基于灰色神经网络的斜拉桥换索工程索力调整方法研究

发布时间：2020-10-31 09:36

　　 对于建成多年的斜拉桥,由于各种各样的因素导致拉索护套破损、线形发生较大的变化。其中20世纪70至90年代初,我国修建的斜拉桥已经更换了斜拉索或进行了其他措施的加固,其余斜拉桥也面临换索的问题。本文以东风桥斜拉桥换索工程为背景,对斜拉桥换索工程进行研究。首先,根据斜拉桥的构造特点,对斜拉索、混凝土主梁和索塔、桥墩基础以及附属设施等病害进行总结和归纳,并对其原因进行分析。另外,对国内外斜拉桥换索优化理论进行探讨,建立斜拉桥数值算例分析对比现有换索理论的优缺点。本文将未知荷载系数法和影响矩阵法用于换索设计分析中,建立MIDAS-CIVIL有限元分析模型对换索施工过程进行分析,并与施工过程中实测数据做对比,通过换索、调索和加固措施,很大程度地改善了桥梁结构内力。由于混凝土主梁跨中和边跨存在下挠和裂缝现象,为了有效的增大主梁跨中的压应力储备和减小负弯矩,在桥面铺装前对主梁上缘和下缘施加不等量的体外预应力钢丝和钢束,并对其进行理论计算和数值模拟计算。这种加固方法对减小主梁负弯矩有显著效果,加固后能有效避免新裂缝的产生,提高主梁的耐久性。再对加固后的桥墩基础进行验算,结果表明桥墩竖向反力增加较小,在桥梁加固完成后既提高了桥梁运营承载能力又能够满足桥梁基础的承载力要求。针对斜拉桥换索工程,采用灰色理论和神经网络相串联的灰色神经网络预测模型。通过灰色关联分析得出与目标值关联度较大的数据组,利用多变量灰色GM(1,3)模型对实测索力进行拟合,增大与其他相关因素数据的关联性。借助MATLAB神经网络工具,利用前期数据建立动态调整权值(阈值)的神经网络模型,再将下一施工阶段的相关因素数据作为输入数据得出预测值,将模型输出的预测值与工程上实测值进行比较分析,结果表明,灰色神经网络可以取得比较好的效果,精度基本满足斜拉桥换索工程的需求。
【学位单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U448.27;U445.7
【部分图文】：

索锚头的位置和护套的损坏的位置等。从拉索的横截面看，外层钢丝通常是最容??易生锈的，并且其腐蚀程度从内向外逐渐增加。钢丝腐蚀的常见形式有点蚀，均??匀腐蚀，锈蚀疲劳等。如图２－１所示：??图２－１拉索护套破损、钢丝锈蚀??２．１．２混凝土主梁病害??混凝土结构的裂缝是由材料的初始缺陷和微裂缝的不断扩大引起的，这些裂??１３??

需要定期观察。??冲刷会引起基础滑移、脱空，还会导致粧基倾斜。目前，通常有三种冲刷形??式：一般冲刷，压缩冲刷和局部冲刷，如图２－２所示。??一般冲刷是指由于桥墩引起的水流压缩致使上游流速增大，河流床面发生明??显冲刷。??压缩冲刷是指桥墩和桥台的阻挡而改变了水流的通道和流速，影响了河床。??局部冲刷对桥墩的影响最大，长期冲刷会导致桥墩粗骨料外漏，钢筋腐蚀，??桥梁结构安全受到严重影响［２７］。??■■??图２－２桥墩开裂、粗骨料外露??２．１．５附属设施病害??桥面铺装层直接接受车辆和外部荷载的影响，因此，桥面铺装层需要具备一??定的抗裂性、抗冲击性和耐磨性。由于沥青路面层和混凝土结构为一柔一刚，材??１５??

常用支座形式有：油毛毡或平板支座，普通板式橡胶支座，四氟滑板式橡??胶支座，球型支座，钢支座和新型钢支座。大多数斜拉桥的支座在长期使用中会??产生一系列疾病，如图２－４所示，阻碍结构力的传递，导致桥梁的受力状态和设??计时的不一样，进而会引发桥梁出现病害，存在安全隐患和影响桥梁的使用寿命。??对于橡胶支座而言：长期暴露在空气和外荷载作用下，引起橡胶老化、变质，??导致梁体自由伸缩能力受限等问题，直接引起支座位置的主梁梁端开裂、落角等??问题。钢板滑动支座的接触面干燥生锈，桥墩顶部残余混凝土引起的摩擦阻力变??大，导致滑动轴承失效；此外，支座脱空也是一种相对常见的病害，对于不同跨??度的各种桥梁，随着倾斜角度的增加，桥梁跨径的增大，桥梁底部和支座脱空的??概率更大。一旦支座脱空，板梁处于在三点受力状态，在桥梁上部结构的自重和??外力作用下
【参考文献】

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1 孙金岭;庞娟;;基于残差修正的灰色神经网络在数据挖掘中的应用[J];吉林大学学报(理学版);2015年06期

2 聂小沅;李德建;;基于BP神经网络与GM(1,1)模型组合算法的桥梁耐久性预测[J];铁道科学与工程学报;2015年04期

3 孙增寿;赵云鹏;秦磊;;基于频率法的平行钢绞线索索力测试研究[J];铁道科学与工程学报;2014年03期

4 于玲;赵志刚;包龙生;南继芹;;灰色系统理论在桥梁线形控制中的应用与研究[J];公路交通科技(应用技术版);2013年10期

5 闫磊;任伟;;FRP加固桥梁受弯构件的可靠性分析[J];郑州大学学报(工学版);2011年02期

6 宋松科;刘泉;李军歌;;提高灰色预测模型精度的研究[J];西南公路;2010年03期

7 周华强;段成晓;常立新;徐德新;王斌;;基于响应面法的既有桥梁加固后时变可靠指标分析[J];建筑结构;2010年S1期

8 孙全胜;杨建喜;;参数增量变化分析在斜拉桥换索施工控制中的应用[J];世界桥梁;2010年01期

9 张谢东;汪娟娟;蔡军;李卫华;李永斌;董魁;;SCGM(1,1)模型在桥梁施工控制中的应用[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2006年06期

10 冉志红;李乔;;BP神经网络技术在斜拉桥施工控制中的应用[J];中南公路工程;2006年03期

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3 张帆;基于神经网络的大坝安全监控模型研究[D];东南大学;2016年

4 胡彦君;重载铁路桥梁体外预应力加固法的关键技术研究[D];北京交通大学;2015年

5 孟庆成;千米级斜拉桥施工控制系统关键问题研究[D];西南交通大学;2015年

6 宋军;混凝土索塔开裂行为的宏细观力学分析[D];重庆交通大学;2014年

7 朱红兵;公路钢筋混凝土简支梁桥疲劳试验与剩余寿命预测方法研究[D];中南大学;2011年

8 闫磊;服役期砼桥梁加固前后的可靠度研究[D];长安大学;2010年

9 段成晓;钢筋混凝土桥梁加固后可靠性评估及剩余使用寿命的研究[D];武汉大学;2010年

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8 刘智敏;多塔斜拉桥几何非线性分析及其索力优化研究[D];西南交通大学;2014年

9 崔鑫;预应力混凝土斜拉桥施工监控及健康监测若干问题研究[D];浙江大学;2014年

10 温敏;独塔斜拉桥换索施工控制研究[D];浙江大学;2014年

本文编号：2863775