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橋梁施工控制方法
施工控制主要是指在施工的過(guò)程中為了達成某種特定狀態(tài)而采取的計算分析方法和措施，借用工程控制論的理論框架大體上可以分為開(kāi)環(huán)施工控制、閉環(huán)施工控制以及自適應施工控制。下面是小編為大家整理的橋梁施工控制方法，希望對大家有所幫助。
1、橋梁施工控制的內容
橋梁施工控制就是在對橋梁結構進(jìn)行施工仿真計算分析的基礎上，通過(guò)現場(chǎng)測試，采集橋梁施工過(guò)程中各類(lèi)數據信息。結合橋梁仿真分析計算，對采集的數據信息進(jìn)行分析。尤其是對施工中各類(lèi)結構響應數據（如變形、內力、應力）分析，運用現代控制理論對誤差進(jìn)行分析，并根據需要研究制定出精度控制和誤差調整的具體措施，最后以施工控制指令的形式為橋梁的施工提供反饋信息。橋梁施工控制的主要內容有：
�、僦髁壕�(xiàn)形控制；
�、谙淞嚎刂茢嗝鎽ΡO控；
�、鄯�定控制。
2、施工控制方法
在實(shí)際施工中，橋梁的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)總是存在著(zhù)一定的誤差，施工控制就是采用現代控制理論和方法去分析這些誤差，并調整誤差，使成橋線(xiàn)形和結構內力的最終狀態(tài)符合設計要求，并且確保橋梁施工過(guò)程中的結構安全。大跨度橋梁施工控制采用的理論和方法主要有：參數識別與調整（最小二乘法）、Kalman濾波法和灰色理論法。
2.1參數識別
參數識別就是分析結構的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)的偏差，用誤差分析理論來(lái)確定或識別引起這種偏差的主要設計參數的誤差，經(jīng)過(guò)設計參數誤差的調整來(lái)控制橋梁結構的實(shí)際狀態(tài)與理想狀態(tài)之間的偏差，使結構的成橋狀態(tài)與設計盡可能一致。參數識別在中國的橋梁施工控制中有著(zhù)廣泛的應用。其計算通常采用最小二乘法。相對于Kalman濾波法和灰色理論法，參數識別方法具有以下特點(diǎn)：
�。�1）參數識別方法將引起誤差的因素完全歸結于設計參數，認為引起結構狀態(tài)偏差是由于設計參數的取值（如砼彈模、砼容重、預應力筋管道偏差系數、管道摩阻系數、砼收縮徐變系數等）與實(shí)際不符。忽略了施工定位誤差、測量系統誤差、溫度影響誤差等。由此可能導致所估計的參數并非實(shí)際值，而是包含了施工定位誤差、測量系統誤差、溫度影響等的數值。
�。�2）參數識別一般采用最小二乘進(jìn)行線(xiàn)形回歸分析，其回歸方程為：Y=Φθ+E。
式中：Y：誤差向量；
Φ：線(xiàn)性轉化矩陣（即被估參數與撓度之間的線(xiàn)性關(guān)系矩陣）；
θ：估計參數向量；
E：殘差（包含量測誤差、參數估計誤差、系統誤差）。
其中Y可由理論分析值與實(shí)際觀(guān)測值相減求得，而矩陣Φm，n則需要根據結構力學(xué)計算求得，其物理意義為，單位θn變化m節點(diǎn)所產(chǎn)生的撓度Ym。在橋梁施工監控中，一般需要采集每一施工工況下各節段測點(diǎn)的撓度數據，從而使得矩陣Φm，n的計算顯得尤為復雜，且隨著(zhù)數據的增加，矩陣Φm，n的規模也越大，采用常用橋梁分析軟件根本無(wú)法計算，需要編制專(zhuān)用程序求得。
