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郑万铁路尼尔森体系钢管混凝土拱桥施工监控及吊杆张拉控制优化研究
| 论文题名： | 郑万铁路尼尔森体系钢管混凝土拱桥施工监控及吊杆张拉控制优化研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;施工控制;有限元仿真模拟;参数识别;吊杆索力优化 |
| 摘要： | 随着拱桥在我国高速铁路修建中的迅猛发展，尼尔森体系钢管混凝土拱桥由于其整体刚度大、外形美观、经济效益好、安全可靠、跨越能力强等优越性受到铁路建设者的热捧。为了避免在桥梁建造过程中出现结构垮塌等重大责任事故，保证结构施工质量，尽可能完美地实现设计意图，国家相关部门对技术含量高的桥梁建设引入了第三方进行施工过程监控。国内、外桥梁施工监控大多是针对大跨度斜拉桥、连续刚构桥等桥型，而针对尼尔森体系钢管混凝土拱桥的施工监控方面，缺乏比较系统性、有针对性的施工监控技术措施和建设实践。 本文结合尼尔森体系钢管混凝土拱桥的起源和国内外发展状况，介绍了该种桥梁结构的特点，以正在建设中的郑万铁路128m尼尔森体系钢管混凝土拱桥为研究对象，主要做了如下几方面的工作: 1.利用有限元软件Midas/civil建立起三维杆系结构仿真模型，模拟了全桥各个施工阶段，并对拱桥关键结构的建模方法做出详细总结; 2.编制了全面的施工控制方案，介绍了各个阶段测量和监控的技术关键点，特别介绍了对支架监控的新的技术手段，从而保证了主梁浇筑支架体系的结构安全; 3.利用最小二乘原理结合倒装分析法进行控制参数的误差识别。通过举例分析，对比参数真实值与参数修正值的符合度，验证了对参数进行修正后，能够得到高精度的参数估计值。因而在施工过程中通过参数识别修正，建立起更加符合实际工程的有限元计算模型，能够更好的指导施工有序进行; 4.在有限元模型更加符合现场实际的基础上，分别运用影响矩阵法和倒装法确定吊杆初张拉力，介绍了两种方法的计算原理和过程，提出了两种方法均以吊杆索力设计值为控制目标，兼顾结构的变形和内力。通过两种方法在不同张拉方案中的应用发现:将影响矩阵法和正装迭代分析相结合，在确定吊杆初拉力方面具有更大的优势。 5.针对不同的吊杆张拉顺序，利用影响矩阵法结合迭代分析，计算合理的吊杆初始张拉力，再进行正装分析，选择符合现场实际、易于实施的吊杆张拉方案。 本文通过对尼尔森体系钢管混凝土拱桥施工控制的研究，为该桥成桥状态尽可能接近设计状态奠定理论基础，可为同类型拱桥的施工监控提供借鉴。 |
| 作者： | 刘学明 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘世忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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