施工监控课后习题整理

施工监控课后习题整理第一章绪论----要点与作业一、四种大跨度桥梁主要施工方法与施工控制技术关键（一）混凝土梁桥施工方法：先简支后连续、顶推法、悬臂现浇法、悬臂拼装法悬臂法施工控制关键：主梁线形、合龙精度、主梁正应力、腹板主拉应力（二）拱式桥拱桥的施工技术1.支架法2.缆索吊装法3.悬臂法4.转体法拱桥施工控制关键：主拱圈线形、合龙精度、主梁线形、吊杆力（中、下承式拱桥）、系杆力（系杆拱桥）（三）斜拉桥主梁悬臂现浇施工钢箱梁吊装施工斜拉桥桥施工控制关键：主梁线形、斜拉索索力、合龙精度、主塔偏位（四）悬索桥悬索桥施工：猫道架设、主缆架设、吊杆安装、主梁架设、主梁架设方法【1.跨缆吊机法（大江大河）2.缆索吊机法（山区，江河）3.桥面吊机法（山区，江河）4.轨索运梁法（山区）5.顶推法（自锚式）】悬索桥施工控制关键：主缆线形、吊索索力、加劲梁安装、主索鞍偏位二、桥梁施工控制概念桥梁施工控制技术，就是把现代控制理论应用在桥梁施工过程中，确保在施工过程中，桥梁结构的内力、变形一直处于允许的安全范围内，确保最终的实际桥梁变形和内力符合设计理想的变形和内力的要求。

通过施工控制来解决：成桥设计目标；施工安全。

三、桥梁施工控制的任务与工作内容1) 施工状态的计算。

?即计算各施工状态的结构内力、应力、变位等理论值。

2) 状态变量的量测。

即量测各施工状态的结构内力、应力、变位等实际值。

3) 控制分析与调整。

对结构刚度、自重、?混凝土收缩与徐变等设计参数进行识别和预测，以理想成桥状态作为控制目标，通过对安装索力和立模标高等参数的调整，使最终实际成桥受力和线形状态满足设计要求，并且确保施工过程中受力安全。

第二章桥梁施工正装计算一、试述桥梁施工过程模拟计算的基本方法；一般用有限元法：平面杆系、空间杆系、精确空间模型（板壳、体元等）有限元法中混凝土收缩和徐变的计算方法：初应变法、等效弹性模量法等。

二、试述桥梁施工过程模拟计算中混凝土收缩和徐变的计算方法；徐变影响计算方法：初应变法；等效弹性模量法等。

超静定梁的徐变次内力计算：1）狄辛格方法；2）扩展狄辛格方法；3）换算弹性模量法；4）以上述理论为基础的有限元法等。

收缩：①混凝土结构的收缩并不是因外力产生，而是由结构材料本身的特性引起的。

混凝土收缩应变也随时间变化，其增长速度受空气温度及湿度等条件的影响。

收缩方向是三维的，但在结构分析中主要考虑它沿杆件方向的变形量。

②对于连续梁桥，一般只计算结构的收缩位移量，但对于墩－梁固结的连续刚构体系桥梁，则必须考虑因收缩引起的结构次内力。

三、试述桥梁施工过程模拟计算中的几何非线性因素；几何非线性：索的垂度影响（斜拉索）；压柱效应；大位移影响。

垂度效应斜索在自重的作用下会产生一定的垂度，这一垂度的大小与索力有关，垂度与索力呈非线性关系。

斜索张拉时，索的伸长量包括弹性伸长以及克服垂度所带来的伸长，为方便计算，可以用等效弹性模量的方法，在弹性伸长公式中计入垂度的影响。

压柱效应轴向力不仅产生杆的轴向变形，而且引起杆的弯曲，造成了杆件刚度的改变，这就是轴向力第二效应或称压柱效应。

由于压柱效应的影响，引起了杆单元刚度乃至整个结构总刚度的递减。

大位移影响大位移对结构平衡方程的影响有T.L和U.L列式法等各种不同的处理方法。

前者将参考坐标选在未变形的结构上，通过引入大位移刚度矩阵来考虑大位移问题；后者将参考坐标选在变形后的位置上，让节点坐标跟结构一起变化，从而使平衡方程直接建立在变形后的位置上。

