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预应力混凝土子母斜拉桥索力及施工优化研究

付军  
【摘要】:斜拉桥成桥恒载内力分布是否合理是衡量桥梁性能安全的重要标准之一。合理的成桥状态当属塔、梁在恒、活载作用下弯曲应力小且均匀受力。对结构体系已定的斜拉桥,总能找出一组斜拉索力,使得结构在确定性荷载作用下,某种反映受力性能的目标达到最优,索力优化是斜拉桥永恒的主题。 本文对确定斜拉桥成桥合理索力的国内外常见方法进行了分析与研究,比较了其优点和局限性。在此基础上提出了考虑稳定性约束的最小弯曲能量法,将新一代优化遗传算法应用到PC子母斜拉桥的初始成桥索力确定中。 斜拉桥是一种高次超静定的复杂结构,其成桥状态与施工过程密切相关。如何确定施工过程中的斜拉索力,保障施工过程中的结构安全和力学状态最优是施工控制的核心问题之一。本文提出了以斜拉桥主梁标高相对误差的平方和最小为目标函数,以主梁内力(弯矩)为约束条件,以索力为优化变量,建立了最优施工控制的索力计算调整模型。 斜拉桥的合理成桥状态和施工状态需要通过施工监控来达到或接近,本文也从控制论的角度对斜拉桥施工控制的开环控制法、闭环控制法、自适应控制法进行了总结,对斜拉桥施工控制仿真方法(正装法、倒拆法、正装迭代法、无应力状态法)进行了探讨,并在此基础上讨论了各种方法需要进一步解决的问题。建立了基于信息融合的PC斜拉桥自适应施工控制的参数模型,比较分析了立体模型和平面模型、非线性和线性对施工状态的影响,同时将神经网络和遗传算法相结合应用于Pc斜拉桥的参数识别和施工控制,将灰色理论、BP神经网络等常见的施工误差控制算法应用于实际施工控制,实际工程背景——重庆云阳长江公路大桥的施工控制和分析应证了本文方法具有一定的工程实用价值。 另外,本文结合国内外桥梁设计与管养的最新动态,在设计和施工阶段就考虑斜拉桥的桥梁健康监测和数字化管养系统框架,为以后桥梁长期安全监测和科学管养创造基本条件。


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