基于灰色理论的悬浇连续梁施工挠度分析与预测

基于灰色理论的悬浇连续梁施工挠度分析与预测

陈雅南

中交三航局交建分公司上海201900

摘要：为了保证预应力混凝土连续梁桥在施工过程中结构的安全性和可靠性，桥梁线形状和受力的实际形状符合设计规范和标准。有必要采用灰度理论来研究预应力连续梁桥的施工监测。本文将针对灰色预测控制系统在基本原理，灰色预测模型实际的步骤，检验的方法等采取分析和讨论。下面以徐湾大桥为例，建立了多个灰色模型，用于分析预应力箱梁不同控制段的实际位移数据。预测施工过程中桥梁位移和线形的变化，并测试模型的准确性。结果显示：灰度嵌入理论在预应力连续梁桥施工监测中的应用具有重要意义。

关键词：桥梁工程；施工监控；灰色系统理论；连续箱梁桥；线形控制

引言

预应力混凝土连续梁桥施工方法有多种形式，其中之一是自架设系统施工方法。悬臂浇铸和悬臂组装是两种最常用的施工方法。此外，悬臂施工是一个相对复杂的长期建设项目，同时在结构体系改造过程中，所有施工环节的受力都是根据结构的体系、荷载的作用和约束的条件变化而随之发生变化的。为此，进行桥梁施工的过程中，就需要针对桥梁的具体反应（应力、线型）采取全面的施工管控，从各种各样出现的偏差参数中将实际的状态采取实时地识别、调整和预测，保障施工过程中结构的安全和可靠性，让桥面受力状态和线型更加地符合设计的标准和要求。

桥梁施工监测的主要目的是确保施工的准确运行，如结构模拟计算分析，参数识别，模型修正和现场监测。确保桥梁的应力状态和对齐符合设计标准和要求，以确保桥梁能够正常，安全地运行。预应力混凝土梁桥施工监测有两种：变形监控和内力监控。变形监测还意味着严格控制每个区段中箱梁的横向偏移和垂直偏转。如果出现偏差或者偏差很大，此时就需要停止作业，将实际的偏差采取分析，同时调整好方法，给下一个环节的施工提供基础的保障。目前，桥梁施工的方法和控制的理论有：识别设计参数，灰色系统理论，最小二乘法等。但是，由于桥梁施工在控制过程中是很复杂的，容易出现很多的问题，就需要针对误差采取及时地分析和调整，确保预测的准确性。本文将分析悬吊现浇桥梁施工的关键技术，分析造成梁体形状的主要因素。

1连续梁桥施工监控中的灰度理论

灰色理论主要是来自上个世纪80年代，一般应用于数据贫信息控制和预测上。灰色系统理论主要以灰色关联空间为分析基础，以原始序列和现有信息为基础，采用灰色过程采用数据处理方法。其中，灰色模型构建为主模型系统，实现了预测系统未来发展的方法。灰色系统理论中一个非常重要的特征是“数据建模少”。

2工程概况及施工监控体系

该桥有四个主跨，包括56m64m和72m预应力混凝土连续梁桥。梁桥主要采用单箱单室直板改变截面，底部宽度为6.7m，箱梁顶部宽度为12m。除了直跨部分，通常使用全框架支架结构，其余梁桥主要由对称悬臂构成。

桥梁结构设计的过程中，所涉及的参数，施工的方法和施工的工序等，都是决定了施工的温度、施工的测量以及荷载能力上。在桥梁施工过程中，结构的实际变化和设计的状态容易出错。这种误差是积累而成的，如果出现误差不及时地处理就会造成严重的影响，会给成桥在内力和线形上造成合龙不顺的情况。为此，施工监测，及时采用桥梁施工控制方法和理论，对连续梁桥施工进行严格调整和控制。一方面，有必要将施工方法中各理论的计算结合起来，得到各施工阶段参数的理论计算值；另一方面，在施工过程中，应精确测量主梁线形状，同时，对于施工过程中休闲的理论和实际误差结果，要采取科学合理的控制和调整方法。下面图1是具体的流程。

3施工监控的主要内容

3.1预应力混凝土连续梁桥悬浇施工的误差影响因素

预应力混凝土连续梁桥悬挂施工存在若干误差：桥梁施工期间的临时载荷，包括临时机械设备;混凝土在配比和弹性模量上不准确等；梁段的重量出现误差；混凝土参与受力龄期的影响；混凝土收缩参数引起的应力重；浇筑过程中出现的温度变化；施工挂篮的弹性和非弹性变形；人工作业造成的梁体顶部不平整；侧跨现浇支架基础的压缩变形；整平机轨道出现的误差等原因。根据上述误差，有必要确保预应力混凝土连续梁桥施工过程中结构的稳定性。针对应力采取控制，结构变形进行管控，同时要将变形控制作为主体，将梁体的关键截面以及各梁段施工前后的轴线和标高采取严格地控制，另外，要时刻对材料应力发展的现状有所关注。

3.2预应力混凝土连续梁桥悬浇施工的监控内容

超导混凝土连续梁桥悬挂施工的主要内容是：在施工初期，现场进行实际参数测试，现场实时控制分析，实时监控。在现场实时控制分析过程中，主要识别和纠正施工中的误差和计算参数。