四、试述温度对结构变形影响的计算方法。

温度影响计算方法：初应变法结构因受到自然环境温度的影响（升温或降温）将产生伸缩或弯曲变形，当这个变形受到多余约束时，便会在结构内产生附加内力，工程上称此附加内力为温度次内力。

温度自应力－结构在非线性温度梯度影响下产生挠曲变形时，因梁要服从平截面假定，致使截面内各纤维层的变形不协调而互相约束，从而在整个截面内产生一组自相平衡的应力，称此应力为温度自应力。

受非线性温度梯度的超静定结构，其总的温度应力将是温度自应力和温度次内力产生的次应力之和σσσ总次自=+第三讲桥梁合理设计状态确定一、斜拉桥的合理成桥状态的特点，确定的主要方法。

合理成桥状态“目标”：a. 索力分布合理匀称—变化均匀b. 主梁弯矩——“可行域”—居中或偏向c. 主塔弯矩——预偏（活载因素）d. 边墩、辅助墩反力斜拉桥合理成桥状态的确定方法：（1）刚性支承连续梁法；（2）零位移法（3）内力平衡法；（4）指定应力法5）最小弯曲能量法；（6）最小弯矩法7）用索量最小法；（8）影响矩阵法等二、合理施工状态的要求，确定的主要方法（熟悉2-3种）。

施工状态确定方法a. 倒拆法b. 正装、倒拆迭代法c. 无应力状态法d. 正装迭代法三、对于悬臂现浇或悬拼施工的桥梁，主梁或主拱立模标高的确定方法。

节段悬臂现浇混凝土主梁的立模标高确定H立模=H成桥- fH成桥——包括成桥预拱度f——累计位移（挠度）悬臂拼装，定位标高H1确定主梁无应力状态下的制作成形H2H2= H成桥- fH1= H成桥-f +fif —一次形成无重悬臂结构累计位移fi —当前结构累计位移四、前支点挂篮（与后支点挂篮相比）的受力特点和在斜拉桥施工中的作用。

后支点形式，这种挂篮为单悬臂受力，承受负弯矩较大，所以浇筑节段长度受限制。

而前支点挂篮能充分利用斜拉索的作用变悬臂负弯矩受力为简支正弯矩受力。

这样浇筑长度和承受能力可大大提高。

改善挂篮受力，减轻挂篮重量改善悬臂主梁受力，减低截面，减少预应力第四讲控制方法1、试述桥梁施工控制的主要方法的基本原理（三种以上常用的）；a.开环控制（确定性控制）；按理论的控制参数（立模标高和张拉索力）进行施工，不进行参数的修正，如施工过程中误差在允许范围内，则成桥后桥梁结构的受力和主梁线形能满足设计要求。

采用开环控制必须具备参数误差小的条件。

如果在计算中对各种参数均估计得比较准确，施工中又能做到严格控制这些参数的误差大小（如梁段重量、张拉索力等），则这种方法是可行的。

也称为确定性控制。

跨度规模不大或者误差小的桥梁可采用。

b.闭环控制（反馈控制，随机性控制）；实际施工状态与理论的施工状态通常是存在误差的，并且随着施工过程的进展，悬臂越来越大，误差可能也随之增大，严重时会危及结构的安全，并且成桥后达不到设计要求因此，在误差较大的情况下，必须进行控制参数的调整，根据施工误差调整控制参数，使调整后的理论施工状态与实际施工状态基本一致，且满足成桥状态的要求，这就是一个反馈控制系统。

控制的目标可以是施工过程中以及成桥状态下的主梁标高、主塔偏位、斜拉索的索力以及梁与塔控制截面的内力或应力等。

调整的手段（措施）主要有：斜拉索的张拉力和新增梁段的立模（或安装定位）标高。

c.自适应控制。

根据施工过程中识别出来的设计参数实际值不断地修正正装计算模型中的相应参数，使计算模型与实际模型磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律。

