件的布設(shè)位置時，同時注意到今后全橋測試也能夠應(yīng)用。索力、應(yīng)力、溫度和位移觀測一般應(yīng)同時進行，即是說每次都要將所有的可測點進行觀測，并且是定時（在溫度相對穩(wěn)定的時刻，即如日出之前的早晨7點～9點，進行測試）測量，形成一套完整的觀測資料。

3.4施工過程的參數(shù)識別。由于設(shè)計時所采用的許多設(shè)計參數(shù)，如材料的彈性模量、結(jié)構(gòu)自重、混凝土收縮徐變參數(shù)等與實際工程中所表現(xiàn)出來的參數(shù)不完全一致，以及施工中存在的各種誤差都會導致施工過程中主梁標高、斜拉索索力偏離設(shè)計目標，而且會隨著斜拉索懸臂的不斷延伸而逐漸累積，如果不加以及時有效的控制和調(diào)整，最終會造成合攏困難，影響成橋后的內(nèi)力和線形。為消除因設(shè)計參數(shù)取值的不確切所引起的施工中設(shè)計與實際的不一致性，在施工過程中應(yīng)采用最小二乘法和自適應(yīng)卡爾曼濾波法對這些參數(shù)進行識別和調(diào)整。

4.1卡爾曼濾波法。本工程采用卡爾曼濾波法進行偏差的處理和索力調(diào)整?？柭鼮V波法類似一次張拉法，但當前階段的張拉力不是原來的計算索力，而是根據(jù)變位的實測數(shù)值經(jīng)過濾波和反饋控制計算后給出的索力修正值。它把梁的擾度X看作隨機狀態(tài)矢量，索力U作為外加控制矢量，通過適當?shù)倪x擇索力以控制最后梁端或塔頂位置達到某一指定值δ。因此，它對位置的控制是絕對的，對于索力的控制則是在滿足設(shè)計位置的基礎(chǔ)上，以結(jié)構(gòu)內(nèi)能為最小條件下的最優(yōu)。

4.2索力測試。測試方法。 本橋采用微振法對索力進行實測，該法測試速度快、設(shè)備簡單，綜合誤差可控制在5%以下。

微振法是通過測定拉索的自振頻率，由下式計算索力：

T=4W1gl2〔fn1n〕2=4W1gl2F2

式中： T——索力（N）

W——單位索長的重量（Kg/m）

fn——索的第n階自振頻率（Hz）

l——索的計算長度（m）

n——索自振頻率階數(shù)

g——重力加速度（9.81m/s2）

F——索自振基頻

由于待測斜拉索數(shù)量多、索力大、并有多種規(guī)格， 因此擬采用微振法（也稱弦振法）進行測試， 以滿足對現(xiàn)場索力測定快速、準確的要求。

4.3索力對比分析。

（1）本橋的仿真計算采用的是Midas-Civil結(jié)構(gòu)計算軟件建立的有限元模型，以設(shè)計成橋索力為合理成橋索力的目標值，用倒拆——正裝迭代法反復調(diào)試確定初始張拉索力，最終計算成橋索力與設(shè)計索力如表1、表2。

（2）經(jīng)過一次調(diào)索后實測索力與設(shè)計索力見表3、表4。

（3）索力最大差值發(fā)生在水平索上游側(cè)Z4，大于設(shè)計索力225KN，偏大4.64%，小于設(shè)計要求5%的容許偏差值。

5. 結(jié)論

（1）針對官塘大橋的施工工藝，以有限元理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用土木工程專用的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計軟件MIDAS-Civil建立全橋模擬分析模型。并對斜拉橋施工控制的分析方法進行了一定闡述。

（2）運用事后調(diào)整法和預(yù)測控制法相結(jié)合，遵循“預(yù)測——施工——實測——對比——調(diào)整——預(yù)測” 的方法，把仿真計算、施工、測量、參數(shù)識別、誤差修正有機的結(jié)合起來，有效的控制索力和標高及主梁應(yīng)力，并能及時的修正各階段的誤差，避免誤差積累最終獲得了較好的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)和主梁線形。

參考文獻

[1]向中富.橋梁施工控制技術(shù)（第1版）[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]陳湛榮.混凝土斜拉橋仿真計算與施工控制[碩士學位論文].重慶交通大學，2008.

