大跨径连续现浇箱梁支架体系变形预测研究.pdf
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1、CONSTRUCTION MACHINERY 1292024/01总第575期大跨径连续现浇箱梁支架体系变形预测研究徐 波(中铁十九局集团第三工程有限公司,辽宁 沈阳 110136)摘要为确保成桥质量,对现浇箱梁支架体系的变形趋势预测进行研究非常必要。本文在现有研究基础上,提出补偿误差后反比例确权组合模型,并以某现浇箱梁为研究对象,对比分析补偿误差后反比例确权组合模型和单项预测模型的变形预测效果。从结果看,补偿误差后反比例确权组合模型有更高的预测精度,在支架体系变形预测中的应用价值更大。关键词支架体系;变形预测;组合模型中图分类号U445.4 文献标识码B 文章编号1001-554X(2024
2、)01-0129-04Research on deformation prediction of large-span continuous cast-in-place box girder support systemXU Bo支架现浇法施工时为一次整体浇筑成型,有可调性差的缺点,因此超大架构和超高大跨径现浇箱梁支架体系中,必须考虑体系变形量和地基下沉量等不利于梁体线形的因素1。而支架体系的变形需考虑弹性变形和非弹性变形的影响。支架体系的变形影响因素主要有:一是支架自身稳定性、刚度和强度;二是施工场地的地基承载力;三是混凝土浇筑后的结构自重;四是其他因素2。可见,影响支架体系变形的因素较多且
3、较复杂,而部分变形难以避免且无法以试验方式取得,各工况条件下的体系变形也不同。此外,所测得数据也仅为相互独立的点数据,必须将该类独立点数据构造成简单函数并通过数学方式预测发展变化规律才可分析其相关性。对此,国内外学者已通过Logistic曲线法、Lagrange插值法等组合模型进行预测分析3,4。为提高各原始单项预测模型的预测精度,本文在现有基础上提出消除模型误差的方法,该方法可有效预判大跨径桥梁支架法施工时的预拱度,并可校核预压监测数据的准确性。1 变形预测模型1.1 误差反比例分配法确权组合法假设同种预测问题有N种预测方法,且各模型第i期预测形变量为 1,2,iy tiN(t)(i=1,2
4、,N),对应期数实测形变量为yi(t)(i=1,2,N),第t期时某个预测模型预测值和实测值的差值为ei(t),可得 1()(1,2,3,)()()(1,2,3,)Niiiiiie tE ttNE tl ttNe t (1)式中 Ei(t)表示多种模型预测时各模型在第t期所产生误差的绝对值之和;li(t)表示相同时间节点第t期时所用预测模型的误差反比例商值,对其进行求和后可以得到 1()()NiiiL tl t (2)在同一时间第t期时,各预测模型的权重系数可根据下式进行计算i(t)=li(t)/Li(t)(i=1,2,N)(3)从式(3)可以看出,权重系数之和满足无偏性条件,且通过该方法所得
5、权重均在零以上,即满 DOI:10.14189/ki.cm1981.2024.01.020收稿日期2023-05-18通讯地址徐波,辽宁省葫芦岛市绥中县大台山果树农场中铁十九局项目部专题研究SPECIAL RESEARCH130 建筑机械足非负性要求。根据现有实测数据搭建组合预测模型求取各单项模型变权系数,在求解N+k(k=1,2)期各变权系数时,可通过下式进行计算1()()(1,2,)Niiiw t NkiNN (4)因单项预测模型局限性大且适用条件苛刻,因此近年来相关研究学者越来越青睐变权重组合预测模型,以路基沉降预测为基础的误差反比例确权法使常规确权法的计算步骤得到较大程度简化,化解了求
6、解麻烦和函数构造困难等问题,为有关技术人员的操作提供了便利。在此基础上,考虑到现浇支架体系变形需较高的预测精度,本文结合现有技术提出消除误差模型后确权的组合模型变形预测方法,该方法原理清晰且构造简单,有助于实际 操作。1.2 消除模型预测误差法根据实测数据搭建预测单项模型,具体如下Ft(i)=ft(i)(5)假定ft(i)为拟合的预测单项模型,并计算预测值和实测值的误差t(i)=ft(i)-st(i)(6)式中 st(i)表示每期实测值;t(i)表示每期 误差。计算误差平均值,可得()ttnw ijt (7)假定jw=k(k为常数),可得消除模型误差的函数表达式为Ft(i)=ft(i)+jw单
7、项模型的最终拟合结果为Ft(i)=ft(i)+k1.3 模型精度评价一般情况下,多通过5项指标评价模型预测效果,各指标值越小表示模型精度越高5。(1)误差平方和。21()NitiSSExx(2)均方根误差。211()NtttMSExxN(3)平均绝对误差。11NtttMAE=xxN(4)平均绝对相对误差。211NttttxxMSPENx 式中 xt表示预测形变量;tx 表示实测形变量。2 工程实例分析以某预应力混凝土现浇箱梁为研究对象,桥梁所用施工方法为满堂支架法。地质勘测资料显示,满足支架地基以杂填土和耕植土为主,土体结构松散,变形较大,原始地基承载力不满足要求。为确保顺利施工,现场通过清表
8、、回填、砖渣压实和浇筑C25混凝土进行地基处理6。因桥墩高530m,因此部分高支架体系的弹性形变量明显。据此,本文选取代表性最强的17-19#桥墩满堂支架预压数据为研究对象进行拟合和分析。2.1 原始监测数据搭设完支架体系后开始监测,连续观测18-19#墩左幅箱梁11d。其中,7d监测110%预压阶段,3d监测卸载阶段,所得数据见表1。根据表1数据对卸载阶段和预压阶段预测模型进行拟合。限于篇幅,本文仅列出部分数据。2.2 拟合的单一预测模型卸载阶段和预压阶段Lagrange插值法、Logistic曲线法和S-lgt曲线法3种单一预测模型结果见表2。为比较拟合模型实测变形量和预测变形量的误差,将
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