陈少峰[1]2007年在《钢管混凝土拱桥施工监控方法研究及工程应用》文中认为钢管混凝土拱桥特别大跨度钢管混凝土拱桥是我国近年来发展起来的一种桥梁结构,这类桥具有强度高、刚度大、自重轻、桥型美观、跨越能力强、施工周期短的优点。它比较好地解决了修建桥梁所要求的用料省、安装重量轻、施工简便、承重能力大的诸多矛盾,是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式。钢管混凝土拱桥施工监控技术、钢管拱肋拼装阶段索力优化调整技术、钢管混凝土拱桥混凝土徐变规律及钢管混凝土拱桥施工阶段未完全结构风致抖振控制等关键技术是保证其顺利实施的关键,本论文针对钢管混凝土拱桥施工监控中的这些关键问题进行了深入的研究。主要研究内容如下:1.钢管混凝土拱肋施工过程中的索力预控技术及索力优化研究。利用钢管拱材料均质、力学理论计算准确这一特性,将钢管拱理论计算与观测值之差作为数据序列,并以此建立灰色预控模型,从而实现控制误差预测预控。通过建立以多阶段拱肋预抬高值平方和为目标函数、索力安全系数、钢管控制断面、控制点标高为约束条件的非线性优化模型,并采用了基于遗传及迭代优化算法求解各个施工阶段的索力和预抬高值,从而实现一次性优化调索。2.钢管混凝土拱桥施工阶段未完全结构风致抖振控制技术研究。以钢管拱肋施工阶段未完全结构为对象,以Scanlan理论为基础,建立了考虑脉动风影响的桥面系和拱肋的抖振力模型,其中桥面系的抖振力模型中考虑了风的初始攻角和桥面转动的影响,拱肋的抖振力由于其截面形状的特点只考虑不同方向风的阻力作用。研究表明:对不同的风速,以静力形式施加的风荷载所产生的拱肋各点竖向位移比较接近,而拱肋各点的横向位移则相差较大;同样的风速下,悬臂端的抖振横向位移较静力横向位移大。即只考虑静力作用是不安全的,对采用缆索吊装-斜拉扣挂施工的钢管混凝土拱桥而言,在施工阶段也有必要对其进行风致抖振分析。3.钢管混凝土拱肋混凝土徐变效应研究。通过对混凝土基本徐变理论的分析,及主要混凝土徐变的计算理论、徐变系数计算模式的系统比较和总结,针对钢管混凝土拱桥提出了混凝土基本徐变影响系数及混凝土包络徐变影响系数的概念,并给出了适合钢管拱内环境、受力以及工作条件下的徐变系数计算模式以及混凝土徐变的计算方法。采用本文提出的方法,针对各种施工工况和工作环境分别通过有限元理论分析和施工现场钢管应力的实时数据,得到了钢管混凝土拱桥的混凝土包络徐变影响系数,并给出其发展趋势。通过比较同种情况下空钢管拱肋与钢管混凝土拱肋的钢管应力值,分析推断混凝土徐变效应在钢管混凝土拱肋不同控制截面的影响程度,为钢管混凝土拱桥设计考虑混凝土徐变效应提供依据及准则。
李耀雄[2]2003年在《基于遗传算法的钢管混凝土拱桥拱肋吊装优化研究》文中指出大跨度钢管拱桥的拱肋吊装过程是一个复杂的过程，为了保证最终的成桥状态满足设计要求，考虑扣索索长的调整方法，确定出施工各阶段的合理状态是很有必要的。 本文针对大跨度钢管拱桥合理成桥状态的确定和扣索索长调整问题，将改进的遗传算法嵌入到拱肋吊装的结构计算中，采用实数编码技术，引入了基于排序的适应度分配选择方式，将动态罚函数法应用于处理有约束的最优化问题。为了满足大跨度钢管混凝土拱桥施工的安全性与成桥预期的内力状态和拱肋线形，本文结合工程实例，分别对合理成桥状态和扣索索长调整的目标函数的确定进行了分析，将一组多变量、多约束的最小化问题无约束化，从而建立起适合于该问题的遗传算法优化模型，将其计算结果分别与迭代前进法和随机最优控制理论进行了比较；结果表明，采用该方法编制的基于结构计算的遗传优化程序操作灵活，能很好的满足施工和设计要求。 本文的研究是一种全新的智能计算理论在桥梁施工控制领域中的应用，对于促进施工控制技术的发展，实现大跨度钢管混凝土拱桥的施工控制是十分必要和有意义的，并能在其它桥种的施工控制中提供参考。