�。�3）最小二乘法的原理是求得一組參數θ，使得模型的輸入輸出數據之間關(guān)系擬合的最好，這就要求殘差E最小，因而若數據被噪聲污染的越厲害（如溫度影響、施工誤差等因素），參數估計的準確性也就越差。
�。�4）為了能夠使得參數識別更加準確，這就要求數據有較好的規律性，且需要較多數據，因此在梁段數比較少時(shí)所得到的回歸曲線(xiàn)的精度難以保證。
2.2卡爾曼濾波法
卡爾曼濾波法的實(shí)質(zhì)是從被噪聲污染的信號中提取真實(shí)的信號，采用由狀態(tài)方程和觀(guān)測方程組成的線(xiàn)形隨機系統的狀態(tài)空間來(lái)描述濾波器，并利用狀態(tài)方程的遞推性，按線(xiàn)性無(wú)偏最小均方誤差估計準則，采用一套遞推算法對濾波器的狀態(tài)變量作最佳估計，從而求得濾掉噪聲后有用信號的最佳估計，即估計出系統的真實(shí)狀態(tài)，然后用估計出來(lái)的狀態(tài)變量，按確定的控制規律對系統進(jìn)行控制�？柭鼮V波法具有以下特點(diǎn)：
�。�1）卡爾曼濾波法將概率論和數理統計理論用于解釋濾波估計問(wèn)題，提出了新的線(xiàn)性遞推方法，不需要儲存過(guò)去數據，只需根據新數據和前一時(shí)刻估計量，借助狀態(tài)轉移方程，按照遞推公式計算新的估計量，從而節約計算時(shí)間。
�。�2）卡爾曼濾波法進(jìn)行遞推的關(guān)鍵在建立狀態(tài)轉移方程，通過(guò)狀態(tài)轉移方程，使得誤差估計具有一定的收斂性，特別當數據污染嚴重的情況下，估計量仍有一定的信服力。
�。�3）卡爾曼濾波法進(jìn)行遞推計算時(shí)，需要輸入系統狀態(tài)初始值，而初始值對計算結果有很大影響，若初始值取值不當，會(huì )使結果失真。
2.3灰色系統理論
灰色系統可以看作是在一定時(shí)間內變化的隨機過(guò)程，環(huán)境干擾將使系統行為特征量過(guò)分離散，為此灰色系統用灰色數生成對原始數據進(jìn)行處理得到隨機性弱化、規律性強化了的序列，在此基礎上以灰色動(dòng)態(tài)GM模型作為預測模型，并及時(shí)對模型進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正�；疑A測控制具有以下特點(diǎn)：
�。�1）灰色預測控制建模是可利用少數據建模，是一種實(shí)時(shí)控制。在處理方法上，灰色過(guò)程是通過(guò)原始數據的整理來(lái)找數的規律，是一種就數找數的現實(shí)規律的途徑，而數理統計方法是按先驗規律來(lái)處理問(wèn)題，要求數據越多越好，越具規律性越好。
�。�2）灰色預測控制是后果控制，不需要追究引起狀態(tài)變化的原因，不必處置復雜的隨機過(guò)程，這使得控制大為簡(jiǎn)化。
�。�3）灰色系統理論是“瞬態(tài)建�！�，每新增數據便生成新的模型，因而數據的取舍對于灰色系統至為關(guān)鍵，數據太多將降低模型預報精度，數據太少，模型將找不出數據間的規律。
�。�4）當數據污染嚴重時(shí)，灰色系統預測結果也同樣有較大的偏差，數據估計的收斂性較差。
3工程應用
在祁臨高速仁義河特大橋施工監控中，采用參數識別進(jìn)行誤差分析，結果在不同施工階段，所估計參數也不一樣，且隨著(zhù)懸臂的逐漸加長(cháng)，識別的參數差異性也就越大。這說(shuō)明，懸臂越長(cháng)，數據越容易被污染，因而估計的準確性也就越差。
同樣，在晉濟高速公路橋梁施工監控中，分別采用灰色系統理論和卡爾曼濾波法進(jìn)行誤差分析，在懸臂施工初期，由于主梁變形不大，二者差別不大，但進(jìn)入長(cháng)懸臂施工后，相對而言，卡爾曼濾波法預測值較小，數據曲線(xiàn)較為光滑平順。
