桥梁施工监理关键技术培训教程.ppt

第一部分 桥梁工程技术动态 第二部分 桥梁施工技术现状 第三部分 桥梁施工监理关键 第四部分 桥梁施工监控系统 第五部分 桥梁结构健康监测 谢 谢！  四、桥梁施工控制系统 1．现代控制理论简介 1. 1 控制论的发展 控制理论作为一门技术科学，经历了其产生与发展的过程。就像电子器件与电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路等各个不同的时代一样，控制理论的发展过程大体上也可分为第一代、第二代、第三代。 第一代控制理论称为古典控制理论。古典控制理论常用的数学工具是微分方程、差分方程、傅立叶变换、拉普拉斯变换与Z变换等。 第二代控制理论称为现代控制理论。古典控制理论常用的数学工具是微分方程、差分方程、傅立叶变换、拉普拉斯变换与Z变换等。 第三代控制理论称为大系统理论。 大系统理论通常指20世纪70年代以后的控制理论，在这一段时间生产技术的发展速度是惊人的，特别是电子器件与电子计算机的迅猛发展，使控制理论受到很大冲击，以致不得不引入“大系统”这个新的概念。所谓大系统就是规模十分庞大的系统。例如一个大型钢铁联合企业、大型电力网、大型通信网、大型交通网、大型土建工程等均可称为大系统。大系统的主要特点是都包含若干子系统。这些子系统通过电子计算机协调工作。采用多级递阶控制以实现多指标综合最优化。 1. 2 现代控制论的基本内容 现代控制理论是在古典控制理论的基础上发展起来的，而它本身也在不断地向纵深发展，并形成了很多独立的分支。如今，已经很难给现代控制理论划定一个确切的界限。但就其最基本的内容而言，大体可归纳如下。 （1）线性系统理论 线性系统理论是现代控制理论中最基本的组成部分，也是比较成熟的部分。它是用状态方程来描述系统的数学模型。 （2）系统辨识 这是现代控制理论中一个很活跃的分支。所谓系统辨识就是通过观测一个系统或一个过程的输入、输出关系来确定其数学模型的方法。 （3）最优控制 最优控制是现代控制理论中一个重要的组成部分。最优控制问题是在已知系统的状态方程、初始条件以及某些约束条件下，寻求一个最优控制向量，使系统的状态或输出在控制向量作用下满足某种最佳准则或使某一指标泛函达到最优值。 根据数学模型的不同，最优控制问题可分为确定性的最优控制问题和非确定性的最优控制问题。 （4）最优估计 最优估计也是现代控制理论的一个重要分支，在通信工程中，接收到的信号总是由有用信号和干扰噪声混合组成，即 我们希望从接收信号 中分离出有用信号 就要用到最优估计，即由 求 的估计 1.3 桥梁施工控制 桥梁(特别是大跨度桥梁)施工过程的安全和成桥状态是否能满足设计要求是桥梁建设者必须解决的问题。要达到施工安全和特定线形与受力状态要求，仅通过事后检查是无法实现的，必须对施工全过程进行控制，桥梁施工控制就是以上述工程控制论为基础，为满足上述要求而发展起来的。 2．施工控制影响因素 大跨度桥梁施工控制的主要目的是使施工实际状态最大限度地与理想设计状态(线形与受力)相吻合。要实现上述目标，就必须全面了解可能使施工状态偏离理论设计状态的所有因素，以便对施工实施有的放矢的有效控制。 2.1结构参数 不论何种桥梁的施工控制，结构参数都是必须考虑的重要因素，结构参数是控制中结构施工模拟分析的基本资料，其准确性直接影响分析结果的准确性。事实上，实际桥梁结构参数一般是很难与设计所采用的结构参数完全吻合的，总是存在一定的误差，施工控制中如何恰当地计入这些误差，使结构参数尽量接近桥梁的真实结构参数，是首先需要解决的问题。结构参数主要包括： (1) 结构构件截面尺寸。任何施工都可能存在截面尺寸误差．验收规范中也允许出现不超过限值的误差，而这种误差将直接导致截面特性误差，从而直接影响结构内力、变形等的分析结果。所以，控制过程中要对结构尺寸进行动态取值和误差分析。 (2)结构材料弹性模量。结构材料弹性模量和结构变形有直接关系。对通常遇到的超静定结构来讲，弹性模量对结构分析结果影响更大，但施工成品构件的弹性模量(主要是混凝土结构)总与设计采用值有一定差别。所以，在施工过程中要根据施工进度做经常性的现场抽样试验，特别要注意混凝土强度波动较大的情况，随时在控制分析中对弹性模量的取值进行修正。 (3)材料容重。材料容重是产生结构在施工过程中的内力与变形的主要因素，控制中必须要计入实际容重与设计取值间可能存在的误差，特别是混凝土材料，不同的集料与不同的钢筋含量都会对容重产