發(fā)布時間：2020-08-14 14:58

【摘要】：拱橋一直是我國橋梁建設(shè)中歷史最為悠久的一種橋型,隨著拱橋向著長、大化方向的發(fā)展,在拱橋理論、設(shè)計、施工、運營等各個方面仍舊有許多亟待解決的問題。目前國內(nèi)對鋼桁架拱橋的研究較為缺乏,對于采用纜索吊裝斜拉扣掛法施工的鋼桁拱橋,索結(jié)構(gòu)作為關(guān)鍵構(gòu)件,其值的計算與優(yōu)化研究還比較少。本文以在建的香溪長江大橋為研究背景,基于無應(yīng)力合龍目標,開展了大跨度鋼箱桁架拱橋施工控制的索力優(yōu)化分析研究,主要內(nèi)容有:1.為了使懸臂拼裝鋼桁架拱橋合龍后的線形與一次落架的裸拱線形一致,提出基于無應(yīng)力狀態(tài)法的線形控制方法,該方法的核心是控制拱肋節(jié)段的無應(yīng)力拼裝。明確合龍段無應(yīng)力合龍的目標為控制預(yù)留合龍口的幾何尺寸,使其滿足合龍段的無應(yīng)力長度和無應(yīng)力曲率的要求,為達到該目標,對索力進行優(yōu)化控制�；诠皹蚱毡槭褂玫睦|索吊裝斜拉扣掛法,對扣錨索索力的優(yōu)化計算進行介紹,根據(jù)斜拉橋的索力優(yōu)化經(jīng)驗,提出了拱橋施工中的扣錨索索力優(yōu)化方法;2.以香溪長江大橋工程為背景,采用Midas civil建立主拱、扣塔與扣錨索的有限元模型,通過設(shè)置完整的施工步驟進行模擬分析,根據(jù)分析結(jié)果提取索力組和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)變化值,通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練建立兩者之間的非線性關(guān)系,此函數(shù)關(guān)系的擬合功能用以實現(xiàn)遺傳算法個體適應(yīng)度的評價,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合遺傳算法,運用目標函數(shù)將索力優(yōu)化問題轉(zhuǎn)變?yōu)闃O小值求解問題。這種優(yōu)化方法根據(jù)MATLAB編制優(yōu)化計算程序,該程序在給定期望合龍口位移偏差、扣塔偏位容許值等約束條件下,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動建立索力與合龍口位移之間的映射關(guān)系,最后通過遺傳算法尋找滿足合龍口期望位移值的最優(yōu)索力值;3.將最優(yōu)的索力值代入有限元模型中進行施工階段仿真分析,得到合龍后的成拱線形,并將該線形與一次落架的裸拱線形進行對比,結(jié)果表明,采用本文優(yōu)化方法得到的成拱線形與一次落架的裸拱線形非常吻合。這表明采用本文提出的索力優(yōu)化方法合理有效,不僅為該橋的施工控制提供了科學的方法,而且為其他懸臂拼裝橋梁的索力優(yōu)化分析提供了借鑒;4.根據(jù)以無應(yīng)力合龍為目標進行計算得出的索力優(yōu)化結(jié)果,進行無應(yīng)力索長的計算,實現(xiàn)施工過程中拱肋節(jié)段的無應(yīng)力狀態(tài)量不變,從而保證合龍后的拱肋在扣錨索拆除后的線形與一次落架裸拱線形達到一致。
【學位授予單位】：武漢輕工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U448.22
【圖文】：

