连续梁桥施工控制及零号块空间应力分析

发布时间：2020-10-02 07:35

　　随着我国交通事业的快速发展,结构性能优异且成本相对低廉的连续梁桥将在我国未来的公路、铁路建设中扮演更加重要的角色。悬臂浇筑法是我国连续梁桥的主要施工方法,但采用悬臂浇筑法施工的连续梁桥要经历一个漫长复杂的施工过程,成桥后的质量与线形依赖于良好的施工控制。目前我国在进行连续梁桥线形控制时,通常只采用一种状态预测方法,缺乏将两种状态预测方法结合起来应用的尝试;在进行连续梁桥应力控制时,通常将梁单元模型的计算结果作为应力控制的依据,这种方法往往不能真实反映应力状态复杂的零号块。因此,有必要加强对连续梁桥施工控制的研究。本文以合安高铁某连续梁桥为工程依托,对连续梁桥悬臂浇筑施工控制中的关键问题进行研究。采用Midas/Civil软件对连续梁桥悬臂浇筑的施工过程进行模拟,并将模拟得到的结果应用于连续梁桥的施工控制。建立灰色GM(1,1)模型、BP神经网络模型、并联型灰色神经网络模型对连续梁桥悬臂施工过程中混凝土浇筑后的变形值进行预测和调整,分析三个模型预测结果的有效性。采用Midas/FEA软件对连续梁桥应力状态复杂的零号块建立实体单元模型,得到了零号块在五种不利工况下的应力分布状态,并将零号块实体单元模型的计算结果和梁单元模型的计算结果进行对比。本文主要研究结论如下:(1)验证了灰色GM(1,1)模型、BP神经网络模型、并联型灰色神经网络模型在连续梁桥线形控制中的可行性,三种模型都能对连续梁桥悬臂浇筑施工过程中混凝土浇筑后的变形值进行较好的预测和调整。(2)将灰色GM(1,1)模型、BP神经网络模型、并联型灰色神经网络模型的预测结果进行对比,结果表明并联型灰色神经网络模型预测结果的平均相对误差、最大相对误差和均方根误差最小,说明了并联型灰色神经网络模型在连续梁桥线形控制应用上的优越性。(3)通过对零号块建立实体单元模型,得到了零号块在最大悬臂状态、成桥状态、最不利弯矩状态、最不利轴力状态以及最不利剪力状态下的应力分布情况,结果表明零号块在五种工况下整体都处于受压状态,应力状态合理,但在横隔板、底板进人洞、顶板移动荷载加载区域上出现了较大的主拉应力,有局部开裂的风险,在今后的设计和施工控制中应当对这些部位加以注意。(4)和零号块梁单元模型计算结果相比,零号块实体单元模型的计算结果和现场应力监测结果更接近,说明零号块实体单元模型能够更加准确的描述零号块的实际应力状态。在对连续梁桥零号块进行应力控制时,采用实体单元建模方法会取得更好的效果。本文研究成果为状态预测法在连续梁桥线形控制上的应用提供了新的思路,对今后连续梁桥的设计和施工控制具有一定的指导意义。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U445.4
【部分图文】：

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其中高铁 3 万公里。图 1.1 为十三五期间我国铁路规划建设的示意图。建设方面，我国原计划 30 年建成的 7918 国家高速公路网络在 21 世纪初提前[2]，目前我国高速公路里程的总规模已达到 13 万公里，新规划的 71118 高速网络将在 2030 年前建成。综上所述，未来我国的交通事业仍将保持较快的发度，将有数量更多、规模更大、跨径更长的桥梁等待建设，对桥梁建设的质提出了更高的要求，而有效的施工控制是确保成桥质量的关键。

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图 2.2 闭环控制法流程Fig2.2 The flow of closed-loop control method2.1.3 自适应控制法闭环控制法只能在施工误差产生后，通过纠正和调整被动的减小误差对桥梁结构状态的影响，而不能主动的消除误差。在悬臂浇筑施工过程中，桥梁实际结构状态和理想状态产生误差的主要原因是理论计算模型中的结构参数和实际情况有所偏差。自适应控制法针对这一误差产生的原因，对各施工阶段引起结构状态误差的结构参数进行实时识别，并用识别得到的真实参数更新修正理论计算模型，使模型和桥梁的实际状态尽可能的接近，从根源上降低施工误差。自适应控制法流程如图 2.3 所示。

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构状态和理想状态产生误差的主要原因是理论计算模型中的结构参数和实际情况有所偏差。自适应控制法针对这一误差产生的原因，对各施工阶段引起结构状态误差的结构参数进行实时识别，并用识别得到的真实参数更新修正理论计算模型，使模型和桥梁的实际状态尽可能的接近，从根源上降低施工误差。自适应控制法流程如图 2.3 所示。

【参考文献】