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[摘 要]大跨度桥梁的施工过程监控是保证桥梁成桥后正常运营的重要阶段。考虑到大跨度PC连续梁桥施工过程中多种复杂环境影响，进行了依托工程的施工过程中主梁应力、合拢段标高及温度对其影响的分析，同时对结果实时动态修正控制，并借助迈达斯有限元分析软件进行了分析对比。试验及对比结果表明：施工控制过程中主梁应力、合拢段标高、温度变化结构挠度影响均控制在规范允许值内，使得桥梁线形平顺，顺利完工。
[关键词]正装分析自适应控制方法大跨PC连续梁桥施工监控
中图分类号：U445.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0164-02
1.引言
连续梁桥在施工过程中直至合拢前一直依靠零号块两端悬臂对称平衡作用、箱梁本身刚度以及钢绞线的强度维持一种相对稳定的状态，而大跨连续梁桥悬臂施工过程存在混凝土收缩徐变、预应力张拉、温度变化、结构体系转换等一系列影响因素的变化，伴随悬臂长度的增加，荷载也越来越重，悬臂箱梁不可避免地会发生下挠变形，预应力的张拉又会引起箱梁弯曲变形，引起主梁上挠变形。当施工进入下一个阶段时，挂篮重量使得悬臂箱梁又有下挠趋势，另受日照温差的影响，顶面温度高，混凝土膨胀，相对地，底面温度低，使得混凝土收縮。悬臂合拢后，因为拆除支座进行体系转换以及二期恒载施工作用，整个悬臂箱梁仍具有下挠趋势。显而易见，主梁的位移和内力从施工到成桥一直处于动态变化过程中[1]。
为了保证桥梁成桥后，线形平顺，变形和内力状态误差符合设计要求，必须进行施工过程的施工控制。即在每个施工阶段利用桥梁计算分析进行工况分析，以此确定悬臂现浇段的立模标高，并根据监测的实测数据进行误差分析，预测下一节段立模标高并进行及时调整。本文基本迈达斯正装分析方法，结合自适应控制分析系统，对XXX大桥进行了实时监测控制，旨在保证大跨PC桥梁按照理想理想状态（参考轨迹）顺利完工。
2.桥梁施工监控的主要内容
2.1 线形控制
悬臂施工的连续梁桥在施工过程中，结构的变形因受到许多因素的影响，极易发生实际状态偏离参考轨迹状态，为此，必须对桥梁线形实施控制，遵循主要节点位置以及变形较大位置的原则选择变形测点，且对实测数据和理论分析数据进行误差比较，分析原因，及时控制，保证施工状态合理顺利的进行[2]。
2.2 挂篮预压测试
挂篮预压测试不仅可以对挂篮的安全性、稳定性进行检验，还可以消除挂篮的非弹性变形。通常观测点布置选择在挂篮前底横梁设3个观测点，底模和翼缘设3排监测点，预压荷载大小分四级进行加载，分别是总荷载的0%、80%、100%、120%，每级加载间隔4小时，加载完毕后每隔3小时观测一次，荷载保持24小时且变形稳定后才能卸载。
2.3 应力控制
施工过程以及成桥后的受力状态是否和设计相符合，是需要在施工控制中明确的，通常在箱梁顶、底板以及腹板位置埋设传感元件对测点进行应力监测，实时了解应力状态，若有误差超出规定范围，需及时查找原因并进行调控[3]。
3 施工控制方法及模拟分析方法
3.1 施工控制方法
桥梁施工是一个复杂而漫长的过程，期间会发生自重、预应力、施工临时荷载以及界约束条件、体系转换等外界因素的变化，针对这种情况，本文提出自适应控制方法，即随机控制方法，是在施工误差产生后，用被动的调整措施减少误差对最终结构状态的影响。其数学模拟表达式为：
（3-1）
其中：
-预测输出；-最大预测时域长度；-最优控制输入；-第步预测的非负加权系数；-期望输出或参考轨迹，其数学模拟表达式为：
（3-2）
上式中，为采样周期，为参考轨迹的时间常数。显然，越小，越小，则就越快达到设定值
为得到最优期望输出，需要对输入进行实时识别，比如几何特性、弹性模量、材料容重以及收缩徐变等计算参数，并将识别得出的参数应用到下一阶段的实时结构分析，重复循环，经过多次计算与实测磨合后，必然使得模型参数的取值趋于精确合理，即得到当前施工阶段的理想状态，如此循环，便可实现最优成桥状态[4]。
