斜拉桥合理设计状态确定与施工控制

【摘要】： 在斜拉桥的成桥状态确定、施工状态确定以及施工控制方面虽然已有不少研究成果， 但在实际应用中仍存在许多问题，缺乏完整的方法。本文作者根据亲身参与的十余座斜拉 桥的研究工作经验，在这三个方面进行了研究，提出了一套较为完整的方法，并初步实现 了可视化的软件设计。 1.提出了以主梁应力为控制目标的斜拉桥合理成桥状态确定的分步算法，该方法的基 本思路为：①以主梁各控制截面在最不利荷载作用下的上、下缘最大最小应力作为控制条 件来确定主梁的“合理预加力”；②根据合理预加力以及其它设计要求配置好预应力后，确 定主梁成桥恒载弯矩“可行域”；③以主梁成桥恒载弯矩“可行域”作为约束，综合考虑索 力的均匀性、主塔弯曲受力以及边墩与辅助墩反力等要求，以成桥索力作为变量，建立一 个优化模型；④求解代化问题，得到合理成桥状态。 2.提出了确定斜拉桥的合理施工状态的正装迭代法，该方法基本思路为：先假定一组 控制张拉索力，按正装计算得到一个成桥状态，将该成桥状态与事先定好的合理成桥状态 比较，按最小二乘法原理使两个成桥状态相差最小，以此来修正控制张拉索力，再进行新 的一轮正装计算，直至收敛为止。该方法只需作正装计算，且将不闭合原因造成的影响通 过最小二乘法原理减小到最低限度。该方法的优点：1）其它方法一般都需要倒拆计算过程， 本方法只要做正装计算，大大简化了计算输入数据；2）本方法回避了不闭合问题，虽然所 获得的成桥状态与理想成桥状态有差异，但通过优化（最小二乘法），两者非常逼近，一般 完全满足工程要求；3）该方法还可将确定理想成桥状态与施工状态合二为一，只要给定控 制参数的期望值即可；4）第一次正装计算所用的安装索力假定值灵活性大，易于确定。 3.建立了一个斜拉桥施工控制的参数模型。通过对参数的误差进行识别和预测，以合 理成桥状态为控制目标对控制变量（控制张拉索力和立模标高）进行调整，从而实现斜拉 桥施工控制的要求。该方法的基本思路为：在各施工梁段中，根据状态变量（控制点位移、 索力、控制截面应力应变）的实测值与相应理论值的差别对影响参数进行误差识别；根据 已施工梁段的影响参数识别结果，对未施工梁段的相应参数进行误差预测；根据已识别或 预测的影响参数的误差，以成桥状态结构控制截面内力为控制目标，对控制张拉索力进行 最优控制，求出其调整值；计算影响参数的误差和控制张拉索力的调整值对成桥标高的影 响，求出立模标高的调整值。 4.完成了斜拉桥成桥状态与施工状态确定以及施工控制分析系统的软件设计。 作者通过大量实桥的研究工作，已将以上三个方面的内容编制成了一个综合的计算机 软件，并且在Windows环境下用Visual Basic对该软件的界面以及前后处理进行了可视化 设计。