[3]徐君蘭.大跨徑橋梁施工控制[M].人民交通.

[4]邵旭東.橋梁工程（第1版）[M]. 北京：人民交通出版社，2001.

[5]王成發(fā).斜拉橋成橋索力的探討及施工過程分析[碩士學位論文].長安大學，2008.endprint

【摘要】荔波官塘大橋為雙圓環(huán)獨塔斜拉橋，其結(jié)構(gòu)復雜，施工監(jiān)控難度大。本文介紹了該橋的仿真計算，現(xiàn)場實測，參數(shù)識別，索力調(diào)整等內(nèi)容，簡單闡述了卡爾曼濾波法在施工控制中的運用，并給出了該橋施工控制所取得的有關(guān)成果。

【關(guān)鍵詞】斜拉橋；施工控制；索力

1. 工程概況

（1）荔波縣官塘大橋位處荔波縣城區(qū)東面，樟江大橋下游800m官塘大道上，是連接荔波縣城時來壩片區(qū)與老城區(qū)的重要橋梁。橋長180m，橋梁起點樁號K0+030.5，終點樁號K0+210.5。跨徑布置為85+85m雙拱式獨塔雙索面PC雙主梁式斜拉橋（無引橋）。橋梁設(shè)計等級為公路-Ⅰ級，橋面總寬32m，雙向四車道。

（2）主梁采用C55混凝土，為實體雙主梁截面。全橋采用等高度截面，截面高度均為2.24m（主梁中心線處）。標準截面縱向每隔8m設(shè)一道橫隔板。橋面劃分為8個施工梁段，標準節(jié)段長8m，合龍段長2m，采用后支點掛籃懸澆施工。主塔為Q345D級鋼結(jié)構(gòu)，截面輪廓尺寸為3200×2500mm（橫橋向×順橋向），鋼箱壁厚J0-J2段為40mm，其余段均為30mm。鋼塔施工采用節(jié)段懸臂拼裝。全橋共設(shè)置2×9根水平索和4×9根斜拉索。橋梁的總體布置見圖1。

圖1橋梁立面布置圖2. 斜拉橋施工控制的一般方法

2.1事后調(diào)整控制法。事后調(diào)整控制法是指在施工過程中，當發(fā)現(xiàn)已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)與設(shè)計要求不符時，可以通過一定補救措施對其進行調(diào)整，使之達到設(shè)計要求的方法。但是這種方法僅適用于那些結(jié)構(gòu)內(nèi)力與線性能夠調(diào)整的特殊情況，斜拉橋可算是其中的一種。

2.2預(yù)測控制法。預(yù)測控制法是指在全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和施工所要達到的目標后，對結(jié)構(gòu)的每一個施工節(jié)段形成前后的狀態(tài)進行預(yù)測，使施工沿著預(yù)定的軌道進行，直至施工階段順利完成的方法。這種方法適用于所有類型的橋梁，那些對已成結(jié)構(gòu)的狀態(tài)具有不可調(diào)整性的橋梁，其施工控制必須采用此種方法。如預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋采用懸臂施工時，其已成節(jié)段的狀態(tài)是無法進行調(diào)整的，只能對待施工的節(jié)段狀態(tài)進行調(diào)整。由此可見，預(yù)測控制法是橋梁施工控制的主要方法。

2.3根據(jù)官塘大橋結(jié)構(gòu)和施工方法的特點，本橋采用事后調(diào)整法和預(yù)測控制法相結(jié)合，遵循“預(yù)測——施工——實測——對比——調(diào)整——預(yù)測”的方法系統(tǒng)的對其進行施工控制。