施工中的误差主要由测量误差、施工误差以及参数误差等，在磨合过程中，如果不出现误差，即可以进入下一阶段的施工，否则，需要对误差种类进行判别，并将是识别到的参数代入计算模型，重新计算施工理想状态，以此进入新的施工循环中，直至误差消除或施工完成。其循环过程表述如图1：
3.2 模拟分析方法
桥梁结构在各个阶段的位移和受力状态，本文通过正装分析得到，即按照施工加载顺序来进行主梁的受力和变形分析。此方法能更好的考虑与施工历程相关的因素[5]，如结构的非线性、混凝土收缩徐变以及预应力损失等问题。
正装分析可以根据施工方案设计以及实际配筋情况依据施工阶段进行计算，前一阶段结构状态是本次施工阶段结构分析的基础，基于此得到各施工阶段的变形和内力值，最终得到成桥阶段的受力状态。
4.大桥PC梁桥施工控制分析
4.1 案例分析
XXX大桥主桥是50m+4×90m+50m预应力混凝土变截面连续-刚构梁桥，采用刚构连续体系，Z7-Z11号墩采用花瓶墩结构形式，其中Z8-Z10号主墩采用墩梁固结，Z7、Z11号边墩为活动墩。预应力混凝土箱梁采用C55混凝土，箱梁节段施工分零号现浇段、1～11号悬浇段、边跨现浇段及合拢段。其中零号节段长13.0m，1～11号节段长分别为3.0m、4.5m。其主要设计标准有，道路等级：城市Ⅰ级主干道；荷载等级：公路-Ⅰ级，人群荷载：3.5kN/㎡；温度荷载：体系升降温±20℃；梯度温度T1=15.2℃，T2=5.74℃；计算行车速度：主线：60km/h。其立面图见图2所示： 本文采用迈达斯软件按施工工序对各阶段的应力和变形情况进行计算，全桥共划分为183个节点，176个单元，其平面计算模型为（图3）：
4.2 应力监测控制结果
应力控制测试结果见图4所示：
上表结果显示，主梁应力控制结果良好，实测值与理论值结果较吻合，经由分析可知，箱梁截面尺寸、结构温度变化、混凝土收缩徐变等因素造成了偏差的存在。同时误差较小，表明本文所采用的计算程序与本案例计算模型是相符合的，此计算方法是可靠的，在桥梁施工监控中实施是可行的。
4.3 合拢口标高监测控制结果
本桥梁有多个合攏口，其标高是预应力连续梁桥施工的重要控制环节，一旦没有控制好，将会影响后续施工。本文基于篇幅限制，只列出部分数据：
上述高程为梁底板高程，该桥合龙段设计有1.0%的纵坡，计算理论高差为2.0cm。上表结果显示，合拢段误差全部控制在2.0cm以内，满足规范容许值及设计要求。
4.4 全桥标高监测控制结果
全桥标高测试结果见图5-图8所示：
主梁线形是否平顺在很大程度上取决于成桥线形与理论线形的相关程度，而纵观所有高程（线形）控制数据，实测值与理论值之前的误差较小，都控制在2.0cm以内，表明实测变形值和理论值的相关性较好，符合控制要求。
4.5 温度效应分析
施工过程中的温度自应力会影响到箱梁的挠度，给施工立模以及合拢段标高的控制带来不可小觑的影响。下表显示了温度变化对主梁高程的影响：
上述结果显示，主梁挠度在温度效应作用下变化了2.5cm，随着施工梁段的进展，挠度变化还会进一步加大，表明温度效应对大跨连续刚构的施工影响大，其效应机理复杂，影响因素多，合理选择温度计算模式，同时进行实测值和理论值的比较，不断修正模型参数，这样更利于指导施工。
5.结论
本文从工程实践出发，结合自适应控制方法和正装模型计算方法，对大跨PC连续梁桥进行施工监控，数据结果表明，此种方法能够很好的应用于大跨连续梁桥的施工监控。本文通过不断对结构参数以及计算模型模型进行磨合修正，根据计算分析结果来确定参数调节的尺度，最终保证了实测值和理论值的误差在规范容许值内，使得桥梁线形平顺，顺利完工。
参考文献
[1] 翁孙昭.大跨度铁路预应力混凝土连续梁悬臂施工控制实践[J].四川建材.2009（35）：154-157.
[2] 宋胜录，伍小平，李茂兴.金山铁路黄浦江特大桥施工监控[J].桥梁建设，2012（42）：113-116.
[3] 张谢东，马彪，罗茂盛.大跨PC连续梁桥施工监控评价研究[J].武汉理工大学学报.2013（37）：48-51.
