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基于几何控制法的大跨度斜拉桥自适应施工控制体系研究

黄灿  
【摘要】:随着国民经济的高速发展和交通运输对重要基础设施的新要求,大跨度桥梁的修建规模和数量与日俱增,同时大跨度桥梁是交通行业新技术集中应用与创新的综合体现。作为世界上第一座超千米级的特大跨度斜拉桥一苏通长江公路大桥,该桥的施工控制首次采用全过程几何控制法的控制思路。论文是在“国家自然科学基金(50908192、51178394)”联合资助下进行的,旨在对几何控制法控制思路的特点进行深入的探讨,进一步完善其相应的理论基础及施工控制技术,并为今后全过程几何控制法的具体实施提供切实可行的建议。论文主要研究内容包括: 1.基于经典梁单元理论及能量法原理,考虑线性应变和几何非线性应变的条件下,在应变能积分过程中,引入几何控制法中的两个关键参数(单元无应力长度l0和无应力曲率K0);在杆系单元刚度一般分析中,根据最小势能原理推导了分阶段几何控制法的几何非线性静力平衡方程。 2.系统地探讨大跨度斜拉桥系统参数不确定性;与斜拉索张拉索力控制方式的单参数敏感性分析方法相比较,明确了几何控制法计算分析的要点;以苏通长江公路大桥为计算实例,采用确定性有限元法的分析方法,在考虑几何非线性下,当结构系统参数发生变化时,全面地进行了施工全过程单参数敏感性分析,进一步确定了几何控制法关键敏感性结构参数。 3.关键敏感参数—主梁自重和斜拉索弹性模量为一定正态分布的随机变量时,基于蒙特卡罗一有限元法方法的随机结构计算思路和Latin超立方的抽样方式,进行了施工全过程几何控制法多参数敏感性分析,得到主梁几何线形、主梁应力及斜拉索索力在施工过程中关键控制阶段的响应概率分布情况及规律。 4.针对几何控制法特点,对施工过程中误差的形成及变化情况进行了一般性探讨;当主梁自重荷载、主梁制造角度和主梁制造长度出现偏差时,研究了主梁线形误差和拉索索力误差在施工过程中的变化规律及特点;从误差传递的角度,当主梁制造角度和主梁制造长度分别出现偏差所引起桥梁结构施工过程中线形误差的传递规律进行了研究。 5.以苏通长江公路大桥作为施工控制实施对象,介绍了基于几何控制法自适应控制体系的控制原则和各控制阶段的控制标准;阐述了桥梁结构在安装阶段、边跨合龙阶段、中跨合龙阶段和成桥恒载阶段的实施情况及控制结果。


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