3. 施工控制的工作內(nèi)容

3.1官塘大橋施工控制的工作內(nèi)容主要有一下四點。

（1）施工過程的仿真計算，目的是得到施工過程中全橋的理論數(shù)據(jù)。

（2）施工過程的現(xiàn)場監(jiān)測，目的是得到施工過程中全橋的實測數(shù)據(jù)。

（3）施工過程的參數(shù)識別，在（1）和（2）所獲取的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上即可對大橋的有關(guān)參數(shù)進行識別得到每一施工階段的標高和索力。

（4）施工過程的索力調(diào)整。

圖2全橋模型圖3.2施工過程的仿真計算。

（1）官塘大橋的仿真計算采用的是Midas-Civil結(jié)構(gòu)計算軟件建立的有限元模型，主要是依據(jù)設(shè)計院所提供的圖紙，并在適當?shù)牡胤竭M行了必要的簡化。在建模過程中，考慮到劃分網(wǎng)格的便利和以后觀察結(jié)果的需要對模型的塊體進行了合理的劃

（2）將結(jié)構(gòu)劃分為183個平面梁單元， 217個節(jié)點。其中主梁96個單元，塔座6個單元，主塔48 個單元，斜拉索27個單元用拉索單元模擬，橋墩6個單元。塔座與橋墩固結(jié)。掛籃利用軟件中的掛籃系統(tǒng)模擬，每套掛籃劃分為2個單元。在原已有結(jié)構(gòu)分析計算的基礎(chǔ)上，采用三維實體單元對結(jié)構(gòu)的細節(jié)進行了真實的模擬按照施工和設(shè)計所確定的施工工序以及設(shè)計所提供的基本參數(shù)，對施工過程進行了實時仿真計算，由此得到相對詳精確、詳盡和可靠的分析結(jié)果和控制數(shù)據(jù)。

3.3施工過程的現(xiàn)場監(jiān)測。為了隨時掌握在施工過程中的主梁和索塔的實際應(yīng)力、位移、斜拉索的索力，檢驗和指導結(jié)構(gòu)計算，就必須在施工的過程中埋置應(yīng)力傳感器、拉索中的拉力傳感器，設(shè)置位移觀測點。但在考慮這些元件的布設(shè)位置時，同時注意到今后全橋測試也能夠應(yīng)用。索力、應(yīng)力、溫度和位移觀測一般應(yīng)同時進行，即是說每次都要將所有的可測點進行觀測，并且是定時（在溫度相對穩(wěn)定的時刻，即如日出之前的早晨7點～9點，進行測試）測量，形成一套完整的觀測資料。

3.4施工過程的參數(shù)識別。由于設(shè)計時所采用的許多設(shè)計參數(shù)，如材料的彈性模量、結(jié)構(gòu)自重、混凝土收縮徐變參數(shù)等與實際工程中所表現(xiàn)出來的參數(shù)不完全一致，以及施工中存在的各種誤差都會導致施工過程中主梁標高、斜拉索索力偏離設(shè)計目標，而且會隨著斜拉索懸臂的不斷延伸而逐漸累積，如果不加以及時有效的控制和調(diào)整，最終會造成合攏困難，影響成橋后的內(nèi)力和線形。為消除因設(shè)計參數(shù)取值的不確切所引起的施工中設(shè)計與實際的不一致性，在施工過程中應(yīng)采用最小二乘法和自適應(yīng)卡爾曼濾波法對這些參數(shù)進行識別和調(diào)整。

4.1卡爾曼濾波法。本工程采用卡爾曼濾波法進行偏差的處理和索力調(diào)整?？柭鼮V波法類似一次張拉法，但當前階段的張拉力不是原來的計算索力，而是根據(jù)變位的實測數(shù)值經(jīng)過濾波和反饋控制計算后給出的索力修正值。它把梁的擾度X看作隨機狀態(tài)矢量，索力U作為外加控制矢量，通過適當?shù)倪x擇索力以控制最后梁端或塔頂位置達到某一指定值δ。因此，它對位置的控制是絕對的，對于索力的控制則是在滿足設(shè)計位置的基礎(chǔ)上，以結(jié)構(gòu)內(nèi)能為最小條件下的最優(yōu)。