该控制系统中必须具备一个有效的参数识别系统，这些参数主要为：梁段自重、结构刚度、索力测试换算参数、混凝土收缩徐变参数、温度、施工临时荷载以及预应力等。

在主梁的前几个梁段施工中结构刚度较大，变形较小，因此，在控制初期参数误差对主梁标高的影响较小，这对于自适应控制方法的应用是非常有利的。

经过几个梁段的施工后，计算参数已得到修正，为后续变形较大的梁段的施工控制创造了良好的条件。

2、试述影响桥梁施工过程变形和内力的主要因素；结构参数：刚度、自重、?预应力、索力、混凝土收缩与徐变等。

计算模型：模型简化、假定、边界条件等。

施工工艺与管理：工序、临时荷载等。

施工监测：几何测量（定位、变形等）、物理测试（应力应变、索力、预应力等）。

? 温度：季节温差、日照温差、骤变温差等。

3、试述桥梁施工过程中参数误差识别的基本方法；参数敏感性分析方法：1、在正装计算过程中实现2、让参数变化一个单位量（如10%），计算出状态变量的差值3、整理出参数影响矩阵4、试述用最小二乘法作参数误差识别的原理与算法；用残差平方和最小来对参数进行估计。

—矛盾方程组（加权）最小二乘法求解参数误差识别—最小二乘法—参数误差量（待识别）—状态变量误差（实测值-理论值）—影响矩阵矛盾方程组，求广义解:最小二乘法[]{}{}[][]{}[]{}[]有唯一解列满秩上式,||||2A S A P A A MinS P A Q T T ?=?→?-?=5、试述斜拉桥张拉索力的常用测试方法；频率法：索力与自振频率有关锚索计（荷重传感器）油压表：张拉千斤顶的油压张拉延伸量：与张拉力有关磁通量法等6、试述桥梁施工过程中应变和位移的常用测试方法。

位移测试方法：测位移：水准仪，全站仪，GPS ，激光测量仪等。

应力应变测试：钢弦式应变计、电阻式应变计、光纤光栅应变计第五讲梁桥控制1、试述大跨度PC 梁桥悬臂施工的施工控制特点；（1）截面的刚度大，主梁线形可调性差，必须事先计算准确，计算参数选取重要；（2）常用悬臂现浇施工法，挂篮变形误差影响梁段相对标高；（3）预应力平衡自重，梁段自重和预应力损失误差影响大；（4）合龙很关键，压重、锁定、合龙束张拉等工序严格控制；（5）开裂是混凝土箱梁的通病，预防开裂难度大；（6）主梁后期易出现较大下挠，预拱度设置有必要。

2、在梁桥施工中，温度对结构变形有何影响，我们在施工控制中如何处理。

温度影响显著，尽量回避；回避不了时修正；一般不可能完全回避。

[]{}{}S P A S P ?=?[]{}{}S P A ?=?P ?S ?[]A第六讲拱桥控制1、试述拱桥的施工控制特点；（1）结构形式与施工方法多，施工控制各具特点。

（2）通常分两个阶段：主拱圈形成；拱上结构形成。

（3）主拱圈形成阶段，拱轴线控制和稳定安全是关键。

（4）拱上结构形成阶段，施工顺序重要，被动控制。

2、试述各种施工方法（外置式拱架、内置式拱架、预制吊装法、斜拉扣挂法、转体法）施工拱桥的施工控制要点；（一）外置式拱架施工的拱桥控制目标、内容与关键：1、拱架受力安全2、拱架刚度满足拱圈形成质量3、拱架预拱度设置满足拱圈成拱线形4、均匀落架，安全控制5、拱圈在拱上结构施工期受力安全控制控制方法与关键：开环控制。

准确预测拱架变形以及主拱变形（二）内置式拱架施工的拱桥控制目标、内容与关键：1、骨架无应力构型控制2、自架设过程中骨架变形控制3、骨架预拱度设置满足拱圈成拱线形4、拱圈在拱上结构施工期受力安全控制控制方法与关键：开环控制。

准确预测骨架变形以及主拱变形（三）预制吊装施工的拱桥1、拱段无应力构型控制2、吊装过程中的稳定性控制3、接头连接时机与结构状态控制是关键4、预拱度设置满足拱圈成拱线形（四）悬臂施工的拱桥控制目标、内容与关键：1、拱段无应力构型（拼装）控制2、拱段拼装定位或挂篮立模标高控制是关键3、斜拉扣索力的控制与松扣时机4、预拱度设置满足拱圈成拱线形（五）斜拉扣挂法施工拱桥类似斜拉桥，扣索力可调，但扣索在成拱后要去掉。