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

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　　[博士]大跨度鋼箱拱橋的施工控制關(guān)鍵技術(shù)與動(dòng)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(lái)，大跨度鋼箱拱橋在我國(guó)的建設(shè)與發(fā)展非常迅速，創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一。先進(jìn)的施工方法在推動(dòng)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(duì)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(shí)，對(duì)大橋動(dòng)力特性檢測(cè)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(guó)內(nèi)幾座極具特色的鋼箱拱橋?yàn)楣こ瘫尘?，?duì)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(jìn)行了深層次的研究，同時(shí)對(duì)鋼箱拱橋建造期與使用期的動(dòng)力特性檢測(cè)理論與應(yīng)用作了較為深入的研究，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：(1)針對(duì)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(shí)求出扣索的安裝索力和拱肋預(yù)抬量。對(duì)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(guò)程中扣索的安裝索力及相應(yīng)的預(yù)抬量計(jì)算公式?；谝淮螐埨轿豢刂扑枷氲膬煞N控制參數(shù)求解方法已在國(guó)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(wú)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?yàn)楸尘?，?duì)采用轉(zhuǎn)體法施工鋼箱拱橋的施工控制關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。針對(duì)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(wú)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(zhǔn)確預(yù)測(cè)了平轉(zhuǎn)牽引力，驗(yàn)算了轉(zhuǎn)體中的結(jié)構(gòu)安全，并運(yùn)用了同步無(wú)線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，解決了提升塔實(shí)時(shí)應(yīng)力監(jiān)測(cè)、預(yù)警的難題，為轉(zhuǎn)體施工的成功實(shí)施提供了安全保證。(3)提出了基于頻率測(cè)試與理論分析相結(jié)合的拱橋剛性吊桿拉力測(cè)定方法。采用行列式搜索法，通過(guò)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(jìn)行求解。．針對(duì)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(jiǎn)化模型上的頻率測(cè)定法，通過(guò)實(shí)測(cè)東平大橋各吊桿的橫向振動(dòng)頻率，計(jì)算得到各吊桿的拉力。該方法可以考慮腹板開(kāi)孔的影響，與有限元計(jì)算結(jié)果比較證明了該方法的有效性和精確性。(4)針對(duì)鋼箱拱橋施工過(guò)程及成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在環(huán)境激勵(lì)下，采用固定參考點(diǎn)，逐點(diǎn)移動(dòng)采集振動(dòng)信號(hào)的結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)方法，對(duì)云南小灣大橋和佛山東平大橋等鋼箱拱橋進(jìn)行了模態(tài)測(cè)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(dòng)力分層次有限元模型修正方法。基于東平大橋成橋靜、動(dòng)載試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)東平大橋成橋狀態(tài)初始有限元模型進(jìn)行了修正，建立了該橋健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估的基準(zhǔn)有限元模型。該方法能夠充分利用結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力試驗(yàn)數(shù)據(jù)，比基于單一動(dòng)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(dòng)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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