4.2索力測試。測試方法。 本橋采用微振法對索力進行實測，該法測試速度快、設(shè)備簡單，綜合誤差可控制在5%以下。

微振法是通過測定拉索的自振頻率，由下式計算索力：

T=4W1gl2〔fn1n〕2=4W1gl2F2

式中： T——索力（N）

W——單位索長的重量（Kg/m）

fn——索的第n階自振頻率（Hz）

l——索的計算長度（m）

n——索自振頻率階數(shù)

g——重力加速度（9.81m/s2）

F——索自振基頻

由于待測斜拉索數(shù)量多、索力大、并有多種規(guī)格， 因此擬采用微振法（也稱弦振法）進行測試， 以滿足對現(xiàn)場索力測定快速、準確的要求。

4.3索力對比分析。

（1）本橋的仿真計算采用的是Midas-Civil結(jié)構(gòu)計算軟件建立的有限元模型，以設(shè)計成橋索力為合理成橋索力的目標值，用倒拆——正裝迭代法反復調(diào)試確定初始張拉索力，最終計算成橋索力與設(shè)計索力如表1、表2。

（2）經(jīng)過一次調(diào)索后實測索力與設(shè)計索力見表3、表4。

（3）索力最大差值發(fā)生在水平索上游側(cè)Z4，大于設(shè)計索力225KN，偏大4.64%，小于設(shè)計要求5%的容許偏差值。

5. 結(jié)論

（1）針對官塘大橋的施工工藝，以有限元理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用土木工程專用的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計軟件MIDAS-Civil建立全橋模擬分析模型。并對斜拉橋施工控制的分析方法進行了一定闡述。

（2）運用事后調(diào)整法和預(yù)測控制法相結(jié)合，遵循“預(yù)測——施工——實測——對比——調(diào)整——預(yù)測” 的方法，把仿真計算、施工、測量、參數(shù)識別、誤差修正有機的結(jié)合起來，有效的控制索力和標高及主梁應(yīng)力，并能及時的修正各階段的誤差，避免誤差積累最終獲得了較好的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)和主梁線形。

參考文獻

[1]向中富.橋梁施工控制技術(shù)（第1版）[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]陳湛榮.混凝土斜拉橋仿真計算與施工控制[碩士學位論文].重慶交通大學，2008.

[3]徐君蘭.大跨徑橋梁施工控制[M].人民交通.

[4]邵旭東.橋梁工程（第1版）[M]. 北京：人民交通出版社，2001.

[5]王成發(fā).斜拉橋成橋索力的探討及施工過程分析[碩士學位論文].長安大學，2008.endprint

【摘要】荔波官塘大橋為雙圓環(huán)獨塔斜拉橋，其結(jié)構(gòu)復雜，施工監(jiān)控難度大。本文介紹了該橋的仿真計算，現(xiàn)場實測，參數(shù)識別，索力調(diào)整等內(nèi)容，簡單闡述了卡爾曼濾波法在施工控制中的運用，并給出了該橋施工控制所取得的有關(guān)成果。

【關(guān)鍵詞】斜拉橋；施工控制；索力

1. 工程概況

（1）荔波縣官塘大橋位處荔波縣城區(qū)東面，樟江大橋下游800m官塘大道上，是連接荔波縣城時來壩片區(qū)與老城區(qū)的重要橋梁。橋長180m，橋梁起點樁號K0+030.5，終點樁號K0+210.5?？鐝讲贾脼?5+85m雙拱式獨塔雙索面PC雙主梁式斜拉橋（無引橋）。橋梁設(shè)計等級為公路-Ⅰ級，橋面總寬32m，雙向四車道。

（2）主梁采用C55混凝土，為實體雙主梁截面。全橋采用等高度截面，截面高度均為2.24m（主梁中心線處）。標準截面縱向每隔8m設(shè)一道橫隔板。橋面劃分為8個施工梁段，標準節(jié)段長8m，合龍段長2m，采用后支點掛籃懸澆施工。主塔為Q345D級鋼結(jié)構(gòu)，截面輪廓尺寸為3200×2500mm（橫橋向×順橋向），鋼箱壁厚J0-J2段為40mm，其余段均為30mm。鋼塔施工采用節(jié)段懸臂拼裝。全橋共設(shè)置2×9根水平索和4×9根斜拉索。橋梁的總體布置見圖1。

