連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)控制方法

陳培芳 張韜

摘 要：連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁在實際生活中獲得了廣泛的應(yīng)用，如何通過測算連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工結(jié)構(gòu)預(yù)拱度誤差以達到控制橋梁結(jié)構(gòu)的目的，是很有意義的研究課題。本文基于誤差控制灰度系統(tǒng)理論，用系統(tǒng)建模的方法對預(yù)拱度和標高誤差進行了測算和分析，進而對橋梁結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計。經(jīng)工程項目實踐證明，這種方法具有一定的科學性和準確性，具有很好的推廣價值。

關(guān)鍵詞：連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁;結(jié)構(gòu)控制;誤差控制灰度系統(tǒng)理論

中圖分類號：U448.23 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）07-0144-03

近年來，隨著我國綜合國力的增強和經(jīng)濟形勢的好轉(zhuǎn)，各類基礎(chǔ)建設(shè)工程項目相繼開始實施，其中高速鐵路、高速公路建設(shè)項目是其他各類工程項目的基礎(chǔ)和紐帶，占據(jù)著優(yōu)先和重點發(fā)展的地位。這“兩路”的建設(shè)自然離不開橋梁，只有通過橋梁才能跨越各種“障礙”，我國的橋梁工程建設(shè)由此更加如火如荼地開展起來。有學者研究指出，當前我國橋梁建設(shè)向著跨徑不斷增大、類型越來越豐富、結(jié)構(gòu)越來越輕型化、更加注重美學和環(huán)保的方向持續(xù)發(fā)展，并且結(jié)構(gòu)形式涵蓋梁式橋、拱式橋、斜拉橋和懸索橋等[1]。

在當前橋梁建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)橋梁越來越受到重視，開工建設(shè)的項目越來越多。相比于傳統(tǒng)的混凝土橋梁，鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有很大的優(yōu)勢，比如結(jié)構(gòu)更加輕巧、建設(shè)周期更加短、結(jié)構(gòu)越來越穩(wěn)定、安全性能比較高等[2]。在鋼結(jié)構(gòu)橋梁得到廣泛應(yīng)用的同時，如何做好結(jié)構(gòu)控制，是一個很重要的課題。

本文結(jié)合具體工程項目背景，研究了誤差控制灰度系統(tǒng)理論在連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)控制中的應(yīng)用，以期為相關(guān)工程提供理論借鑒。

1 連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁簡介

連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁是大跨徑橋梁建設(shè)中常用的一種結(jié)構(gòu)體系，主要應(yīng)用在跨徑在100～300m的設(shè)計需求中[3]。這種結(jié)構(gòu)橋梁綜合了連續(xù)梁橋和T型鋼結(jié)構(gòu)橋的受力特點，主梁為連續(xù)梁體，并與橋墩固結(jié)，形成墩梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)。連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋既保持了連續(xù)梁無伸縮縫、行車平順的特點，又具有T型鋼結(jié)構(gòu)不設(shè)支座、無需體系轉(zhuǎn)換的優(yōu)點，便于施工。典型的連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋有廣東虎門大橋輔航道橋、挪威Stolma橋等，如圖1所示。

連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁在設(shè)計和施工過程中，隨著跨徑的增大，要使結(jié)構(gòu)的成橋線形滿足受力要求，就必須對橋梁結(jié)構(gòu)進行有效的控制。

連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的結(jié)構(gòu)控制涉及兩方面問題：一方面是正確計算結(jié)構(gòu)的施工預(yù)拱度，這在工程實踐中多根據(jù)施工順序?qū)Y(jié)構(gòu)進行正裝計算和倒裝計算后得出;另一方面是對施工結(jié)構(gòu)的預(yù)拱度誤差進行控制和調(diào)整，這在工程實踐中多采用對應(yīng)的數(shù)學算法對施工誤差進行測量、估計后進行相應(yīng)計算。關(guān)于連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)的施工預(yù)拱度計算，目前有很多成熟的計算和測量方法;而關(guān)于后者的研究，目前成果不多。本文著眼于后者，即測算連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工結(jié)構(gòu)預(yù)拱度誤差，并對其進行控制開展研究，以期達到控制橋梁結(jié)構(gòu)的目的。

2 誤差控制灰度系統(tǒng)理論概述

誤差控制灰度系統(tǒng)理論是現(xiàn)代控制工程中的一種反饋控制典型算法，基于整體進程分階段處理的思想，通過對研究對象建立一階、單變量的微分方程數(shù)學模型，利用模型獲得灰度預(yù)測值，與實測值之間進行比較得出誤差，通過對誤差進行分析來控制下一階重要變量的調(diào)整。

有學者研究指出，這種過程控制的算法適用于大跨度連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的結(jié)構(gòu)控制[4]。利用這種算法進行橋梁結(jié)構(gòu)控制的流程如圖2所示。

3 工程背景

本文基于誤差控制灰度系統(tǒng)理論選取某市某連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁進行結(jié)構(gòu)控制分析。該橋梁雙向三車道標準設(shè)計，設(shè)計載荷為汽-超20、掛-120，具體參數(shù)見表1。

4 基于灰度系統(tǒng)理論進行結(jié)構(gòu)控制

該型連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁單幅鋼構(gòu)用掛籃分28段對稱懸臂澆筑，跨中合攏段在吊架上現(xiàn)澆，邊跨現(xiàn)澆段在落地支架上澆筑。該型橋梁的結(jié)構(gòu)控制，主要包括箱梁的標高及控制截面應(yīng)力等，以實測參數(shù)預(yù)測施工預(yù)拱度，根據(jù)各梁段立模標高，確保成橋線型符合設(shè)計要求。

根據(jù)最后合攏資料，1號墩與2號墩之間，合攏區(qū)兩懸臂端之間相對高差1.3cm;2號墩與3號墩之間，合攏區(qū)兩懸臂端之間相對高差1.5cm;3號墩與4號墩之間，合攏區(qū)兩懸臂端之間相對高差0.6cm。

5 結(jié)論

從本項目的實踐經(jīng)驗來看，誤差控制灰度系統(tǒng)理論對于測算連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工結(jié)構(gòu)預(yù)拱度誤差、基于減小誤差進行結(jié)構(gòu)控制具有較好的效果，值得在工程實踐中進一步推廣。

參考文獻：

[1]劉曉軍. 論我國橋梁建設(shè)基本發(fā)展狀況與走向[J]. 四川建材， 2017（5）.

[2]王文榮. 鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工管理及質(zhì)量控制措施[J]. 公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版， 2018， 000（011）：P.30-31.

[3]陳明憲. 湖南橋梁建造技術(shù)的新成就[C]// 中國土木工程學會橋梁及結(jié)構(gòu)工程分會年會. 2002.

[4]張永水， 顧安邦. 灰度系統(tǒng)理論在連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制中的應(yīng)用[J]. 公路， 2001（6）：42-44..