孙磊[3]2014年在《钢管混凝土拱桥施工控制及优化分析》文中进行了进一步梳理钢管混凝土拱桥造型优美，受力合理，施工方便，近些年在国内外得到了迅速的发展。随着钢管混凝土拱桥跨度逐步加大和结构越来越复杂，施工难度也逐步增加。为确保成桥状态满足设计要求，在施工过程中采取施工控制显得尤为重要。本文以钦州钦江特大桥为工程背景，对施工控制过程中的关键问题进行了研究，主要内容如下：（1）简要介绍了钢管混凝土拱桥的发展历程、研究现状以及存在的若干问题，简述了钢管混凝土拱桥的发展前景。总结了对大型桥梁实行施工监控的目的意义，还有施工监控的理论和方法。（2）从介绍拱桥的施工方法入手，分析了各种施工方法与适用范围，结合钦江特大桥详细介绍了斜拉挂扣法的施工步骤，包括拱肋架设方法和混凝土灌注方法。（3）简述了钢管混凝土拱桥的施工计算方法和理论。结合钦江特大桥介绍了需要进行施工计算的内容.（4）阐述了钢管混凝土拱桥的施工控制分析方法。详细介绍了本文所要用的BP神经网络和遗传算法优化的原理和步骤。（5）以钦江特大桥为工程背景，采用正交试验设计方法对本文索要优化的扣索索力进行正交设计，将正交设计出来的每一组扣索索力带入MIDAS模型当中计算，得到多组输入输出样本。以扣索索力作为输入样本，控制截面的位移作为输出样本，采用BP神经网络对这些样本进行训练，并结合遗传算法寻找出最优索力。将遗传算法得到的最优索力反带入模型，比较神经网络训练出来的结果和模型计算出的结果，验证本文的索力优化方法是合理有效的，满足精度要求。（6）提出两种不同灌注顺序，并从弦杆的应力储备和灌注过程中的稳定性方面分析两种灌注顺序。（7）分析对比钦江特大桥施工过程中位移和应力的实测值和和设计值，表明优化结果满足施工控制需要。
宰国军[4]2008年在《竖转钢—砼组合拱桥结构优化研究》文中研究说明本文在总结竖转预应力砼八字形刚架拱桥结构体系的基础上,探讨了竖转钢-砼组合拱桥的结构体系;应用结构优化理论开发出竖转钢-砼组合拱桥的拱肋截面优化程序和拱轴线优化程序;据此对试点工程——万盛藻渡大桥进行了优化设计;最后验证了优化设计所得结构的静力性能。主要内容有:1.从结构概念设计的角度分别阐述竖转预应力砼八字形刚架拱桥及竖转钢-砼组合拱桥的由来与构思,介绍了各自试点工程的方案设计,并讨论了两者与常规拱桥比较的优缺点与适用范围。2.分析讨论了竖转钢-砼组合拱桥拱肋截面优化的设计变量,建立了优化数学模型,首次将遗传算法运用到钢-砼组合拱桥的截面优化中,运用Visual C++6.0开发出包含结构分析模块的截面优化设计程序。3.讨论了合理拱轴线的概念,依据钢-砼组合拱的线形特点,选定了拱轴线优化的设计变量,建立优化数学模型,将线性规划理论运用到拱轴线的优化中,运用Visual C++6.0开发出包含结构分析模块的拱轴线优化设计程序。4.运用自主开发的两个优化设计程序对试点工程进行截面和拱轴线的优化分析,得出优化的结构;运用MIDAS/Civil6.7.1对优化设计所得结构进行静力分析,以验证结构设计是否满足规范要求。
