喬永東

(衡水公路工程總公司)

1 施工的反饋控制

在進行斜拉橋的施工以及各種建筑工程的施工過程中，都會面臨各種各樣的施工實際與施工預(yù)期不符的現(xiàn)象，在這種情況下，如果不能及時和有效的控制和糾正，就會產(chǎn)生嚴重的后果。對于斜拉橋來說，會使得橋體的位置和索力發(fā)生偏離，嚴重的會危及橋梁的使用。尤其是預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，在施工的過程中更加難以控制其各項參數(shù)的精確程度和準確度，因而極易導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力斜拉橋的控制問題造成的質(zhì)量不合格?；诖耍侠淼姆答伩刂瓶梢詫κ┕み^程中的各項數(shù)據(jù)和指標進行實時監(jiān)測，以便隨時解決其不合理的操作問題，如圖1所示。

圖1 施工過程的反饋控制

2 施工的自適應(yīng)控制

在具體的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋的施工過程中，出現(xiàn)具體的施工指標和施工計劃不符的情況最主要的原因是各種相關(guān)的計算元素和實際的應(yīng)用情況之間的差異所導(dǎo)致的，尤其是占工程的材料主要組成部分的混凝土材料的各項特征，一定會存在一定的實際誤差。如果要施工計劃中的各項計算結(jié)果盡量的貼合施工實際，就應(yīng)該從設(shè)計的最初階段盡量的精確各種參與計算參數(shù)，使其盡量達到精確，方能得到更加合理的計劃結(jié)果。并且有效的將閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)和方法同系統(tǒng)參數(shù)識別結(jié)合起來，形成一個可以有效的預(yù)防和減少施工實際誤差所導(dǎo)致的控制問題的斜拉橋自適應(yīng)控制系統(tǒng)問題。這樣，一旦發(fā)生以往的施工誤差相關(guān)問題時，可以通過對實際數(shù)值和技術(shù)數(shù)值的差距處理，得到一個修正后的結(jié)果。然后，我們的管理人員再利用這個結(jié)果進行工程的相關(guān)措施調(diào)整，就可以有效的減少和避免各種斜拉橋的施工誤差問題。尤其是在大型的施工工程中，我們要進行多次的校正，以達到最佳控制效果。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國的大部分斜拉橋的施工都以懸臂拼裝或懸臂澆注的方法為主，因為這種施工方法具有剛度大的特點，可以減緩施工中的橋梁預(yù)拱度的變形情況。所以，基于這種方法的特點，要求我們在實施斜拉橋的自適應(yīng)控制時，更多的選用以上方法予以輔助。尤其是經(jīng)過幾次校正后，計算參數(shù)的本身準確度已經(jīng)得到了確認情況下，可以有效的減少減少施工中的預(yù)拱度弧度偏離。自適應(yīng)控制系統(tǒng)的工作原理好對象就是各項參數(shù)的變化，所以我們要通過對于建筑中的材料和設(shè)備以及施工條件的反復(fù)測量得到準確的各項參數(shù)，才能實現(xiàn)自適應(yīng)的優(yōu)化斜拉橋質(zhì)量的結(jié)果。就我國目前的各項工程參數(shù)的統(tǒng)計狀況來說，可以采用以下的算法進行運算其一是將各種誤差最小化后計算出一個最符合工程狀況的實際參數(shù)結(jié)果;其二是對于工程的參數(shù)進行大致的估算和推測得出的參數(shù)的結(jié)果，卡爾曼濾波法是其中的最典型代表。

3 施工方法的實際應(yīng)用

3.1 設(shè)計參數(shù)的識別

施工前和施工中，我們要隨時注意對于各種影響橋梁的預(yù)拱度的數(shù)據(jù)變化情況，并注意要與正常的取值范圍進行對照和對比，以便能夠及時的查找出存在誤差參數(shù)和數(shù)據(jù)的情況，及時的進行調(diào)整和更正。

3.2 設(shè)計參數(shù)的預(yù)測

對于已經(jīng)出現(xiàn)誤差的數(shù)據(jù)和數(shù)值，我們要根據(jù)各個施工環(huán)節(jié)和步驟的關(guān)系來推測誤差存在所導(dǎo)致最后的工程結(jié)果與預(yù)期的工程計劃之間的差距。

3.3 設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整

施工控制主要以控制主梁標高、截面彎矩和斜拉索索力為主，優(yōu)化調(diào)整以這些因素建立控制目標函數(shù)(約束條件)。通過設(shè)計參數(shù)誤差對橋梁變形和受力的影響分析。應(yīng)用優(yōu)化方法(如采用加權(quán)最小二乘法、線性規(guī)劃法等)，調(diào)整本梁段與未來梁段的安裝索力以及未來梁段的立模標高，使成橋狀態(tài)最大限度的接近理想設(shè)計成橋狀態(tài)，并且保證施工過程中受力安全。必要時可對已施工梁段的索力進行調(diào)整。對河橋主橋的施工控制，需要對設(shè)計參數(shù)識別和調(diào)整，采用自適應(yīng)方法進行施工控制，自適應(yīng)控制是在閉環(huán)反饋控制的基礎(chǔ)上，再加上一個系統(tǒng)參數(shù)識別過程，是一個預(yù)告—施工—量測—計算—參數(shù)識別—分析—修正—預(yù)告的循環(huán)過程。

在各施工階段中，根據(jù)狀態(tài)變量(控制點位移、索力、控制截面應(yīng)力、溫度場)的實測值與相應(yīng)理論值的差別對影響參數(shù)進行誤差識別;根據(jù)已施工階段的影響參數(shù)識別結(jié)果，對其后施工階段的相應(yīng)參數(shù)進行誤差預(yù)測;根據(jù)已識別或預(yù)測的影響參數(shù)的誤差，以成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)控制截面內(nèi)力為控制目標，對控制張拉索力進行最優(yōu)控制，求出其調(diào)整值;計算影響誤差的參數(shù)和控制張拉索力的調(diào)整值對成橋標高的影響，求出主梁標高的調(diào)整值。