[博士]大跨度鋼箱拱橋的施工控制關(guān)鍵技術(shù)與動力特性研究

內(nèi)容簡介

　　[博士]大跨度鋼箱拱橋的施工控制關(guān)鍵技術(shù)與動力特性研究　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：中南大學(xué)　　學(xué)位年度：2007　　近年來，大跨度鋼箱拱橋在我國的建設(shè)與發(fā)展非常迅速，創(chuàng)造了多項世界第一。先進的施工方法在推動大跨度鋼箱拱橋的發(fā)展方面發(fā)揮了巨大的作用，與這些施工方法相對應(yīng)的施工控制技術(shù)的研究也取得了卓有成效的成果；同時，對大橋動力特性檢測理論與應(yīng)用的研究也取得了很大的成果，并得到了廣泛的應(yīng)用?！　? 本文以云南小灣大橋、重慶菜園壩大橋和廣東佛山東平大橋等國內(nèi)幾座極具特色的鋼箱拱橋為工程背景，對拱肋采用斜拉扣掛施工和轉(zhuǎn)體施工的鋼箱拱橋施工控制關(guān)鍵技術(shù)進行了深層次的研究，同時對鋼箱拱橋建造期與使用期的動力特性檢測理論與應(yīng)用作了較為深入的研究，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：(1)針對拱肋采用斜拉扣掛法施工的鋼箱拱橋，提出了基于一次張拉到位控制思想的兩種控制參數(shù)求解方法：彈性一剛性支撐法和正裝迭代一倒拆分層綜合法。這兩種方法均可同時求出扣索的安裝索力和拱肋預(yù)抬量。對于彈性一剛性支撐法，本文根據(jù)力法基本原理推導(dǎo)了鋼箱拱肋拼裝過程中扣索的安裝索力及相應(yīng)的預(yù)抬量計算公式。基于一次張拉到位控制思想的兩種控制參數(shù)求解方法已在國內(nèi)多座大橋的施工控制中得到成功應(yīng)用，證明了該方法的可靠性與適用性。(2)以首次采用無扣索豎轉(zhuǎn)法施工且創(chuàng)鋼拱橋平轉(zhuǎn)重量世界記錄的佛山東平大橋為背景，對采用轉(zhuǎn)體法施工鋼箱拱橋的施工控制關(guān)鍵技術(shù)進行了系統(tǒng)研究。針對東平大橋因施工方案變更引起的結(jié)構(gòu)線形變化，以一次調(diào)整到位控制思想為指導(dǎo)，結(jié)合最小二乘法原理，提出了一套多目標(biāo)無扣索豎轉(zhuǎn)施工的精確控制方法，取得了理想效果。建立了完善的轉(zhuǎn)體施工監(jiān)控系統(tǒng)，成功解決了豎轉(zhuǎn)中多合龍口高精度合龍的難題，準確預(yù)測了平轉(zhuǎn)牽引力，驗算了轉(zhuǎn)體中的結(jié)構(gòu)安全，并運用了同步無線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，解決了提升塔實時應(yīng)力監(jiān)測、預(yù)警的難題，為轉(zhuǎn)體施工的成功實施提供了安全保證。(3)提出了基于頻率測試與理論分析相結(jié)合的拱橋剛性吊桿拉力測定方法。采用行列式搜索法，通過編制程序?qū)Σ煌吔鐥l件吊桿拉力與頻率關(guān)系的超越方程進行求解。．針對東平大橋所采用的H形剛性吊桿，提出了一種建立在考慮軸力的兩端固支梁簡化模型上的頻率測定法，通過實測東平大橋各吊桿的橫向振動頻率，計算得到各吊桿的拉力。該方法可以考慮腹板開孔的影響，與有限元計算結(jié)果比較證明了該方法的有效性和精確性。(4)針對鋼箱拱橋施工過程及成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)特點，在環(huán)境激勵下，采用固定參考點，逐點移動采集振動信號的結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗方法，對云南小灣大橋和佛山東平大橋等鋼箱拱橋進行了模態(tài)測試，為有限元模型修正提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(5)本文在現(xiàn)有有限元模型修正理論的基礎(chǔ)上，提出了靜動力分層次有限元模型修正方法?；跂|平大橋成橋靜、動載試驗的實測數(shù)據(jù)，對東平大橋成橋狀態(tài)初始有限元模型進行了修正，建立了該橋健康監(jiān)測與安全評估的基準有限元模型。該方法能夠充分利用結(jié)構(gòu)靜動力試驗數(shù)據(jù)，比基于單一動力或靜力的修正方法能取得更好的模型修正效果；比已有的一次性聯(lián)合靜動力有限元模型修正方法能減小優(yōu)化規(guī)模，減少迭代次數(shù)，得到更合理的修正結(jié)果。

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