陈妍如[5]2008年在《大宁河特大桥拱肋安装斜拉扣索索力与预抬量计算分析》文中提出自无支架缆索吊装千斤顶斜拉扣挂法在邕宁邕江大桥得到成功应用以来,国内建造的大部分大跨度拱桥采用该方法施工。论文以正在施工中的巫山大宁河特大桥为背景,对无支架缆索吊装千斤顶斜拉扣挂施工方法开展研究。主要内容如下:1、总结了目前常用扣索力的计算方法,并将这些方法归纳为解析法和数值法两种;2、应用零弯矩法、零位移法和优化分析法开展了大宁河大桥扣索力计算,比较了这几种计算方法的优缺点,讨论了各自的适用场合;3、开展了扣索几何非线性分析。在既有计算方法的基础上,引入索膜结构计算膜外拉索的方法,将扣索长度分成若干段,分析表明,该方法能有效减少计算迭代次数;4、分析了150m、300m、500m扣索长度在不同应力水平下扣索垂度对扣索力和位移的影响,得出了在低应力状态下,随索长增加扣索垂度效应更加显着的结论。针对上述叁种不同索长的扣索,在保证计算精度的前提下,提出了合理的分段数,以减少收敛迭代次数;5、针对生死单元技术模拟两端约束构件节段施工时无法保证切线安装的问题,提出采用半跨结构模拟施工,1/2合龙段安装后施加对称约束,然后模拟松索成拱的方法,该方法可避免繁琐的坐标修正和双单元法复杂的处理过程;6、提出二次抛物线拟合节段预抬量的方法,用二次抛物线系数作为优化分析的设计变量,减少了设计变量的个数,加速了有限元模型的迭代收敛;7、分析了施工期间温度变化对主拱标高的影响,并探讨了对标高影响大小的因素。通过有限元计算,定量分析温度升降对成桥标高的影响,结果表明温度升降对成桥线形影响显着。8、根据拱肋节段间内在线形关系,推导了在已安装节段观测点标高已知时求下节段拱肋标高的公式,该公式计入了节段线形与索力间的关系;9、提出了合理角度的概念,根据扣索对拱肋内力的影响分析,导出了扣索水平倾角的设置范围。
柳江涛[6]2011年在《缆索吊装钢管混凝土拱桥拱肋的线形问题研究》文中研究指明近二十年来,钢管混凝土拱桥以其一系列的优点,在我国得到了迅速发展。但由于这种新的桥梁结构形式在实际工程中应用的时间较短,其设计理论与相关技术规范仍存在许多不完善之处,而随着其跨度日益增大,其施工问题也愈显突出,而其线形问题又是重中之重,如何保证其成桥线形至关重要。因此,为了确保桥梁的安全与正常使用,有必要对钢管混凝土拱桥的一些线形问题进行必要的研究。本文以朔准铁路黄河特大桥为背景,对缆索吊装施工钢管混凝土拱桥拱肋的线形问题进行了研究探讨,主要内容和成果如下：(1)从理论和实际分析了钢管混凝土拱桥拱轴线的选取,对钢管混凝土拱桥拱肋安装技术进行了介绍,探讨了施工工艺发展过程中各种施工方法的特点和面临的问题,着重介绍了大跨径钢管混凝土拱桥无支架缆索吊装千斤顶斜拉扣挂法的施工特点；(2)分析了钢管混凝土拱桥拱肋预拱度设置的影响因素及设置方法,并结合工程实例,对比分析各种预拱度设置方法的适用情况,为以后的设计和施工提供参考；(3)利用有限元分析软件Midas/civil模拟黄河特大桥成桥施工过程,得出其在不同施工阶段下的变形,为实际预拱度的设置提供参考；(4)介绍了目前常用的几种扣索索力的计算方法,对合理扣索力的计算进行了详细说明,在总结各种计算方法优缺点的基础上,将最优化的计算理论引入到钢管混凝土拱桥拱肋架设的扣索索力计算中,通过设置恰当的目标函数,约束设计变量和状态变量,迭代优化出扣索索力值；(5)对钢管混凝土拱桥拱肋架设过程中遇到的温度问题和合龙问题进行了分析研究,分析在不同系统温度下对结构线形的影响以及在强制合龙的情况下产生的附加内力问题,可知温度对吊装线形影响有限,但强制合龙引起的附加应力较大