圖1橋梁立面布置圖2. 斜拉橋施工控制的一般方法

2.1事后調(diào)整控制法。事后調(diào)整控制法是指在施工過程中，當發(fā)現(xiàn)已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)與設(shè)計要求不符時，可以通過一定補救措施對其進行調(diào)整，使之達到設(shè)計要求的方法。但是這種方法僅適用于那些結(jié)構(gòu)內(nèi)力與線性能夠調(diào)整的特殊情況，斜拉橋可算是其中的一種。

2.2預(yù)測控制法。預(yù)測控制法是指在全面考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和施工所要達到的目標后，對結(jié)構(gòu)的每一個施工節(jié)段形成前后的狀態(tài)進行預(yù)測，使施工沿著預(yù)定的軌道進行，直至施工階段順利完成的方法。這種方法適用于所有類型的橋梁，那些對已成結(jié)構(gòu)的狀態(tài)具有不可調(diào)整性的橋梁，其施工控制必須采用此種方法。如預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋采用懸臂施工時，其已成節(jié)段的狀態(tài)是無法進行調(diào)整的，只能對待施工的節(jié)段狀態(tài)進行調(diào)整。由此可見，預(yù)測控制法是橋梁施工控制的主要方法。

2.3根據(jù)官塘大橋結(jié)構(gòu)和施工方法的特點，本橋采用事后調(diào)整法和預(yù)測控制法相結(jié)合，遵循“預(yù)測——施工——實測——對比——調(diào)整——預(yù)測”的方法系統(tǒng)的對其進行施工控制。

3. 施工控制的工作內(nèi)容

3.1官塘大橋施工控制的工作內(nèi)容主要有一下四點。

（1）施工過程的仿真計算，目的是得到施工過程中全橋的理論數(shù)據(jù)。

（2）施工過程的現(xiàn)場監(jiān)測，目的是得到施工過程中全橋的實測數(shù)據(jù)。

（3）施工過程的參數(shù)識別，在（1）和（2）所獲取的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上即可對大橋的有關(guān)參數(shù)進行識別得到每一施工階段的標高和索力。

（4）施工過程的索力調(diào)整。

圖2全橋模型圖3.2施工過程的仿真計算。

（1）官塘大橋的仿真計算采用的是Midas-Civil結(jié)構(gòu)計算軟件建立的有限元模型，主要是依據(jù)設(shè)計院所提供的圖紙，并在適當?shù)牡胤竭M行了必要的簡化。在建模過程中，考慮到劃分網(wǎng)格的便利和以后觀察結(jié)果的需要對模型的塊體進行了合理的劃

（2）將結(jié)構(gòu)劃分為183個平面梁單元， 217個節(jié)點。其中主梁96個單元，塔座6個單元，主塔48 個單元，斜拉索27個單元用拉索單元模擬，橋墩6個單元。塔座與橋墩固結(jié)。掛籃利用軟件中的掛籃系統(tǒng)模擬，每套掛籃劃分為2個單元。在原已有結(jié)構(gòu)分析計算的基礎(chǔ)上，采用三維實體單元對結(jié)構(gòu)的細節(jié)進行了真實的模擬按照施工和設(shè)計所確定的施工工序以及設(shè)計所提供的基本參數(shù)，對施工過程進行了實時仿真計算，由此得到相對詳精確、詳盡和可靠的分析結(jié)果和控制數(shù)據(jù)。

3.3施工過程的現(xiàn)場監(jiān)測。為了隨時掌握在施工過程中的主梁和索塔的實際應(yīng)力、位移、斜拉索的索力，檢驗和指導結(jié)構(gòu)計算，就必須在施工的過程中埋置應(yīng)力傳感器、拉索中的拉力傳感器，設(shè)置位移觀測點。但在考慮這些元件的布設(shè)位置時，同時注意到今后全橋測試也能夠應(yīng)用。索力、應(yīng)力、溫度和位移觀測一般應(yīng)同時進行，即是說每次都要將所有的可測點進行觀測，并且是定時（在溫度相對穩(wěn)定的時刻，即如日出之前的早晨7點～9點，進行測試）測量，形成一套完整的觀測資料。

