土木工程学科前沿(19)

的一种结构形式将会得到更大的发展[27]。

2.6 桥梁施工过程的状态控制

桥梁结构特别是大跨度桥梁结构的施工建造总要经历一个结构体系转换过程，结构中的各个部分(例如梁体)是在施工建造中逐步形成的，各个施工阶段不仅结构形式不同，而且施工荷载也与成桥状态的设计荷载有一定的差异。一般意义下的桥梁结构一次落架计算方法只适用于整体施工方法，分段施工桥梁结构的受力状态不仅与分段施工方法而且与分段施工顺序有关。此外，在施工阶段，结构刚度小、变形大，尽管恒载较小，仍将产生显著的结构非线性效应。再者，施工过程中存在着随机误差的影响，这种影响涉及到参数误差、测量误差和操作误差，使得桥梁结构的几何线型和内力状态很难达到期望目标。

为了最大限度地消除施工误差的影响，德国著名桥梁专家F. Leonhardt最早提出了按施工过程进行结构分析的倒退分析法（Back Analysis），并且在1956年的德国杜塞尔多夫北桥—钢斜拉桥中率先应用获得成功，随后又在美国P-K桥中实现了混凝土斜拉桥的施工控制[32]。目前分段施工桥梁误差控制主要采用三种方法来实现。对于跨径不大、结构简单的桥梁结构，一般可以采用预设拱度方法，从系统控制的角度，又可将其称为确定性控制方法或开环控制方法；对于跨径较大、结构较复杂的桥梁体系，由于施工误差和测量误差的存在，一般需要采用随机性控制方法或闭环控制方法消除误差，我国在80年代就已经形成了以斜拉桥悬臂施工为背景的随机性控制方法—卡尔曼滤波控制，随后经过不断完善和推广，为我国大跨度桥梁设计和施工创造了条件；施工过程中实际结构状态达不到各个施工阶段理想结构状态是误差生成的重要原因之一，如果能够在重复性很强的分段施工中，将这些可能引起结构状态误差的参数作为随机变量或噪声误差，在各个施工阶段进行实时识别，并将识别得到的参数用于下一施工阶段的实时结构分析、重复循环，使得系统模型反映的规律适用于实际状态，从而主动降低模型参数误差，然后再对结构状态误差进行控制，这就是自适应控制又称自组织控制[33]。

2.7 桥梁运营管理和健康监测

桥梁工程学科研究前沿也包括桥梁养护、维修、管理等方面的内容，其中桥梁运营管理的系统化是该方面研究的最新成果。美国各州运输局正在使用的桥梁运营

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