胡俊亮[7]2014年在《钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁损伤识别研究》文中提出钢管混凝土拱桥因其高承载力、优良的塑性和韧性、较强的耐火性能和耐冲击性能、良好的施工性及卓越的经济性，在中国甫一出现便得到了广泛的应用，但是其设计理论、计算方法、规范编制等技术发展远落后于实际工程建设。早期建设的钢管混凝土桥梁由于规范缺失导致部分设计或者施工不足产生了一定的缺陷，随着桥梁运营日久，加之环境的影响，这些缺陷导致的桥梁病害也日益显现出来，严重影响桥梁的运营安全。为准确判断桥梁结构的损伤，进而对桥梁的安全状况进行评估，以提出切实可行的应对措施，保证此类桥梁的安全运营，本文以钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁杜坑特大桥为背景，针对此类桥梁损伤识别工作进行了如下几个方面的研究和探讨：1)结构有限元模型修正研究；2)结构传感器优化布置与结构振型扩阶分析；3)钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁损伤机理、损伤指标及损伤识别方法研究；4)结构损伤程度评估和损伤结构安全状况评级研究。本文主要研究内容如下：(1)结构有限元模型修正研究。将Kriging模型引入结构有限元模型修正领域，采用遗传算法优化Kriging模型参数，以设计参数变量与结构有限元分析频率作为训练样本训练Kriging模型，以实测结构频率作为输入样本，得到优化后设计参数变量。与神经网络方法和遗传算法有限元模型修正方法相比较，基于Kringing模型的有限元模型修正方法采用较少量训练样本即可得到较高精度的修正模型，且具有更高的计算效率。(2)结构传感器测点优化布置研究。改进奇异值分解法可以得到最大线性无关的传感器测点布置组合，节点模态应变能则表征了节点的活跃度。以指数函数作为候选测点奇异值信任度计算函数，将测点信任度与节点模态应变能进行融合，取目标值较大的候选测点作为传感器布置测点，该方法得到的传感器测点布置方案能够以较高的信噪比获得尽可能多的模态信息。(3)结构振型扩阶分析。介绍了Kidder动态扩阶法、系统等效缩聚扩阶方法及改进缩聚系统方法叁种结构振型扩阶方法，并采用一座钢桁架简支梁模型与杜坑桥主梁为例做了振型扩阶比较分析。研究结果表明，对于钢桁架这类简单结构，叁种扩阶方法都能得到较高精度的扩阶振型，其中系统等效缩聚扩阶方法扩阶精度最高；对于杜坑桥这类复杂结构，叁种振型扩阶方法存在较大误差，说明振型扩阶方法在复杂结构中的应用依然存在局限。(4)钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁损伤机理研究。将钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁离散成钢管混凝土拱肋、预应力混凝土主梁及吊杆体系叁种构件，针对最容易发生的拱肋核心混凝土脱空、主梁预应力混凝土主梁裂缝及吊杆腐蚀叁种损伤进行了发生机理分析。重点推导了拱肋核心混凝土在轴向受压、内外温差及核心混凝土收缩徐变叁种因素下的脱空临界条件，建立了钢管混凝土构件有限元实体模型，对推导的钢管混凝土在承受轴压与内外温差因素下的脱空临界条件进行了检验。(5)钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁损伤指标研究。比较了常用的几种基于动力、静力的结构损伤指标，针对钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁提出了需根据不同构件类型采用合适的损伤指标。推导了圆弧拱的波动方程，建议以小波包分解应力波信号得到的能量谱特征频带能量比偏差作为钢管混凝土拱肋的损伤指标；以应变模态差分为预应力混凝土主梁的损伤指标，并定义了有效面积比作为传感器布置密度的建议值；以吊杆内力差作为吊杆体系的损伤指标并运用神经网络方法对吊杆进行损伤识别研究。