3.4施工過程的參數(shù)識別。由于設(shè)計時所采用的許多設(shè)計參數(shù)，如材料的彈性模量、結(jié)構(gòu)自重、混凝土收縮徐變參數(shù)等與實際工程中所表現(xiàn)出來的參數(shù)不完全一致，以及施工中存在的各種誤差都會導致施工過程中主梁標高、斜拉索索力偏離設(shè)計目標，而且會隨著斜拉索懸臂的不斷延伸而逐漸累積，如果不加以及時有效的控制和調(diào)整，最終會造成合攏困難，影響成橋后的內(nèi)力和線形。為消除因設(shè)計參數(shù)取值的不確切所引起的施工中設(shè)計與實際的不一致性，在施工過程中應(yīng)采用最小二乘法和自適應(yīng)卡爾曼濾波法對這些參數(shù)進行識別和調(diào)整。

4.1卡爾曼濾波法。本工程采用卡爾曼濾波法進行偏差的處理和索力調(diào)整?？柭鼮V波法類似一次張拉法，但當前階段的張拉力不是原來的計算索力，而是根據(jù)變位的實測數(shù)值經(jīng)過濾波和反饋控制計算后給出的索力修正值。它把梁的擾度X看作隨機狀態(tài)矢量，索力U作為外加控制矢量，通過適當?shù)倪x擇索力以控制最后梁端或塔頂位置達到某一指定值δ。因此，它對位置的控制是絕對的，對于索力的控制則是在滿足設(shè)計位置的基礎(chǔ)上，以結(jié)構(gòu)內(nèi)能為最小條件下的最優(yōu)。

4.2索力測試。測試方法。 本橋采用微振法對索力進行實測，該法測試速度快、設(shè)備簡單，綜合誤差可控制在5%以下。

微振法是通過測定拉索的自振頻率，由下式計算索力：

T=4W1gl2〔fn1n〕2=4W1gl2F2

式中： T——索力（N）

W——單位索長的重量（Kg/m）

fn——索的第n階自振頻率（Hz）

l——索的計算長度（m）

n——索自振頻率階數(shù)

g——重力加速度（9.81m/s2）

F——索自振基頻

由于待測斜拉索數(shù)量多、索力大、并有多種規(guī)格， 因此擬采用微振法（也稱弦振法）進行測試， 以滿足對現(xiàn)場索力測定快速、準確的要求。

4.3索力對比分析。

（1）本橋的仿真計算采用的是Midas-Civil結(jié)構(gòu)計算軟件建立的有限元模型，以設(shè)計成橋索力為合理成橋索力的目標值，用倒拆——正裝迭代法反復調(diào)試確定初始張拉索力，最終計算成橋索力與設(shè)計索力如表1、表2。

（2）經(jīng)過一次調(diào)索后實測索力與設(shè)計索力見表3、表4。

（3）索力最大差值發(fā)生在水平索上游側(cè)Z4，大于設(shè)計索力225KN，偏大4.64%，小于設(shè)計要求5%的容許偏差值。

5. 結(jié)論

（1）針對官塘大橋的施工工藝，以有限元理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用土木工程專用的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計軟件MIDAS-Civil建立全橋模擬分析模型。并對斜拉橋施工控制的分析方法進行了一定闡述。

（2）運用事后調(diào)整法和預(yù)測控制法相結(jié)合，遵循“預(yù)測——施工——實測——對比——調(diào)整——預(yù)測” 的方法，把仿真計算、施工、測量、參數(shù)識別、誤差修正有機的結(jié)合起來，有效的控制索力和標高及主梁應(yīng)力，并能及時的修正各階段的誤差，避免誤差積累最終獲得了較好的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)和主梁線形。

參考文獻

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