連續鋼結構橋梁結構控制方法

陳培芳 張韜

摘 要：連續鋼結構橋梁在實際生活中獲得了廣泛的應用，如何通過測算連續鋼結構橋梁施工結構預拱度誤差以達到控制橋梁結構的目的，是很有意義的研究課題。本文基于誤差控制灰度系統理論，用系統建模的方法對預拱度和標高誤差進行了測算和分析，進而對橋梁結構進行了優化設計。經工程項目實踐證明，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。

關鍵詞：連續鋼結構橋梁;結構控制;誤差控制灰度系統理論

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濟形勢的好轉，各類基礎建設工程項目相繼開始實施，其中高速鐵路、高速公路建設項目是其他各類工程項目的基礎和紐帶，占據著優先和重點發展的地位。這“兩路”的建設自然離不開橋梁，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，當前我國橋梁建設向著跨徑不斷增大、類型越來越豐富、結構越來越輕型化、更加注重美學和環保的方向持續發展，并且結構形式涵蓋梁式橋、拱式橋、斜拉橋和懸索橋等[1]。

在當前橋梁建設中，鋼結構橋梁越來越受到重視，開工建設的項目越來越多。相比于傳統的混凝土橋梁，鋼結構橋梁具有很大的優勢，比如結構更加輕巧、建設周期更加短、結構越來越穩定、安全性能比較高等[2]。在鋼結構橋梁得到廣泛應用的同時，如何做好結構控制，是一個很重要的課題。

本文結合具體工程項目背景，研究了誤差控制灰度系統理論在連續鋼結構橋梁結構控制中的應用，以期為相關工程提供理論借鑒。

1 連續鋼結構橋梁簡介

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

連續鋼結構橋梁在設計和施工過程中，隨著跨徑的增大，要使結構的成橋線形滿足受力要求，就必須對橋梁結構進行有效的控制。

連續鋼結構橋梁的結構控制涉及兩方面問題：一方面是正確計算結構的施工預拱度，這在工程實踐中多根據施工順序對結構進行正裝計算和倒裝計算后得出;另一方面是對施工結構的預拱度誤差進行控制和調整，這在工程實踐中多采用對應的數學算法對施工誤差進行測量、估計后進行相應計算。關于連續鋼結構橋梁結構的施工預拱度計算，目前有很多成熟的計算和測量方法;而關于后者的研究，目前成果不多。本文著眼于后者，即測算連續鋼結構橋梁施工結構預拱度誤差，并對其進行控制開展研究，以期達到控制橋梁結構的目的。

2 誤差控制灰度系統理論概述

誤差控制灰度系統理論是現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學模型，利用模型獲得灰度預測值，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鋼結構橋梁的結構控制[4]。利用這種算法進行橋梁結構控制的流程如圖2所示。

3 工程背景

本文基于誤差控制灰度系統理論選取某市某連續鋼結構橋梁進行結構控制分析。該橋梁雙向三車道標準設計，設計載荷為汽-超20、掛-120，具體參數見表1。

4 基于灰度系統理論進行結構控制

該型連續鋼結構橋梁單幅鋼構用掛籃分28段對稱懸臂澆筑，跨中合攏段在吊架上現澆，邊跨現澆段在落地支架上澆筑。該型橋梁的結構控制，主要包括箱梁的標高及控制截面應力等，以實測參數預測施工預拱度，根據各梁段立模標高，確保成橋線型符合設計要求。

根據最后合攏資料，1號墩與2號墩之間，合攏區兩懸臂端之間相對高差1.3cm;2號墩與3號墩之間，合攏區兩懸臂端之間相對高差1.5cm;3號墩與4號墩之間，合攏區兩懸臂端之間相對高差0.6cm。

5 結論

從本項目的實踐經驗來看，誤差控制灰度系統理論對于測算連續鋼結構橋梁施工結構預拱度誤差、基于減小誤差進行結構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. 論我國橋梁建設基本發展狀況與走向[J]. 四川建材， 2017（5）.

[2]王文榮. 鋼結構橋梁施工管理及質量控制措施[J]. 公路交通科技：應用技術版， 2018， 000（011）：P.30-31.

[3]陳明憲. 湖南橋梁建造技術的新成就[C]// 中國土木工程學會橋梁及結構工程分會年會. 2002.

[4]張永水， 顧安邦. 灰度系統理論在連續剛構橋施工控制中的應用[J]. 公路， 2001（6）：42-44..