【摘要】：隨著國家交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快,大型復(fù)雜橋梁的建設(shè)數(shù)量與建設(shè)規(guī)模與日俱增,然而大型橋梁施工中的問題也逐漸凸現(xiàn)出來。在橋梁施工過程中,每一個(gè)施工階段,結(jié)構(gòu)的線形都在發(fā)生變化,結(jié)構(gòu)的各個(gè)部位的受力也在發(fā)生變化。大型復(fù)雜橋梁的施工控制是連接設(shè)計(jì)和施工的重要環(huán)節(jié),也是大型復(fù)雜橋梁建設(shè)中難度較大的工作,大型復(fù)雜橋梁施工過程控制質(zhì)量對成橋狀態(tài)和建設(shè)質(zhì)量起著決定性的作用。本文以國內(nèi)跨徑最大的預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋——商登高速鄭州航空港境段跨南水北調(diào)總干渠矮塔斜拉橋(以下簡稱為“南水北調(diào)斜拉橋”)為工程背景,跟蹤大橋的施工全過程,針對大橋主墩承臺(tái)、主梁、斜拉索和索塔等主要構(gòu)件的施工質(zhì)量展開研究,以此指導(dǎo)大橋的施工,主要研究內(nèi)容如下:(1)闡述了大型復(fù)雜橋梁施工過程控制的重要意義,分別針對斜拉橋和矮塔斜拉橋的發(fā)展?fàn)顩r及各自的代表性橋梁進(jìn)行了總結(jié)歸納,并對大體積混凝土施工質(zhì)量控制、大型復(fù)雜橋梁特別是斜拉橋的上部結(jié)構(gòu)控制理論的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。(2)以南水北調(diào)斜拉橋主墩承臺(tái)尺寸、混凝土配合比方案、擬定的施工方法、冷管位置等為工程背景,建立了基于水化熱分析的有限元模型,分析了其在不同時(shí)段內(nèi)溫度場、應(yīng)力場分布情況,并且選取了代表性的節(jié)點(diǎn)考察大體積混凝土承臺(tái)澆筑完成后不同時(shí)段內(nèi)外溫度差值、特殊部位的應(yīng)力及其容許拉應(yīng)力強(qiáng)度發(fā)展趨勢,判斷裂縫發(fā)展情況;研究分析了大體積混凝土溫度場、應(yīng)力場分布情況對混凝土澆筑入模溫度、對流邊界條件、冷管冷卻水流速的敏感性。(3)建立了南水北調(diào)斜拉橋有限元仿真模型,根據(jù)擬定的施工組織設(shè)計(jì),選取最大懸臂狀態(tài)、邊跨合龍、中跨合龍等工況,重點(diǎn)分析了主梁的內(nèi)力、應(yīng)力、變形以及索塔的位移、斜拉索索力的仿真結(jié)果,并且根據(jù)有限元仿真分析結(jié)果,提供了各節(jié)段主梁的立模標(biāo)高,為施工控制提供理論依據(jù)與指導(dǎo)。(4)將自適應(yīng)控制理論應(yīng)用于南水北調(diào)斜拉橋的上部結(jié)構(gòu)施工控制中,制定實(shí)施了具體的監(jiān)測方案,包括線形監(jiān)測、應(yīng)力監(jiān)測、溫度監(jiān)測等,給出了針對每項(xiàng)監(jiān)測內(nèi)容的具體實(shí)施方法、實(shí)施手段。(5)針對自適應(yīng)施工控制理論中的參數(shù)識別部分,分別介紹了不同的識別方法及其原理,并且進(jìn)行了對比,最后選取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為本橋自適應(yīng)施工控制中的參數(shù)識別方法,設(shè)計(jì)了三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,利用訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)及鑒定樣本數(shù)據(jù)對其進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證,結(jié)果表明采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行南水北調(diào)斜拉橋參數(shù)識別的誤差結(jié)果在可接受范圍之內(nèi),說明采用設(shè)計(jì)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有可行性。
[Abstract]:With the acceleration of the construction of national transportation infrastructure, the number and scale of large and complex bridges are increasing day by day. However, the problems in the construction of large bridges are also gradually emerging. In the process of bridge construction, the line shape of the structure is changing in every construction stage, and the stress on each part of the structure is also changing. The construction control of large complex bridges is an important link in connection design and construction, and it is also a difficult task in the construction of large complex bridges. The construction process control quality of large complex bridges plays a decisive role in the state of bridge construction and the quality of construction. In this paper, the project background is the cable-stayed bridge with the prestressed concrete tower, which is the largest span in China, which is called "the cable-stayed bridge of the South-to-North Water transfer Project", which spans the main trunk canal of the main channel of the South-to-North Water transfer Project (hereinafter referred to as the "South-to-North Water transfer Cable-Stayed Bridge"). Tracking the whole construction process of the bridge, aiming at the construction quality of the main pier cap, girder, stay cable and cable tower of the bridge, so as to guide the construction of the bridge. The main research contents are as follows: (1) the significance of construction process control of large and complex bridges is expounded, and the development of cable-stayed bridges and low-tower cable-stayed bridges and their representative bridges are summarized and summarized respectively. This paper also analyzes the present situation of the research on the quality control of mass concrete construction and the superstructure control theory of large and complex bridges, especially cable-stayed bridges. (2) the size of the main pier cap and the concrete mix ratio of the cable-stayed bridge of South-to-North Water transfer Project are analyzed. Based on the proposed construction method and cold pipe location, a finite element model based on hydration heat analysis is established, and the distribution of temperature field and stress field in different periods is analyzed. At the same time, the representative nodes are selected to investigate the temperature difference between inside and outside, the stress and the allowable tensile stress intensity development trend of special position after the completion of mass concrete cap construction, and to judge the development of cracks. The sensitivity of mass concrete temperature field and stress field distribution to pouring temperature, convection boundary condition and cooling water velocity of cold pipe is studied and analyzed. (3) the finite element simulation model of South-to-North Water transfer Cable-Stayed Bridge is established. According to the proposed construction organization design, the maximum cantilever state, the side span closure, the middle span closure and so on are selected. The simulation results of the internal force, stress, deformation, displacement of the cable tower and cable force of the cable are emphatically analyzed. According to the results of finite element simulation analysis, the vertical formwork elevation of each section of main girder is provided, which provides theoretical basis and guidance for construction control. (4) the adaptive control theory is applied to the construction control of the upper structure of the cable-stayed bridge of South-to-North Water transfer Project. The specific monitoring program is established and implemented, including linear monitoring, stress monitoring, temperature monitoring and so on. The specific implementation methods for each monitoring content are given. (5) according to the parameter identification part of the adaptive construction control theory, the different identification methods and their principles are introduced, and the comparison is made. Finally, the neural network is selected as the parameter identification method in the adaptive construction control of the bridge, and a three-layer BP neural network model is designed, which is trained and verified by the training sample data and the identification sample data. The results show that the error result of parameter identification of the cable-stayed bridge of South-to-North Water transfer using BP neural network is within the acceptable range, which indicates the feasibility of using the designed BP neural network.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U445

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本文編號：2326887