摘要
预应力混凝土连续梁桥由于跨越能力大、受力合理、造价经济等优势在桥梁建设工程中被广泛应用。但这类桥梁在施工过程中会受施工工艺、环境温度、施工监测等因素的影响，桥梁结构的线形和应力总会与设计存在一定误差。如果在施工过程中不实时进行控制，可能会造成合龙困难，最终出现成桥线形偏差超出限值，结构受力不合理等情况。此外，施工过程中桥梁的线形和应力预测，常用方法是借助Midas进行仿真模拟从而对不同施工阶段进行预测，但该方法的预测精度易受建模时各参数的取值影响，存在一定的局限性。为弥补以上方面的不足，本文以典型预应力混凝土连续梁桥—白安河大桥为工程依托，首先结合建筑信息模型（BIM）技术探索桥梁模型快速建模技术和相关深化应用，其次将BIM模型转换为有限元模型对其主梁关键施工阶段和控制截面进行分析用以在施工初期对主梁进行主动控制，然后引入灰色系统理论建立灰色GM(1,1)预测模型应用到主梁线形和应力控制过程中，分别把仿真计算得到的计算值和灰色预测模型得到的预测值与施工现场实测值进行对比分析，最后针对实际施工中易发生误差的参数进行敏感性分析。主要研究成果如下： （1）通过Revit建模软件+Dynamo可视化编程对桥梁进行BIM模型创建，建立了预应力混凝土连续梁桥构件参数化族库，开发了桥梁上部结构和下部结构的自动建模程序。结果表明：创建的桥梁构件参数化族库，可满足绝大部分该类桥梁常规构件参数化建模要求。基于自动化建模程序可以实现连续梁桥上、下部结构的自动化、精准放置，有效提升了建模效率。在工程量统计、碰撞检查以及漫游等方面的应用，可为施工前期的物资采购以及施工的顺利实施提供有力保障。 （2）通过将BIM模型转换为有限元模型，借助有限元软件Midas Civil对白安河大桥不同施工阶段的应力及位移进行了初步计算，获得了各施工阶段的挠度和应力。结果表明，在主梁悬臂施工过程中的挠度和应力的实测值与仿真分析结果误差在允许范围内波动，能较好应用于施工初期的控制。 （3）基于灰色预测理论，以各施工阶段现场实测值作为原始数列，建立灰色GM(1,1)预测模型对施工过程中的挠度及应力变化量进行预测指导现场施工。并将各施工阶段的挠度和应力实测值、仿真分析计算值以及预测模型预测值进行对比分析，验证了模型的预测精度。结果表明，灰色GM(1,1)预测模型计算得出的预测值相比于传统仿真模拟得到的计算值更为接近实测值，预测精度有了进一步提高。灰色GM(1,1)预测模型对于挠度变化的预测精度能够达到5%以内，对于应力变化的预测精度能够控制在10%以内，表明灰色系统理论在连续梁桥施工控制中的应用具有实用性。 （4）参数敏感性对模型参数修正、提高施工精度有重要意义。通过引入施工控制参数的敏感因子理论，对相关参数进行定量的敏感性分析，计算出各参数的敏感因子。结合监控参数误差阈值和施工控制精度，优化了预应力连续梁桥影响参数的敏感性界定尺度，识别出敏感参数、次敏感参数和非敏感参数，并给出具体控制指标下的参数变化范围，为施工监控需重点关注参数提供依据，给该类桥梁的施工提出合理化的建议。
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