伊茲（Eads）橋

的公鐵兩用鋼桁架拱橋，采用了懸臂法架設(shè)施工。鋼材在拱橋上成功應(yīng)用之后，越來越多的剛拱橋如雨后彩虹般相繼出現(xiàn)，1917 年，在美國紐約建成了鋼拱橋發(fā)展歷史上具有里程碑意義的地獄門（Hell gate）橋，在這半世紀的歷史進程中，其主跨跨徑相比伊茲橋增加近一倍，是世界上建成最早的大跨鋼拱鐵路橋[2]。在 1932 年，澳大利亞建成的悉尼灣大橋采用了與地獄門橋的一樣的橋型，為中承式公鐵兩用橋，且其主跨達到了 503m，是國外大于 500m 的三座鋼桁架拱橋之一。另外兩座 500m 以上的鋼桁架拱橋分別是 1931 年建成的美國貝永（Bayanne）橋（中承式拱橋，主跨為 504m）與 1977 年建成的新河谷（New River Gorge）橋（上承式鋼桁架拱橋，主跨為 518.2m）。下面分別介紹這三座大跨鋼桁架拱橋：新河谷橋（圖 1.2）是目前為止國外最大的鋼拱橋，它是 1977 年建成的上承式鋼桁架拱橋，主跨 518.2m，橋?qū)?22m，橋面距離水面 267m，其引橋橋墩結(jié)構(gòu)采用變截面的鋼箱柱，箱型柱上小下大，具有較高的穩(wěn)定性，新河谷橋橋面系梁為連續(xù)鋼桁梁結(jié)構(gòu)，抗風性能好，且橋梁結(jié)構(gòu)形式纖細輕巧，猶如展翅的飛燕橫亙于新河谷之上，其次，由于采用了耐候鋼進行施工建設(shè)，新河谷橋無需養(yǎng)護。因此，新河谷橋也成了美國弗吉尼亞州的標志之一。

貝永（Bayanne）橋

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 韋有波;;西溪河特大跨度鋼管混凝土拱橋轉(zhuǎn)體施工控制[J];鐵道建筑;2015年12期

2 李開心;龔清盛;田維鋒;曾慶;;拱橋纜索吊裝施工的無應(yīng)力狀態(tài)控制法[J];中外公路;2012年06期

3 余昆;李景成;;基于無應(yīng)力狀態(tài)法的懸臂拼裝斜拉橋的線形控制[J];橋梁建設(shè);2012年03期

4 馬永杰;云文霞;;遺傳算法研究進展[J];計算機應(yīng)用研究;2012年04期

5 田周松;;朝天門大橋施工方案優(yōu)化分析[J];中國市政工程;2011年03期

6 田維鋒;周水興;秦鎮(zhèn);;基于無應(yīng)力狀態(tài)法的零桿虛位移修正[J];重慶交通大學學報(自然科學版);2010年01期

7 王廣;;確定扣索索力方法的比較研究[J];山西建筑;2010年03期

8 連岳泉;肖建良;王小成;;大跨徑拱橋拱肋吊裝過程索力仿真分析[J];中外公路;2008年05期

9 葛繼科;邱玉輝;吳春明;蒲國林;;遺傳算法研究綜述[J];計算機應(yīng)用研究;2008年10期

10 沈花玉;王兆霞;高成耀;秦娟;姚福彬;徐巍;;BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層單元數(shù)的確定[J];天津理工大學學報;2008年05期

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 盧向勇;廈深鐵路榕江特大橋主橋施工技術(shù)方案研究[D];中南大學;2014年

2 陳驍;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法結(jié)合的斜拉橋索力優(yōu)化研究和施工控制[D];武漢理工大學;2013年

3 胡星;改進自適應(yīng)遺傳算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在橋梁施工控制中的應(yīng)用[D];武漢理工大學;2009年

4 許烈生;鋼桁拱橋主拱圈施工仿真分析[D];重慶大學;2009年

5 劉邵平;大跨度多肋拱橋施工控制索力優(yōu)化分析研究[D];重慶交通大學;2009年

6 梅蓋偉;基于裸拱變形為控制目標的索力計算方法研究[D];重慶交通大學;2009年

7 賈棟;基于幾何控制法的結(jié)合梁斜拉橋主梁制造線形控制[D];西南交通大學;2009年

8 彭小明;大跨度鋼桁架拱橋仿真計算分析[D];北京交通大學;2008年

9 陳妍如;大寧河特大橋拱肋安裝斜拉扣索索力與預(yù)抬量計算分析[D];重慶交通大學;2008年

10 楊煊;大跨度鋼箱桁架拱橋施工穩(wěn)定性分析[D];重慶交通大學;2008年

本文編號：2793180