大跨度非对称梁拱组合桥施工控制研究

发布时间：2017-09-16 08:16

  本文关键词：大跨度非对称梁拱组合桥施工控制研究

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【摘要】：随着施工工艺的发展,桥梁结构趋于复杂化,传统的桥梁施工控制理论已不能满足现代桥梁施工控制要求。梁拱组合桥结构复杂,对于主梁采用悬臂施工的先梁后拱法施工工序繁多,需经历多次体系转换,其挠度及应力不断变化。对其进行施工控制研究意义重大。论文以一(73.9+148+128+148+73.9)m连续梁拱组合桥的施工控制过程为研究对象,主要研究内容及结论如下:(1)建立全桥有限元模型,采用正装计算法模拟了桥梁结构的施工过程,得到各个施工阶段的主梁及拱肋累计位移、应力,并与设计结果进行了对比,验证了模型的准确性及结构的合理性。施工控制中,随着施工过程的推进,根据现场试验及测试数据对有限元模型中各参数(混凝土容重及弹性模量等)进行调整,以期提高控制精度。从监控过程来看,有限元模型与施工过程吻合性高,可以为施工提供有效指导;(2)针对灰色理论GM(1,1)预测模型存在的不足,通过最小二乘法和最优寻求定权对其背景值及初始值进行了修正,采用多点滑动平均的方法对原始序列进行了优化,提出了改进的桥梁施工灰色控制系统。将改进的灰色控制系统与传统的GM(1,1)模型进行比较,发现改进的灰色控制系统预测精度高,应用到该桥的线形控制过程中,得到了理想的线形;(3)分析了施工控制过程中应力控制的影响因素,对温度、理论计算误差等采取相关措施进行削弱。着重对收缩、徐变误差进行分析,采用收缩徐变相关理论对实测应变中的非荷载应变进行分离,得到更接近实际应力的实测值。采用MATLAB程序编写了分离收缩徐变应变的程序,应用到该桥的应力控制中,得到了理想的应力监测结果;(4)吊杆力的大小直接影响整个结构的受力状态,故需准确测定吊杆力,保证吊杆力达到设计值。对吊杆拉力的测定,频率法为目前应用最广泛的方法,通过测定吊杆的基频,采用两端铰接法或两端固结法计算出吊杆的拉力值,这两种方法对短吊杆的测试结果误差较大。究其原因,实际的吊杆约束是有一定弹性刚度的弹性约束,对于短吊杆其弹性刚度不可直接忽略又不可直接简化为固结。本文提出了基于弹性边界条件下的多频率法识别吊杆张力,推导了相应的频率方程进而采用遗传算法进行求解,并采用数值算例验证了该方法的精度。
【关键词】：梁拱组合桥 灰色理论 改进GM(1 1)模型 应力控制 吊杆索力测试
【学位授予单位】：兰州交通大学
【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10-18
• 1.1 概述10-12
• 1.1.1 梁拱组合桥-钢管混凝土拱桥现状及发展10-11
• 1.1.2 大跨度非对称梁拱组合桥施工控制研究的意义11-12
• 1.2 梁拱组合桥施工控制现状12-15
• 1.2.1 桥梁施工控制理论的发展12
• 1.2.2 施工控制理论研究现状综述12-15
• 1.3 工程背景15-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-18
• 2 有限元模型及计算结果18-30
• 2.1 有限元模型的建立18-20
• 2.1.1 结构离散18-19
• 2.1.2 边界条件19-20
• 2.2 计算方法20-23
• 2.2.1 正装计算过程20-22
• 2.2.2 倒装计算过程22-23
• 2.3 计算结果23-29
• 2.3.1 梁体及拱肋位移23-27
• 2.3.2 结构应力计算结果27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 基于改进灰色预测GM(1,1)模型的主梁线形控制30-45
• 3.1 误差分析及状态预测30
• 3.2 灰色GM(1,1)预测模型30-32
• 3.3 改进的灰色系统控制程序32-35
• 3.3.1 原始序列的改进32
• 3.3.2 背景值及初始值的改进32-34
• 3.3.3 改进的灰色控制系统程序34-35
• 3.4 主梁悬臂浇筑阶段线形控制35-43
• 3.4.1 控制流程35-36
• 3.4.2 线形测点布置36
• 3.4.3 主梁线形控制过程36-40
• 3.4.4 主梁线形控制结果40-43
• 3.5 本章小结43-45
• 4 主梁应力控制与研究45-56
• 4.1 应力测试影响因素45-47
• 4.1.1 混凝土收缩徐变引起的误差45
• 4.1.2 温度变化引起的误差45-46
• 4.1.3 其他影响因素46-47
• 4.2 误差分析及处理方法的研究47-51
• 4.2.1 混凝土收缩徐变引起的监测应力误差分析47-50
• 4.2.2 其他影响因素引起的误差分析50-51
• 4.3 应力监测控制过程51-52
• 4.3.1 测试断面布置51
• 4.3.2 测试流程51-52
• 4.4 主梁应力监测结果分析52-55
• 4.5 本章小结55-56
• 5 基于弹性边界条件下的吊杆张力测定56-70
• 5.1 吊杆力测定方法56-57
• 5.2 频率法测吊杆张力误差分析57-58
• 5.3 频率法测定吊杆力常用计算方法及过程58-60
• 5.3.1 频率法测定吊杆力常用计算方法58-59
• 5.3.2 频率法测试过程59-60
• 5.4 基于弹性边界条件的频率法测定吊杆张力60-64
• 5.4.1 吊杆振动频率方程60-62
• 5.4.2 多频率法求解吊杆振动方程62-64
• 5.5 数值算例分析64-69
• 5.6 本章小结69-70
• 结论与展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 附录A 改进的灰色预测GM(1,1)模型MATLAB程序76-78
• 附录B 应力处理MATLAB程序78-82
• 攻读学位期间的研究成果82

【参考文献】

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本文编号：861896