大跨径钢箱梁斜拉桥施工与成桥状态控制优化

发布时间：2017-06-30 06:09

  本文关键词：大跨径钢箱梁斜拉桥施工与成桥状态控制优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：斜拉桥作为一种大跨度的桥梁,其施工方法多采用分阶段成桥的方式。为了使其成桥后的内力状态和位移状态满足设计要求,一方面要选择适合的结构计算方法确定其中间施工状态,然后严格按照确定的中间施工状态组织施工,这是保证成桥后其内力和位移状态满足设计要求的前提;另一方面,对成桥后结构的内力状态和位移状态与设计状态存在的偏差,应采取有效的纠偏措施进行调整。斜拉桥施工过程控制参数的计算方法和索力优化调整方面的研究已经取得丰硕的成果。但是对于成桥状态拉索内力和主梁位移与设计目标状态的偏差调整优化方面的成熟研究相对较少,因此,建立一套理论清晰、计算方便、工程应用性强的偏差调整优化方法,是目前斜拉桥成桥后优化控制领域亟需解决的问题。(1)概述了无应力状态法理论的基本观点,以及斜拉桥结构在施工控制中两个重要的无应力状态量;阐述了索力优化的概念和最优化理论,并介绍了本文采用最小二乘法求解最优化数学模型计算过程;另外,对本文依托工程背景进行详细的阐述。(2)以丰都长江二桥为例,以无应力状态理论为基础,对主桥施工中间过程理想状态的确定进行了分析说明。在保证分阶段成桥后的结构形式、外荷载、边界条件与一次成桥状态一致的前提下,按照无应力状态法理论并保证主梁弹性曲线连续的条件,就可以保证二者的内力状态和位移状态相同。(3)首先深入的剖析了索力调整的影响矩阵法由于非线性因素引起的内在矛盾,指出传统的影响矩阵法也是一种约束算法,且该方法具有很强约束条件,要求各个控制点位移必须按照比例进行调整。因此,本文提出一种放松约束的优化算法,建立了优化的数学公式,推导了求解方法。该优化求解算法可以从两个路径分析斜拉桥线形控制的过程,第一,从约束优化本身的物理意义进行优化,但是,由于拉索垂度等非线性问题的存在,实用性较低;第二,斜拉索的无应力索长在线性范围内如何最大程度、最高效率的求解目标线形。(4)根据本文建立的目标函数和推导的计算方法,对丰都长江二桥进行的实例分析。第一,分析了传统影响矩阵在丰都长江二桥的收敛速度较慢;第二,将本文推导目标函数和求解过程应用于丰都长江二桥的线形计算,获得了良好的效果,大幅提高了收敛速度,验证了本文方法的可行性与正确性。该方法有潜力进一步推广应用于各类型斜拉桥线形控制优化计算,可以大幅提高工作效率。
【关键词】：拉索 无应力状态量 约束优化 收敛速度 影响矩阵
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.4;U448.27
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10-13
• 1.1.1 斜拉桥结构的发展历程10-13
• 1.1.2 斜拉桥结构的发展方向13
• 1.2 成桥索力优化方法的研究现状13-16
• 1.2.1 引言13-14
• 1.2.2 索力优化的研究现状14-16
• 1.3 确定合理施工状态计算方法的研究现状16-18
• 1.3.1 引言16
• 1.3.2 确定斜拉桥合理施工状态计算方法的研究现状16-18
• 1.4 本文主要的研究内容18-20
• 第二章 本文研究工作的相关理论与技术基础20-38
• 2.1 引言20
• 2.2 无应力状态法理论20-26
• 2.2.1 无应力状态法的基本观点20
• 2.2.2 拉索无应力索长20-24
• 2.2.3 梁、塔单元的无应力曲率24-26
• 2.3 索力优化的基本概念26-27
• 2.4 最优化理论简介27-29
• 2.4.1 引言27
• 2.4.2 建立最优化数学模型27-28
• 2.4.3 最小二乘法优化问题28-29
• 2.5 依托工程背景29-37
• 2.5.1 桥位概况29
• 2.5.2 主桥概况29-36
• 2.5.3 主要技术指标36-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第三章 无应力状态理论在斜拉桥施工控制中的应用38-61
• 3.1 引言38
• 3.2 实桥仿真分析38-44
• 3.2.1 模型参数的选取38-39
• 3.2.2 荷载信息39
• 3.2.3 边界信息39-40
• 3.2.4 主梁施工流程40-42
• 3.2.5 有限元模型的建立42-44
• 3.3 预期成桥状态确定44-48
• 3.4 理想施工状态的确定48-60
• 3.4.1 合拢段处理48-49
• 3.4.2 基于切线初始位移法的理论无应力线形求解49-57
• 3.4.3 分阶段成桥的最终状态57-60
• 3.5 本章小结60-61
• 第四章 成桥后线形与索力控制优化分析与程序设计61-73
• 4.1 引言61
• 4.2 控制优化问题的描述61-62
• 4.3 索力调整计算的影响矩阵法62-66
• 4.3.1 索力调整计算的影响矩阵法62-63
• 4.3.2 影响矩阵法的算例63-66
• 4.4 目标函数及约束条件66-67
• 4.5 优化算法公式推导67-69
• 4.6 程序设计69-71
• 4.7 本章小结71-73
• 第五章 成桥后线形与索力控制优化工程分析73-88
• 5.1 引言73
• 5.2 成桥状态位移偏差73-76
• 5.3 成桥后偏差调整计算结果76-87
• 5.3.1 第一轮迭代后偏差调整计算结果77-83
• 5.3.2 第二轮迭代后偏差调整计算结果83-87
• 5.4 本章小结87-88
• 第六章 结论与展望88-90
• 6.1 结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 致谢90-91
• 参考文献91-93
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果93-94
• 附录94-95

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