连续钢结构桥梁结构控制方法

陈培芳 张韬

摘 要：连续钢结构桥梁在实际生活中获得了广泛的应用，如何通过测算连续钢结构桥梁施工结构预拱度误差以达到控制桥梁结构的目的，是很有意义的研究课题。本文基于误差控制灰度系统理论，用系统建模的方法对预拱度和标高误差进行了测算和分析，进而对桥梁结构进行了优化设计。经工程项目实践证明，这种方法具有一定的科学性和准确性，具有很好的推广价值。

关键词：连续钢结构桥梁;结构控制;误差控制灰度系统理论

中图分类号：U448.23                文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）07-0144-03

近年来，随着我国综合国力的增强和经济形势的好转，各类基础建设工程项目相继开始实施，其中高速铁路、高速公路建设项目是其他各类工程项目的基础和纽带，占据着优先和重点发展的地位。这“两路”的建设自然离不开桥梁，只有通过桥梁才能跨越各种“障碍”，我国的桥梁工程建设由此更加如火如荼地开展起来。有学者研究指出，当前我国桥梁建设向着跨径不断增大、类型越来越丰富、结构越来越轻型化、更加注重美学和环保的方向持续发展，并且结构形式涵盖梁式桥、拱式桥、斜拉桥和悬索桥等[1]。

在当前桥梁建设中，钢结构桥梁越来越受到重视，开工建设的项目越来越多。相比于传统的混凝土桥梁，钢结构桥梁具有很大的优势，比如结构更加轻巧、建设周期更加短、结构越来越稳定、安全性能比较高等[2]。在钢结构桥梁得到广泛应用的同时，如何做好结构控制，是一个很重要的课题。

本文结合具体工程项目背景，研究了误差控制灰度系统理论在连续钢结构桥梁结构控制中的应用，以期为相关工程提供理论借鉴。

1 连续钢结构桥梁简介

连续钢结构桥梁是大跨径桥梁建设中常用的一种结构体系，主要应用在跨径在100～300m的设计需求中[3]。这种结构桥梁综合了连续梁桥和T型钢结构桥的受力特点，主梁为连续梁体，并与桥墩固结，形成墩梁固结的结构。连续钢结构桥既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的特点，又具有T型钢结构不设支座、无需体系转换的优点，便于施工。典型的连续钢结构桥有广东虎门大桥辅航道桥、挪威Stolma桥等，如图1所示。

连续钢结构桥梁在设计和施工过程中，随着跨径的增大，要使结构的成桥线形满足受力要求，就必须对桥梁结构进行有效的控制。

连续钢结构桥梁的结构控制涉及两方面问题：一方面是正确计算结构的施工预拱度，这在工程实践中多根据施工顺序对结构进行正装计算和倒装计算后得出;另一方面是对施工结构的预拱度误差进行控制和调整，这在工程实践中多采用对应的数学算法对施工误差进行测量、估计后进行相应计算。关于连续钢结构桥梁结构的施工预拱度计算，目前有很多成熟的计算和测量方法;而关于后者的研究，目前成果不多。本文着眼于后者，即测算连续钢结构桥梁施工结构预拱度误差，并对其进行控制开展研究，以期达到控制桥梁结构的目的。

2 误差控制灰度系统理论概述

误差控制灰度系统理论是现代控制工程中的一种反馈控制典型算法，基于整体进程分阶段处理的思想，通过对研究对象建立一阶、单变量的微分方程数学模型，利用模型获得灰度预测值，与实测值之间进行比较得出误差，通过对误差进行分析来控制下一阶重要变量的调整。

有学者研究指出，这种过程控制的算法适用于大跨度连续钢结构桥梁的结构控制[4]。利用这种算法进行桥梁结构控制的流程如图2所示。

3 工程背景

本文基于误差控制灰度系统理论选取某市某連续钢结构桥梁进行结构控制分析。该桥梁双向三车道标准设计，设计载荷为汽-超20、挂-120，具体参数见表1。

4 基于灰度系统理论进行结构控制

该型连续钢结构桥梁单幅钢构用挂篮分28段对称悬臂浇筑，跨中合拢段在吊架上现浇，边跨现浇段在落地支架上浇筑。该型桥梁的结构控制，主要包括箱梁的标高及控制截面应力等，以实测参数预测施工预拱度，根据各梁段立模标高，确保成桥线型符合设计要求。

根据最后合拢资料，1号墩与2号墩之间，合拢区两悬臂端之间相对高差1.3cm;2号墩与3号墩之间，合拢区两悬臂端之间相对高差1.5cm;3号墩与4号墩之间，合拢区两悬臂端之间相对高差0.6cm。

5 结论

从本项目的实践经验来看，误差控制灰度系统理论对于测算连续钢结构桥梁施工结构预拱度误差、基于减小误差进行结构控制具有较好的效果，值得在工程实践中进一步推广。

参考文献：

[1]刘晓军. 论我国桥梁建设基本发展状况与走向[J]. 四川建材， 2017（5）.

[2]王文荣. 钢结构桥梁施工管理及质量控制措施[J]. 公路交通科技：应用技术版， 2018， 000（011）：P.30-31.

[3]陈明宪. 湖南桥梁建造技术的新成就[C]// 中国土木工程学会桥梁及结构工程分会年会. 2002.

[4]张永水， 顾安邦. 灰度系统理论在连续刚构桥施工控制中的应用[J]. 公路， 2001（6）：42-44..