(6)钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁结构损伤程度研究。建立了钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁损伤程度评估模型，采用模糊数学理论方法，将确定的各种因素用定量的方法表示出来，通过计算各因素的隶属度，对结构损伤程度进行评级，并对一座实际检测钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁进行了损伤程度评级。(7)损伤结构安全状态评估分级研究。采用基于人工神经网络改进响应面法进行结构极限承载力可靠度分析，提出基于可靠度指标的有效极限承载能力比作为结构安全状况分级指标，对桥梁安全状况进行分级。以杜坑桥为例进行了结构安全状况评估分级。
刘书杰[8]2008年在《外倾式钢箱拱桥扣索吊装拱肋线形控制》文中研究指明大跨径钢拱桥以其优美的造型和较大的跨越能力,近年来得到了迅速的发展。大部分钢拱桥的施工采用无支架缆索吊装法,后来又发展到千斤顶钢绞线斜拉扣挂法。这种多节段吊装的施工方法,需精确计算合理扣锚索索力,确保桥梁在成桥后的结构受力和线形满足设计要求。南宁大桥采用300米跨径的非对称肋拱桥,由两条倾斜的钢箱拱肋、桥面曲线钢箱梁、倾斜的吊杆、系杆及肋间平台,共同构成一个叁维的空间结构体系。根据设计文件要求,本桥采用“先拱后梁、以拱承梁,钢拱肋通过斜拉扣挂悬臂拼装”的施工方案。东西两拱肋分15个吊装节段,全桥共30个吊装节段。拱节段采用缆索吊机吊装就位后用扣索扣挂于扣塔上,吊塔与扣塔合一。本文以南宁大桥为背景,针对这种外倾式钢箱拱桥缆索吊装斜拉扣挂施工过程中的拱肋线形控制问题进行研究。将工程结构优化的计算理论引入到拱桥拱肋施工中的扣锚索索力计算中,在对结构进行空间有限元计算的基础上,结合ANSYS的一阶优化算法,通过设置目标函数,约束设计变量和状态变量,迭代优化出了拱肋合拢前的最佳索力值。基于倒退分析法,确定各施工阶段的扣锚索索力值。计算结果表明,此方法所求得的索力,不仅可以相对精确的控制拱肋线形,而且又可兼顾拱肋内力。文章进一步讨论了主要因素对南宁大桥拱肋线形的影响,分析结果表明:几何非线性因素与塔架偏位对拱肋竖向位移影响比较大,而非线性效应有80%左右是由拉索的垂度效应引起的;扣锚索受温度影响发生弹性伸缩变形后对拱肋线形的影响随着温度改变量的增大和扣锚索长度的增长而增大,温度每升高1°,对拱肋竖向标高的影响约2～3mm;节段拼装误差对悬臂端竖向和横向影响比较大,而对其顺桥向影响却比较小,其中前期拼装节段对悬臂端的误差影响要比后期拼装节段大的多,而节段拼装误差对悬臂端的误差影响主要来自于拼装节段的角位移误差,线位移误差的影响量却比较小,约占10%～30%。最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。
王小成[9]2006年在《大跨度钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工过程空间仿真计算》文中认为钢管混凝土拱桥是我国近年来桥梁建筑发展的新技术,具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点。钢管混凝土拱桥在我国公路和城市桥梁中得到长足发展,不但数目逐渐增多,跨度也不断增大。大跨度钢管混凝土拱桥的吊装施工过程是一个复杂的过程,为了保证最终的成桥线形和受力状态满足设计要求,为施工控制提供合理的科学依据,需要采用空间仿真计算。 