在本桥施工控制中主梁线形是工程中的重点之一，主要是采用现场实时监测和实时计算对出现的误差给予及时地调整，将施工的主梁立模标高和施工预拱度进行科学、合理的明确，保证桥线和合龙能够顺利地完成。在控制的实时计算中，有必要进行初步调查，分析和反馈工作，以便准确计算各种计算的参数。为了满足实际的挠度预测和垂直模型的提升。另外，进行梁段悬臂施工的每一个环节，都要对立模标高采取严格地测定，同时将挂篮变形采取监控，防止标高有误差的问题。如果实际高程偏离预测值，则必须结合精度要求，对其进行分析，并及时调整下一个梁截面的高程如果误差值很大，则需要停止操作以进行调整，以防止波束波形出现明显的波形转动。另一方面，使用现场压力进行实时分析和测试，并详细了解每个施工阶段结构的实际应力。同时，对部分力进行观察，并对施工控制的理论计算结果进行对比分析。进而构建成一套应力预警的机制，出现问题及时地处理和采取补救措施，确保施工的质量和安全。

4梁顶平整度及梁体线形控制

4.1梁顶平整度控制

梁顶的平整度控制其中有：桥面横向六面排水坡的平整度以及节段接缝处的平整度的控制。

桥面横向六面排水坡的平整度控制主要在进行混凝土浇筑前和后，要严格地按照监控的数据和设计进行施工，在边坡点上将桥面高程的角钢采取支撑设计，来保证角钢的位置不出现下沉，却把稳定性，同时针对各个边坡点高程采取精确地控制，六面斜面的表面用浆料接收小车处理。关节接头处的平直度控制是构造过程的一部分，容易被忽视。所以就会造成梁端出现过高或者过低的情况，造成接缝处形成波浪状。进行节段浇注前，首先要将模板立模标高采取复核，与此同时针对上一节的端头采取凿毛处理。另外，避免混凝土结硬后造成接缝处水泥太薄，就需要在接缝处的竖向和纵向对其凿毛20～30cm、5～10cm。然后，将浆料输送到小车进行定位；混凝土浇筑完成后针对梁顶标高采取确认，具体的流程是：实测环节→调整→复测→再调整→精调。最后的步骤就是将利用刮尺和靠尺采取多次的抹面。

4.2立模标高设置

要想让结构实现设计时的最佳效果，就需要针对结构采取预先的计算，同时结合施工各个环节中的变味和内力，确定每个施工阶段的结构线形状。进行施工过程中，通常会使用到误差分析、前进分析、倒退分析这三种，还可以将三者进行有机地结合，针对结构采取跟踪和实时地控制。在完成结构分析之后，确定梁截面的高度。另外，使用线形控制理论值可以对施工起到指导的作用，首先要按照施工的工序，同时，综合考虑的影响，包括参数识别校正方法，预测控制方法等。下面是各梁段预拱度设置(包含挂篮变形)如图2所示。

4.3梁体线形控制与成果

在桥梁施工过程中，可分为：根据控制与否：可控阶段与不可控阶段。其中可控阶段是进行施工前和施工后针对结构造成的偏差，要进行控制措施有效地调整施工；不可抗阶段就是施工后针对结构的偏差无法采取调整。不可控施工阶段有连续梁桥施工。对于不可控阶段的施工，最重要的是施工前的准备工作，即施工现场的实际试验数据必须结合起来。然后利用参数识别修正以及误差反馈分析的方式，对施工的实际情况采取分析和预测，同时，通知组件安装的下一阶段，以确保在施工阶段调整可调变量。在实际操作中，我们需要注意以下重要内容：第一，线形监测管理体系和观测制度要提前采取构建和完善，将测量的准确度提高，同时针对平面和高程测量系统要进行检查并及时地修正；第二，针对施工中的每一个环节要进行跟踪和监测，各变坡点标高采取现场复核及时地调整；第三，将参数识别和误差反馈分析提前做好，将实际的参数、荷载参数、温度等数值采取确定；第四，要按照“施工→监测判断→修正→预告→施工”该过程使用线性控制，通过预测控制方法和参数识别校正方法。

结语

预应力连续箱梁桥悬臂施工过程是相对不太稳定的一个施工过程，被称作灰色的过程。文本结合了实际的案例进行了分析，分析得出一系列的预拱度数据和现场施工监测数据，灰色理论用于同时构建多个灰色模型。对模型的精准度采取了严格地检验。根据成桥的结果表明：实际预测的结果和测量的结果一致，成桥的梁线形比较平整和顺畅，大大满足了设计的要求和标准。实践证明，在预应力混凝土连续梁施工过程中，灰度预测理论不仅用于控制位移的实际状态，还用于控制结构高程。同时结构也达到了控制的状态，给施工提供了基础的保障，在实际应用上可以大力的推广和使用。

参考文献

［1］韩大建，苏成，邓江．崖门大桥施工过程中的参数识别与调整措施．桥梁建设，2003(1):35－37．

［2］刘名君，曾永平，戴胜勇，等．客运专线无砟轨道悬臂浇注连续梁线形控制探讨．2008中国高速铁路桥梁技术国际交流会．北京:中国铁道出版社，2008．

［3］曾明辉,杜晓明.灰色预测在预应力连续梁桥施工监控中的应用[J].山西建筑,2011,37(6):140-141.

［4］高宝梅．高速铁路悬浇连续梁线形偏差成因分析与对策．城市路桥与防洪，2011(3):84－86.