[4] 周瑞高.大跨度连续刚构桥施工监控及误差分析[D].山东大学硕士学位论文.2011.5
[5] 闫燕红.大跨度连续刚构桥施工监控及温度效应分析[D].北京交通大学.2008.6
[关键词]正装分析自适应控制方法大跨PC连续梁桥施工监控
中图分类号：U445.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0164-02
1.引言
连续梁桥在施工过程中直至合拢前一直依靠零号块两端悬臂对称平衡作用、箱梁本身刚度以及钢绞线的强度维持一种相对稳定的状态，而大跨连续梁桥悬臂施工过程存在混凝土收缩徐变、预应力张拉、温度变化、结构体系转换等一系列影响因素的变化，伴随悬臂长度的增加，荷载也越来越重，悬臂箱梁不可避免地会发生下挠变形，预应力的张拉又会引起箱梁弯曲变形，引起主梁上挠变形。当施工进入下一个阶段时，挂篮重量使得悬臂箱梁又有下挠趋势，另受日照温差的影响，顶面温度高，混凝土膨胀，相对地，底面温度低，使得混凝土收縮。悬臂合拢后，因为拆除支座进行体系转换以及二期恒载施工作用，整个悬臂箱梁仍具有下挠趋势。显而易见，主梁的位移和内力从施工到成桥一直处于动态变化过程中[1]。
为了保证桥梁成桥后，线形平顺，变形和内力状态误差符合设计要求，必须进行施工过程的施工控制。即在每个施工阶段利用桥梁计算分析进行工况分析，以此确定悬臂现浇段的立模标高，并根据监测的实测数据进行误差分析，预测下一节段立模标高并进行及时调整。本文基本迈达斯正装分析方法，结合自适应控制分析系统，对XXX大桥进行了实时监测控制，旨在保证大跨PC桥梁按照理想理想状态（参考轨迹）顺利完工。
2.桥梁施工监控的主要内容
2.1 线形控制
悬臂施工的连续梁桥在施工过程中，结构的变形因受到许多因素的影响，极易发生实际状态偏离参考轨迹状态，为此，必须对桥梁线形实施控制，遵循主要节点位置以及变形较大位置的原则选择变形测点，且对实测数据和理论分析数据进行误差比较，分析原因，及时控制，保证施工状态合理顺利的进行[2]。
2.2 挂篮预压测试
挂篮预压测试不仅可以对挂篮的安全性、稳定性进行检验，还可以消除挂篮的非弹性变形。通常观测点布置选择在挂篮前底横梁设3个观测点，底模和翼缘设3排监测点，预压荷载大小分四级进行加载，分别是总荷载的0%、80%、100%、120%，每级加载间隔4小时，加载完毕后每隔3小时观测一次，荷载保持24小时且变形稳定后才能卸载。
2.3 应力控制
施工过程以及成桥后的受力状态是否和设计相符合，是需要在施工控制中明确的，通常在箱梁顶、底板以及腹板位置埋设传感元件对测点进行应力监测，实时了解应力状态，若有误差超出规定范围，需及时查找原因并进行调控[3]。
3 施工控制方法及模拟分析方法
3.1 施工控制方法
桥梁施工是一个复杂而漫长的过程，期间会发生自重、预应力、施工临时荷载以及界约束条件、体系转换等外界因素的变化，针对这种情况，本文提出自适应控制方法，即随机控制方法，是在施工误差产生后，用被动的调整措施减少误差对最终结构状态的影响。其数学模拟表达式为：
（3-1）
其中：
-预测输出；-最大预测时域长度；-最优控制输入；-第步预测的非负加权系数；-期望输出或参考轨迹，其数学模拟表达式为：
（3-2）
上式中，为采样周期，为参考轨迹的时间常数。显然，越小，越小，则就越快达到设定值
为得到最优期望输出，需要对输入进行实时识别，比如几何特性、弹性模量、材料容重以及收缩徐变等计算参数，并将识别得出的参数应用到下一阶段的实时结构分析，重复循环，经过多次计算与实测磨合后，必然使得模型参数的取值趋于精确合理，即得到当前施工阶段的理想状态，如此循环，便可实现最优成桥状态[4]。
施工中的误差主要由测量误差、施工误差以及参数误差等，在磨合过程中，如果不出现误差，即可以进入下一阶段的施工，否则，需要对误差种类进行判别，并将是识别到的参数代入计算模型，重新计算施工理想状态，以此进入新的施工循环中，直至误差消除或施工完成。其循环过程表述如图1：
