支架施工斜拉桥的施工控制与索力优化研究

发布时间：2020-05-27 06:35

【摘要】：斜拉桥因其跨度大、线形优美等优点在现代桥梁建设中颇具竞争力。施工控制是斜拉桥施工中的重要环节,而目前对于支架法斜拉桥的施工控制方面研究还比较少,本文主要研究支架法施工斜拉桥合理施工状态的确定。对采用二轮调整方法施工的斜拉桥,存在一轮张拉状态索力以及拉索张拉顺序按照经验进行设计的问题。本文目的是建立施工控制的数学模型,并采用优化方法进行求解,从而摆脱一轮张拉状态以及张拉顺序按照经验拟定的情况,解决支架法施工过程存在的主梁局部位置应力过大以及支架承载力、稳定性不足的问题。主要内容包括改进频率法进行索力测量、结合数学优化方法确定一轮张拉优化阶段目标索力以及拉索张拉顺序优化三个方面。本文的主要研究内容和成果包括:(1)对索力测量频率法进行改进。根据振动方程,推导出索力与边界影响函数的关系模型。利用数值分析方法对边界影响函数关于拉弯比和频率阶数的关系进行拟合,得到索力测量的改进计算公式。并提出适用于实际工程非理想边界条件下的采用两根索张拉标定索力识别的方法。利用工程实例进行验证,在非理想边界条件下,相对于其它文献计算结果不稳定情况,本文精度均在4%以内,满足实际工程中施工控制的要求。(2)对于二轮调整方法中一轮张拉状态人为拟定情况,提出以主梁位移值作为一轮张拉状态的控制目标。将其抽象为多目标多约束数学优化模型,并采用平方和加权法、有效集优化算法与有限元软件进行联合求解,得到优化阶段目标索力。优化结果主梁刚好脱离支架,弯矩分布均匀。(3)对于张拉顺序在计算张拉力前人为拟定的问题,根据张拉顺序优化的目的要求,建立了关于主梁脱架数与施工成本的阶段损益函数。将张拉顺序优化问题归结为多目标多阶段优化的数学模型。利用线性加权法将多目标转化为单目标,利用广度优先搜索结合动态规划法对多阶段问题进行求解,建立了动态规划数学模型。结合实例分析优化效果,优化后支架受力减小80%。(4)对于应用动态规划法求解时内存空间不足的问题,通过引入登山算法,动态规划法采用向前递推进行改进并编制程序,最终可实现对实际桥梁工程张拉顺序的优化。优化结果主梁、支架均受力安全,从而解决了单纯依靠经验设计张拉顺序的问题。
【图文】：

图 3-3 单主梁模型示意图模拟：主塔为异型索塔，顺桥向呈 Y 字型，横桥向呈人字型。，主塔各坐标按图纸取值。采用梁单元模拟，，材料采用 C50 混索模拟：因为需提取影响矩阵，为考虑拉索几何非线性。采用法的桁架单元模拟，共 64 个单元。材料采用标准强度 1670 M条件模拟：开源桥采用支架法施工，支架模拟需要精确。实际图 3-4、图 3-5 所示。a）梁端处支架布置 b）梁跨中处支架布置Φ426 8mm钢管 Φ426 8mm钢管横桥向纵桥向Φ426 8mm钢管横桥向纵桥向Φ426

MIDAS支架整体布置图
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.4

【参考文献】

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本文编号：2683114