斜拉拱式协作体系桥梁合理成桥索力与施工控制研究

发布时间：2017-10-18 12:26

  本文关键词：斜拉拱式协作体系桥梁合理成桥索力与施工控制研究

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【摘要】：近年来,随着社会的进步、国家经济的飞速发展以及人们对桥梁跨径和美学的追求,越来越多构造独特、新颖的桥梁作品应运而生。斜拉拱式协作体系桥梁为本世纪初诞生的一种新型协作体系桥梁,目前国内外关于该类桥梁的相关研究较少,而该桥型又有其独特的优势,因此有必要对其结构特点、合理成桥索力和施工控制等展开系统的研究。本文以大连市在建的一座斜拉拱式协作体系桥梁为工程背景,对其静力特点进行分析,基于其受力特点提出考虑权重确定合理成桥索力的综合算法,并以确定的合理成桥状态为目标,采用自适应控制方法对该桥进行施工控制。主要研究内容如下：(1)根据研究的工程背景,对相同跨径的斜拉桥、拱桥和协作体系桥的刚度和内力进行分析,得出协作体系桥的受力特点更趋向于拱桥,但是其又存在斜拉桥的梁-柱效应。协作体系桥主梁轴向压应力相比拱桥储备更大,可以减小预应力钢束；协作体系桥相比拱桥,跨径可以做得更大。协作体系桥相比斜拉桥可减小其梁-柱效应、索塔受力更小。(2)在活荷载作用下,研究斜拉拱式协作体系桥梁的主梁刚度、拱肋刚度、吊杆刚度和斜拉索刚度参数的变化对结构受力性能的影响程度。研究表明,通过增加拱肋和吊杆的刚度可以明显减小主梁和塔根弯矩、主梁和塔顶位移。(3)介绍了斜拉桥和拱桥合理成桥状态传统相关分析理论与方法,结合协作体系桥梁的受力特点,在传统方法的基础上提出考虑权重确定协作体系桥合理成桥索力的综合算法,并以算例验证了该方法的可行性。(4)由于斜拉拱式协作体系桥的参数对成桥状态的影响目前研究很少,本文就主梁自重、斜拉索张拉力、吊杆张拉力和环境温度的参数变化对成桥时结构内力和线形的影响进行分析,得出环境温度对结构内力和位移影响最为明显,其次是斜拉索张拉力和主梁自重误差,吊杆张拉力误差相对影响较小。采用最小二乘法对翔凤河桥进行参数识别。(5)以上述方法确定的合理成桥状态为目标,结合施工过程及特点,建立桥梁施工控制有限元模型,依据模型分析结果,确定合理有效的施工监测方案。用自适应控制方法对翔凤河桥进行施工控制,最终,取得了良好的控制效果。
【关键词】：斜拉拱式协作体系桥 静力分析 合理成桥索力 参数敏感性 施工控制
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 论文的选题、研究意义和目的10-13
• 1.2 国内外研究现状13-19
• 1.2.1 斜拉拱式协作体系桥梁的发展13-14
• 1.2.2 合理成桥索力确定方法研究现状14-17
• 1.2.3 桥梁施工控制的研究现状17-19
• 1.3 本文的工程背景和研究内容19-24
• 1.3.1 工程背景19-22
• 1.3.2 主要研究内容22-24
• 2 斜拉拱式协作体系桥梁静力性能分析24-42
• 2.1 斜拉拱式协作体系桥梁受力特征24-25
• 2.2 斜拉拱式协作体系桥梁刚度分析25-27
• 2.3 斜拉拱式协作体系桥梁内力分析27-34
• 2.4 结构参数变化对桥梁受力性能的影响分析34-40
• 2.4.1 主梁轴向刚度的影响34-35
• 2.4.2 主梁抗弯刚度的影响35-36
• 2.4.3 拱肋刚度的影响36-37
• 2.4.4 吊杆刚度的影响37-38
• 2.4.5 斜拉索刚度的影响38-40
• 2.4.6 参数分析结果40
• 2.5 小结40-42
• 3 斜拉拱式协作体系桥梁合理成桥索力的确定42-64
• 3.1 合理成桥索力的确定原则42-43
• 3.2 确定合理成桥索力的传统方法43-44
• 3.3 确定斜拉拱式协作体系桥梁合理成桥索力的综合算法44-50
• 3.3.1 以考虑权重的弯曲能量为目标函数的索力优化影响矩阵法44-46
• 3.3.2 恒载弯矩可行域46
• 3.3.3 以最小弯曲能量为目标函数的索力优化模型46-48
• 3.3.4 基于Matlab优化工具箱的计算48-49
• 3.3.5 索力调整的具体步骤49-50
• 3.4 基于综合算法的算例分析50-63
• 3.4.1 索力优化有限元模型50-52
• 3.4.2 初定成桥状态52-54
• 3.4.3 计算活载应力包络图54-55
• 3.4.4 弯矩可行域55-58
• 3.4.5 合理成桥状态的调整与成桥状态检验58-63
• 3.5 小结63-64
• 4 翔凤河桥参数敏感性分析和识别64-87
• 4.1 参数敏感性分析64-79
• 4.1.1 主梁自重的影响64-68
• 4.1.2 斜拉索张拉力误差的影响68-71
• 4.1.3 吊杆张拉力误差的影响71-74
• 4.1.4 环境温度的影响74-78
• 4.1.5 参数分析结果78-79
• 4.2 最小二乘法基本原理79-80
• 4.3 施工控制中参数识别的最小二乘法80-81
• 4.4 桥梁施工过程与模拟81-85
• 4.4.1 施工过程81-83
• 4.4.2 施工模拟计算83-85
• 4.5 施工控制中的参数识别应用85-86
• 4.6 小结86-87
• 5 翔凤河桥施工控制87-112
• 5.1 自适应控制方法87-88
• 5.2 合理施工状态的实施88-97
• 5.2.1 斜拉索和吊杆下料长度的计算88-89
• 5.2.2 合理施工索力的计算89-93
• 5.2.3 预拱度的设置93-97
• 5.3 关键施工过程分析97-99
• 5.3.1 索塔翻模施工阶段结构计算分析97-98
• 5.3.2 吊杆张拉阶段结构计算分析98-99
• 5.4 桥梁施工控制内容99-104
• 5.4.1 结构应力与结构温度场监测100-102
• 5.4.2 结构线形监测102-103
• 5.4.3 索力监测103-104
• 5.5 桥梁施工控制效果104-111
• 5.5.1 关键施工控制效果104-108
• 5.5.2 成桥状态控制效果108-111
• 5.6 小结111-112
• 结论112-113
• 参考文献113-119
• 攻读学位期间发表的学术论文119-120
• 致谢120-121

【参考文献】

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本文编号：1054948