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原文传递基于响应面法的节段预制拼装梁桥施工线形预测研究

论文题名：	基于响应面法的节段预制拼装梁桥施工线形预测研究
关键词：	节段预制拼装梁桥;施工工艺;线形预测;响应面法
摘要：	节段预制拼装法与传统的支架施工、悬臂对称浇筑施工等工法相比，该方法具有如节省投资，缩短工期，对周边环境干扰小、低污染，不占用桥下场地等优点。然而，在拼装梁桥施工期间，由于多种因素均可能对桥梁线形产生重要影响，使一些桥梁出现不同程度的下挠和垮塌现象，这对桥梁的正常使用和桥梁结构安全构成了严重威胁。　　故开展节段预制拼装梁桥施工线形预测的研究，预测在不同条件影响下的桥梁线形，这对后期桥梁的施工控制与桥梁的安全性有着重要的意义。　　本文结合河南省郑州市南四环节段预制拼装梁桥的施工线形进行了预测研究，取得的研究成果如下：　　（1）以南四环高架桥节段预制拼装典型3×40m连续梁桥为研究对象，采用Midas Civil，Midas FEA，建立有限元模型，对桥梁施工期间所受的应力与位移变化情况进行了分析，结果表明：在施工期间在中跨进行悬臂拼装过程中，最大位移出现在悬臂端部，应力最大值出现在悬臂根部，且随着节段的施加，T构的最大位移与应力也随之增加；边跨满堂施工期间最大位移出现在中跨悬臂端，最大压值位于第一T构的桥墩部位，而边跨的悬臂根部受压，悬臂端部与中部受拉；梁段合拢后中跨的节段略微上升，压应力降低；在支架拆除，施工完成后，边跨失去了支撑力，边跨节段明显下降，压应力上升，拉应力下降。　　（2）考虑梁桥自重、有效预应力、龄期、温度、胶接缝体积和胶接缝宽度等因素变化，采用Midas Civil建立空间杆系模型，计算分析了梁桥自重，预应力，龄期和温度对桥梁的影响,采用Midas FEA建立实体单元模型，计算分析了胶接缝体积，胶接缝宽度对桥梁的影响，以主梁节段位移与应力值为指标，开展单因素敏感性参数分析。结果表明：施工期间影响桥梁结构状态的主要参数为自重，预应力，龄期，胶接缝体积，胶接缝宽度，次要参数为温度，并将参数敏感性分析的结果用于下一步的线形预测当中。　　（3）考虑自重，预应力，龄期，胶接缝体积，胶接缝宽度五种敏感因素影响，基于响应面法采用Design Expert软件构建了节段预制拼装梁桥线预测模型。通过将所需要的样本点代入有限元模型进行计算，得到试验样本空间内参数样本值和输出的响应值。之后通过代入所得到的样本数据，开展了参数与位移之间的响应面模型函数的拟合，得到了相关函数。最后通过响应面模型计算并代入特定的参数，可以预测在相应参数影响下的梁段施工完毕后梁桥的施工位移。通过预测值与实测结果对比表明：预测值与实测位移的相对误差保持在0.5%—6.90%，值得注意的是在0号块、一号块部位的相对误差较大，为约在5%—7%之间，而其他区域的相对误差基本保持在0%—4%，且最大位移差值为1.21mm，出现在边跨中部，相对误差为3.91%。由此说明响应面法预测模型，满足施工精度的要求，能够很好的完成桥梁的位移预测，可以用来指导桥梁的线形施工问题。
作者：	郭宇
专业：	建筑与土木工程
导师：	李晓克;巴松涛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华北水利水电大学
学位年度：	2021