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大跨预应力混凝土刚构--连续梁桥温度效应研究与预测
| 论文题名： | 大跨预应力混凝土刚构--连续梁桥温度效应研究与预测 |
| 关键词： | 刚构连续梁桥;状态监测;温度效应;应力应变;模态频率;克里金法;BP神经网络 |
| 摘要： | 桥梁结构处在不断变化的自然环境条件下，但混凝土的热传导性差，在日照辐射、气温等外界因素作用下，结构内部将会产生温度应力，将导致桥梁结构产生裂缝甚至破坏。理论和试验研究都表明，温度效应是影响桥梁稳定与安全运营的主要原因之一。因此为了保证桥梁的正常运营，有必要对混凝土桥梁的温度效应问题进行深刻研究，以便更好的控制与预测温度效应对桥梁的不利影响。 本文以山东某大跨预应力混凝土刚构-连续梁桥为工程背景，在其桥梁结构内部安装了大量光纤光栅温度传感器、光纤光栅应变传感器和力平衡式加速度传感器，基于该桥梁结构长期监测的数据，对该桥结构性能的运营环境特性、影响和规律进行分析和研究，主要工作内容如下： （1）以某大跨预应力混凝土刚构-连续梁桥为研究对象，选择对桥梁结构影响最大的日照温度进行分析，研究桥梁不同方向（纵向、横向及竖向）和不同截面温度及温度分布规律。通过对比傅里叶热传导法、近似数值求解法和半经验半理论公式法三种方法的优缺点及研究现状，本文决定采用半经验半理论公式法来求解桥箱梁截面温度场。 （2）研究桥梁温度效应对应变的影响。考虑应变滞后温度的效应，采用一元线性函数拟合预测温度与应变的关系。首先选择温度数据作为输入矢量，以应变作为输出矢量，运用确定系数判断拟合优度。其次对比分析去除温度效应后应变和实测应变对桥梁的影响，最后通过应变残差来判断桥梁是否处在安全期内。 （3）根据桥梁工程概况，运用ANSYS建立该桥的有限元模型，进行结构模态分析，获得了前6阶模态频率、振型等参数。研究桥梁温度效应对模态频率的影响时，采用克里金法拟合预测温度与模态频率的关系规律。首先选择温度数据作为输入矢量，将竖向前6阶模态频率作为输出矢量，计算出此模型的误差，判断是否符合使用要求。 （4）采用BP神经网络法研究桥梁温度效应对模态频率的影响。首先选择温度数据作为输入矢量，同一时间段的竖向前6阶模态频率作为输出矢量，计算出此模型的不同类型的误差值，与克里金法模型对比，找出拟合预测效果更好的方法。 |
| 作者： | 王宇斌 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王蕾;周庆刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 济南大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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