4結束語(yǔ)
�。�1）大跨徑連續剛構橋采用參數識別進(jìn)行誤差分析，計算繁瑣，要求數據有較好的規律性。在實(shí)際監控工作中，對于設計參數引起的誤差，應盡可能采用實(shí)際試驗結果，在出現明顯系統誤差情況下進(jìn)行參數識別。
�。�2）施工控制應采取多種方法進(jìn)行綜合分析。目前進(jìn)行施工控制分析的方法有多種，但各種方法計算原理及側重點(diǎn)有所不同，而影響誤差的因素卻很多，因此在施工控制中應結合以經(jīng)驗，綜合考慮各種因素影響，結合多種方法進(jìn)行誤差分析，保證預測精度。
橋梁施工控制方法主要包括以下幾種：
1. 事后控制法：在施工完成后，對橋梁的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行檢測和評估，然后與設計要求進(jìn)行對比，如果存在偏差，則采取相應的措施進(jìn)行調整或修復。
2. 預測控制法：根據施工前的分析和預測，對施工過(guò)程中的結構狀態(tài)進(jìn)行預估，并提前采取措施來(lái)控制施工，以盡量減少實(shí)際狀態(tài)與設計要求之間的偏差。
3. 自適應控制法：在施工過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)監測結構的實(shí)際狀態(tài)，不斷調整和優(yōu)化施工控制參數，使橋梁結構逐漸趨近設計目標。
4. 最大寬容度控制法：這種方法是在設計時(shí)給予主梁標高和內力一定的寬容度，以減少控制的難度，但需要確保結構在可接受的范圍內。
在橋梁施工中，需根據具體情況選擇合適的控制方法或綜合運用多種方法，以保證施工中的安全和結構恒載內力及結構線(xiàn)形符合設計要求。
例如，對于斜拉橋，施工時(shí)在主梁懸臂澆筑或懸臂拼裝過(guò)程中，確保主梁線(xiàn)形和順、正確是第一位的，施工中通常以標高控制為主；懸索橋的主要承重結構是主索，為確保懸索內力和線(xiàn)形符合設計要求，需嚴格控制主索的施工；大跨度混凝土拱橋也要按安全、線(xiàn)形和恒載內力的要求進(jìn)行施工控制；預應力混凝土連續梁或連續剛構的施工控制與斜拉橋主梁相似。對于以懸臂澆筑或懸臂拼裝施工的橋梁，常采用逐節段跟蹤控制的方法。
此外，在橋梁施工中，還需注意一些關(guān)鍵點(diǎn)的控制，如簡(jiǎn)支梁橋要控制好混凝土強度、預拱度、支座預埋件位置、梁間高差、支座安裝型號及方向、梁板之間現澆帶混凝土質(zhì)量、伸縮縫安裝質(zhì)量等；連續梁橋的支架施工要控制好支架沉降量，先簡(jiǎn)支后連續施工要注意后澆段工藝、體系轉換工藝、后澆段收縮以及臨時(shí)支座安裝與拆除等環(huán)節，掛籃懸臂施工需關(guān)注澆筑過(guò)程中的線(xiàn)形以及邊跨、跨中合龍段混凝土的裂縫控制，預應力梁要控制好張拉力及預應力鋼筋伸長(cháng)量；拱橋的預制拼裝需控制好拱肋拱軸線(xiàn)，支架施工要注意支架基礎承載力、支架沉降、拱架加載以及卸架工藝等，鋼管拱則要保證鋼管混凝土的壓注質(zhì)量。
同時(shí)，施工過(guò)程中應嚴格把控各個(gè)環(huán)節的施工質(zhì)量，采用先進(jìn)的施工工藝和技術(shù)，加強對施工人員的培訓和管理，以確保橋梁施工的順利進(jìn)行和工程質(zhì)量的可靠。
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