本文在查阅大量国内外桥梁施工仿真计算文献的基础上,阐述了大跨度桥梁的空间仿真计算分析理论,并通过对上承式大跨度钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程的施工仿真计算,给出了大跨度钢管混凝土拱桥拱肋吊装空间仿真计算的具体步骤,在建模过程中引入激活和钝化技术,方便施工阶段分析,在计算索力时引入基于影响矩阵的定长扣索法对索力进行优化。 将空间仿真计算模型应用于南里渡大桥拱肋吊装过程,建立了符合实际的空间模型,预测了拱肋吊装阶段的预抬标高,并对吊装过程进行实时控制调整。空间仿真计算结果表明:通过施工仿真计算不仅能对整个施工过程进行描述,反映全过程的受力行为,而且还能确定各个施工阶段的合理状态,为施工监测监控提供中间目标状态。施工仿真计算已成为现代桥梁确定静力状态的主要手段。
罗波[10]2009年在《大跨度拱桥的施工优化分析》文中指出大跨径钢筋混凝土拱桥以其优美的造型和经济的跨径,在我国得到了广泛的应用。目前大部分钢筋混凝土拱桥采用无支架缆索吊装法施工。为更加经济安全,对大跨度拱桥施工阶段各状况进行优化是十分必要的。在广泛研究国内外已有相关文献的基础上,本文以湖南吊井岩大桥(净跨130m的钢筋混凝土箱型拱桥)为工程背景,对大跨度拱桥的拱肋安装技术进行了研究,阐述了几种常用的大跨度拱桥施工方法的优缺点,采用优化计算方法,以确定最佳的施工方案;总结和比较了目前几种常用的合理扣索索力计算方法;运用一种基于优化理论的确定合理扣索扣点位置的计算方法,以更好地保证施工阶段拱肋最大拉应力不超过抗拉强度;编制了大跨度钢筋混凝土拱桥的立柱加载顺序优化的命令流程序,对拱上立柱加载顺序进行优化。本文的主要研究工作如下:(1)在仔细研究国内外相关文献的基础上,对目前几种常用的拱桥施工方法及施工工序进行了综合阐述,并对各种施工方法的优缺点进行了分析和总结;(2)对缆索吊装、斜拉扣挂施工方法的扣索索力的几种计算方法的优缺点进行了分析比较,结合实际工程,采用不同的计算方法对扣索索力进行了计算和分析;(3)利用大型通用有限元软件ANSYS,建立拱肋安装的有限元模型,采用优化计算方法,分别以扣索索力和拱肋最大拉应力为优化目标,对扣索合理扣点的确定进行了详细计算分析;(4)以各个工况下拱圈变形最小为优化目标,利用ANSYS编程语言APDL编制了对大跨度拱桥的加载顺序进行优化计算的命令流,有效地对拱上立柱的加载顺序进行了优化计算。
参考文献：
[1]. 钢管混凝土拱桥施工监控方法研究及工程应用[D]. 陈少峰. 北京工业大学. 2007
[2]. 基于遗传算法的钢管混凝土拱桥拱肋吊装优化研究[D]. 李耀雄. 武汉理工大学. 2003
[3]. 钢管混凝土拱桥施工控制及优化分析[D]. 孙磊. 武汉理工大学. 2014
[4]. 竖转钢—砼组合拱桥结构优化研究[D]. 宰国军. 重庆交通大学. 2008
[5]. 大宁河特大桥拱肋安装斜拉扣索索力与预抬量计算分析[D]. 陈妍如. 重庆交通大学. 2008
[6]. 缆索吊装钢管混凝土拱桥拱肋的线形问题研究[D]. 柳江涛. 北京交通大学. 2011
[7]. 钢管混凝土拱—连续梁组合体系桥梁损伤识别研究[D]. 胡俊亮. 华南理工大学. 2014
[8]. 外倾式钢箱拱桥扣索吊装拱肋线形控制[D]. 刘书杰. 同济大学. 2008
[9]. 大跨度钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工过程空间仿真计算[D]. 王小成. 武汉理工大学. 2006
[10]. 大跨度拱桥的施工优化分析[D]. 罗波. 长沙理工大学. 2009