預(yù)制混凝土軌道梁多形態(tài)演變機(jī)理及形體控制參數(shù)研究.pdf

1、預(yù)制混凝土軌道梁（簡(jiǎn)稱PC軌道梁）是跨座式單軌交通系統(tǒng)中梁橋體系的重要組成部分。與其他預(yù)制構(gòu)件不同，PC軌道梁特殊功能不僅要求其制造成品外觀尺度的精度非常高，而且要求其使用期的形態(tài)變化非常小。制造期間，為確保PC軌道梁成品精度，要精確推導(dǎo)初始形態(tài)參數(shù)，并建立一套完善的監(jiān)控機(jī)制，動(dòng)態(tài)引導(dǎo)梁體形態(tài)演變。使用期間，PC軌道梁應(yīng)具備抵御多種不利因素?cái)_動(dòng)的自平衡能力，將其結(jié)構(gòu)性能動(dòng)態(tài)維持在初始平衡狀態(tài)。過(guò)去僅能近似推導(dǎo)出制造期間的形態(tài)參數(shù)，其理論

2、精度難以保障；使用期PC軌道梁結(jié)構(gòu)性能自平衡能力方面的研究尚為空白，這阻礙了跨座式單軌交通的發(fā)展。
　　本文以重慶跨座式單軌為對(duì)象，采用工程試驗(yàn)、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬、理論分析、數(shù)字圖像處理技術(shù)和編程技術(shù)等手段，對(duì)PC軌道梁多形態(tài)演變機(jī)理和結(jié)構(gòu)性能自平衡能力、線形推導(dǎo)模型和跨座式單軌交通三維仿真設(shè)計(jì)系統(tǒng)及體系誤差評(píng)估機(jī)制展開較為系統(tǒng)的研究。本文的主要工作及成果如下：
　　（1）采用逆向方式建立了 PC軌道梁線形推導(dǎo)模型。結(jié)合設(shè)

3、計(jì)條件和施工工藝，假定梁底曲線的空間值域，在幾何空間中向上逆向映射出假定梁頂曲線的值域，在假定梁頂曲線值域內(nèi)找出一條與已知梁頂重合的曲線，并將這條曲線反射到梁底值域即可求得梁底曲線的真實(shí)解；求解假定梁頂曲線時(shí)，用假定梁頂曲線值域和已知梁頂曲線矢量化所形成的空間點(diǎn)集（坐標(biāo)值）構(gòu)建與圖像函數(shù)相似的兩個(gè)三維矩陣；然后用圖像處理技術(shù)和小波分解理論對(duì)圖像進(jìn)行處理變換，并用二分法和最小二乘法求得假定梁頂曲線的最優(yōu)解；利用分形維數(shù)理論建立假定梁頂曲線

4、與已知梁頂曲線吻合精度的評(píng)判準(zhǔn)則，最終求出梁底曲線的真實(shí)解。
　?。?）研究了 PC軌道梁多時(shí)態(tài)控制參數(shù)和定位參數(shù)。為確保 PC軌道梁的安裝精度和使用功能，以PC軌道梁底線形為基準(zhǔn)，以瞬時(shí)結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)不同時(shí)態(tài)的形體差異量，推導(dǎo)出PC軌道梁的多形態(tài)控制參數(shù)和定位參數(shù)。多形態(tài)控制參數(shù)是引導(dǎo)PC軌道梁沿著正確的路徑朝規(guī)定的目標(biāo)形態(tài)發(fā)展的指導(dǎo)綱要，這些參數(shù)不僅要計(jì)入早齡期瞬時(shí)結(jié)構(gòu)變形量，還應(yīng)把抵御結(jié)構(gòu)性能劣化的能力儲(chǔ)備起來(lái)，確保運(yùn)營(yíng)期結(jié)構(gòu)

5、性能的平衡狀態(tài)。
　?。?）以早齡期混凝土材料特性增長(zhǎng)規(guī)律為基礎(chǔ)，研究了 PC軌道梁多形態(tài)演變機(jī)理和不同時(shí)態(tài)的瞬時(shí)結(jié)構(gòu)變形。首先，根據(jù)工程試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立PC軌道梁混凝土材料特性隨齡期增長(zhǎng)的模型。其次，通過(guò)多形態(tài)演變機(jī)理的研究找出調(diào)和不同形態(tài)間差異的途徑。然后在有限元軟件中模擬了PC軌道梁在早齡期的形態(tài)演變過(guò)程，計(jì)算出不同時(shí)態(tài)的瞬時(shí)結(jié)構(gòu)變形，為多形態(tài)差異修正及形體控制參數(shù)推導(dǎo)創(chuàng)造必要條件。最后采用工程試驗(yàn)數(shù)據(jù)校驗(yàn)數(shù)值分析的計(jì)算值，確保

6、多形態(tài)結(jié)構(gòu)變形估算結(jié)果的正確性。
　　（4）通過(guò)試驗(yàn)?zāi)M和數(shù)值模擬，研究了 PC軌道梁在運(yùn)營(yíng)期內(nèi)抵御不利因素?cái)_動(dòng)的能力和自平衡結(jié)構(gòu)性能的能力。通過(guò)采用碳酸溶液模擬大氣中 CO2對(duì)混凝土的碳化腐蝕，并用硫酸溶液模擬酸性降雨場(chǎng)對(duì)混凝土的腐蝕作用；采用數(shù)值模擬研究了重慶現(xiàn)役單軌列車擊振 PC軌道梁的時(shí)程特性，并以時(shí)程特征參數(shù)評(píng)價(jià)PC軌道梁疲勞損傷。研究了混凝土材料特性增長(zhǎng)和預(yù)應(yīng)力效應(yīng)引起梁體的徐變?cè)鲩L(zhǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)性能提高程度，評(píng)價(jià)了PC軌道梁