3.2 模拟分析方法
桥梁结构在各个阶段的位移和受力状态，本文通过正装分析得到，即按照施工加载顺序来进行主梁的受力和变形分析。此方法能更好的考虑与施工历程相关的因素[5]，如结构的非线性、混凝土收缩徐变以及预应力损失等问题。
正装分析可以根据施工方案设计以及实际配筋情况依据施工阶段进行计算，前一阶段结构状态是本次施工阶段结构分析的基础，基于此得到各施工阶段的变形和内力值，最终得到成桥阶段的受力状态。
4.大桥PC梁桥施工控制分析
4.1 案例分析
XXX大桥主桥是50m+4×90m+50m预应力混凝土变截面连续-刚构梁桥，采用刚构连续体系，Z7-Z11号墩采用花瓶墩结构形式，其中Z8-Z10号主墩采用墩梁固结，Z7、Z11号边墩为活动墩。预应力混凝土箱梁采用C55混凝土，箱梁节段施工分零号现浇段、1～11号悬浇段、边跨现浇段及合拢段。其中零号节段长13.0m，1～11号节段长分别为3.0m、4.5m。其主要设计标准有，道路等级：城市Ⅰ级主干道；荷载等级：公路-Ⅰ级，人群荷载：3.5kN/㎡；温度荷载：体系升降温±20℃；梯度温度T1=15.2℃，T2=5.74℃；计算行车速度：主线：60km/h。其立面图见图2所示： 本文采用迈达斯软件按施工工序对各阶段的应力和变形情况进行计算，全桥共划分为183个节点，176个单元，其平面计算模型为（图3）：
4.2 应力监测控制结果
应力控制测试结果见图4所示：
上表结果显示，主梁应力控制结果良好，实测值与理论值结果较吻合，经由分析可知，箱梁截面尺寸、结构温度变化、混凝土收缩徐变等因素造成了偏差的存在。同时误差较小，表明本文所采用的计算程序与本案例计算模型是相符合的，此计算方法是可靠的，在桥梁施工监控中实施是可行的。
4.3 合拢口标高监测控制结果
本桥梁有多个合攏口，其标高是预应力连续梁桥施工的重要控制环节，一旦没有控制好，将会影响后续施工。本文基于篇幅限制，只列出部分数据：
上述高程为梁底板高程，该桥合龙段设计有1.0%的纵坡，计算理论高差为2.0cm。上表结果显示，合拢段误差全部控制在2.0cm以内，满足规范容许值及设计要求。
4.4 全桥标高监测控制结果
全桥标高测试结果见图5-图8所示：
主梁线形是否平顺在很大程度上取决于成桥线形与理论线形的相关程度，而纵观所有高程（线形）控制数据，实测值与理论值之前的误差较小，都控制在2.0cm以内，表明实测变形值和理论值的相关性较好，符合控制要求。
4.5 温度效应分析
施工过程中的温度自应力会影响到箱梁的挠度，给施工立模以及合拢段标高的控制带来不可小觑的影响。下表显示了温度变化对主梁高程的影响：
上述结果显示，主梁挠度在温度效应作用下变化了2.5cm，随着施工梁段的进展，挠度变化还会进一步加大，表明温度效应对大跨连续刚构的施工影响大，其效应机理复杂，影响因素多，合理选择温度计算模式，同时进行实测值和理论值的比较，不断修正模型参数，这样更利于指导施工。
5.结论
本文从工程实践出发，结合自适应控制方法和正装模型计算方法，对大跨PC连续梁桥进行施工监控，数据结果表明，此种方法能够很好的应用于大跨连续梁桥的施工监控。本文通过不断对结构参数以及计算模型模型进行磨合修正，根据计算分析结果来确定参数调节的尺度，最终保证了实测值和理论值的误差在规范容许值内，使得桥梁线形平顺，顺利完工。
参考文献
[1] 翁孙昭.大跨度铁路预应力混凝土连续梁悬臂施工控制实践[J].四川建材.2009（35）：154-157.
[2] 宋胜录，伍小平，李茂兴.金山铁路黄浦江特大桥施工监控[J].桥梁建设，2012（42）：113-116.
[3] 张谢东，马彪，罗茂盛.大跨PC连续梁桥施工监控评价研究[J].武汉理工大学学报.2013（37）：48-51.
[4] 周瑞高.大跨度连续刚构桥施工监控及误差分析[D].山东大学硕士学位论文.2011.5
[5] 闫燕红.大跨度连续刚构桥施工监控及温度效应分析[D].北京交通大学.2008.6