【博士】鋼管混凝土拱橋施工監(jiān)控方法研究及工程應用【2007】

內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：結(jié)構工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：北京工業(yè)大學　　學位年度： 2007年　　鋼管混凝土拱橋特別大跨度鋼管混凝土拱橋是我國近年來發(fā)展起來的一種橋梁結(jié)構，這類橋具有強度高、剛度大、自重輕、橋型美觀、跨越能力強、施工周期短的優(yōu)點。它比較好地解決了修建橋梁所要求的用料省、安裝重量輕、施工簡便、承重能力大的諸多矛盾，是大跨度拱橋的一種比較理想的結(jié)構形式。鋼管混凝土拱橋施工監(jiān)控技術、鋼管拱肋拼裝階段索力優(yōu)化調(diào)整技術、鋼管混凝土拱橋混凝土徐變規(guī)律及鋼管混凝土拱橋施工階段未完全結(jié)構風致抖振控制等關鍵技術是保證其順利實施的關鍵，本論文針對鋼管混凝土拱橋施工監(jiān)控中的這些關鍵問題進行了深入的研究。主要研究內(nèi)容如下：　　1．鋼管混凝土拱肋施工過程中的索力預控技術及索力優(yōu)化研究。利用鋼管拱材料均質(zhì)、力學理論計算準確這一特性，將鋼管拱理論計算與觀測值之差作為數(shù)據(jù)序列，并以此建立灰色預控模型，從而實現(xiàn)控制誤差預測預控。通過建立以多階段拱肋預抬高值平方和為目標函數(shù)、索力安全系數(shù)、鋼管控制斷面、控制點標高為約束條件的非線性優(yōu)化模型，并采用了基于遺傳及迭代優(yōu)化算法求解各個施工階段的索力和預抬高值，從而實現(xiàn)一次性優(yōu)化調(diào)索?！　?．鋼管混凝土拱橋施工階段未完全結(jié)構風致抖振控制技術研究。以鋼管拱肋施工階段未完全結(jié)構為對象，以Scanlan理論為基礎，建立了考慮脈動風影響的橋面系和拱肋的抖振力模型，其中橋面系的抖振力模型中考慮了風的初始攻角和橋面轉(zhuǎn)動的影響，拱肋的抖振力由于其截面形狀的特點只考慮不同方向風的阻力作用。研究表明：對不同的風速，以靜力形式施加的風荷載所產(chǎn)生的拱肋各點豎向位移比較接近，而拱肋各點的橫向位移則相差較大；同樣的風速下，懸臂端的抖振橫向位移較靜力橫向位移大。即只考慮靜力作用是不安全的，對采用纜索吊裝一斜拉扣掛施工的鋼管混凝土拱橋而言，在施工階段也有必要對其進行風致抖振分析?！　?．鋼管混凝土拱肋混凝土徐變效應研究。通過對混凝土基本徐變理論的分析，及主要混凝土徐變的計算理論、徐變系數(shù)計算模式的系統(tǒng)比較和總結(jié)，針對鋼管混凝土拱橋提出了混凝土基本徐變影響系數(shù)及混凝土包絡徐變影響系數(shù)的概念，并給出了適合鋼管拱內(nèi)環(huán)境、受力以及工作條件下的徐變系數(shù)計算模式以及混凝土徐變的計算方法。采用本文提出的方法，針對各種施工工況和工作環(huán)境分別通過有限元理論分析和施工現(xiàn)場鋼管應力的實時數(shù)據(jù)，得到了鋼管混凝土拱橋的混凝土包絡徐變影響系數(shù)，并給出其發(fā)展趨勢。通過比較同種情況下空鋼管拱肋與鋼管混凝土拱肋的鋼管應力值，分析推斷混凝土徐變效應在鋼管混凝土拱肋不同控制截面的影響程度，為鋼管混凝土拱橋設計考慮混凝土徐變效應提供依據(jù)及準則?！　?

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