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文檔簡介
1、斜拉橋是一種由索、塔、梁三種基木構(gòu)件組成的組合體系,屬高次超靜定結(jié)構(gòu),所采用的施工方法和安裝順序與成橋后的主梁線型及內(nèi)力狀態(tài)密切相關(guān)。斜拉橋建設(shè)過程中,受各種因素的影響,實際橋梁狀態(tài)與設(shè)計狀態(tài)必定產(chǎn)生誤差,施工中這種誤差的逐步積累,最終導(dǎo)致成橋后的狀態(tài)與設(shè)計理想應(yīng)力和線型狀態(tài)相差較大,甚至危及結(jié)構(gòu)安全。因此,大跨度斜拉橋的施工監(jiān)控越來越受到業(yè)界人士的廣泛關(guān)注。本文以天興洲大橋工程為背景,就大跨度板桁給合鋼桁梁斜拉橋的空間結(jié)構(gòu)分析與施工控
2、制技術(shù)進行系統(tǒng)的研究,其主要工作與研究成果如下: (1)基于非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基本原理,詳細論述了桿系結(jié)構(gòu)幾何非線性分析理論,給出T.L.列式法和U.L.列式法的顯式有限元公式,推演了Newton-Raphson迭代方程,討論了U.L.列式與T.L.列式的區(qū)別。研究發(fā)現(xiàn)T.L。列式法與U.L.列式法在某些實際問題計算時結(jié)果相差甚微,由此可以理解很多文獻在實際計算時,將兩者中的應(yīng)力與變形物理量相互混用的原因。 (2)以天
3、興洲大橋工程為背景,重點討論了斜拉橋結(jié)構(gòu)計算參數(shù)化建模的方法、步驟與實施過程,利用ANSYS的二次開發(fā)工具APDL,實現(xiàn)了天興洲大橋的參數(shù)化建模;利用已建模型,分析了大跨度鋼斜拉橋幾何非線性因素的影響。研究結(jié)果表明:非線性因素對不同受力構(gòu)件的影響程度不同,主塔的縱向位移及主梁桿件的內(nèi)力受幾何非線性影響較大;幾種非線性因素中,斜拉索垂度效應(yīng)的影響最為顯著,大位移效應(yīng)次之,梁柱效應(yīng)的影響最小。 (3)在分析比較現(xiàn)有斜拉橋施工控制方法
4、的基礎(chǔ)上,提出BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法運用到橋梁施工控制的思想;系統(tǒng)討論了斜拉橋的控制準(zhǔn)則、精度目標(biāo)和實施步驟;建立了天興洲大橋施工控制體系,提交了施工監(jiān)測方案。 (4)分析了大跨度鋼斜拉橋施工中各種誤差產(chǎn)生的原因和對結(jié)構(gòu)的影響程度。研究結(jié)果表明:對大跨度鋼斜拉橋而言,由于工期長、施工期間季節(jié)溫差大,而且鋼材導(dǎo)熱性能好,溫度對其施工階段的影響不容忽視;鋼梁重量誤差對結(jié)構(gòu)成橋后的累計位移與內(nèi)力影響也很顯著;索力張拉誤差是一種小范圍誤差。
5、 (5)在詳細介紹神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)之上,重點做了如下幾方面的工作:討論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂特性,非線性逼近能力和預(yù)測輸出功能,從而為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于大跨度斜拉橋施工控制中參數(shù)識別與預(yù)測預(yù)報找到理論依據(jù);推演了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與誤差校驗的計算公式,并歸納出實際應(yīng)用時的詳細步驟;針對現(xiàn)有BP算法存在的缺陷與不足提出相應(yīng)的改進措施與處理方法;設(shè)計了具有自適應(yīng)調(diào)整功能的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算程序ABPNN;利用該程序分析了學(xué)習(xí)因子α、β和
6、慣性系數(shù)η與學(xué)習(xí)速率的關(guān)系。結(jié)果表明:學(xué)習(xí)因子α、β的取值對收斂速度的影響較慢,其取值范圍較寬,也因問題不同而異,通常α=β,且在0.2~5.0之間取值;慣性因子η的取值較為復(fù)雜,很易引起振蕩,一般η在0.2~0.5之間取值較為合適。 (6)運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)識別功能,實現(xiàn)天興洲大橋施工過程中設(shè)計參數(shù)的識別;運用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測預(yù)報功能,實現(xiàn)天興洲大橋施工控制過程中的拼裝標(biāo)高和初始索力預(yù)測。實際結(jié)果表明,BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)測值與實
7、測值吻合程度很好,完全滿足工程及控制的要求。 (7)首次利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性逼近能力和逆向控制模型,實現(xiàn)天興洲大橋施工過程中控制變量誤差調(diào)整中的索力調(diào)整量計算和全橋合攏后的索力調(diào)整量計算。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實例分析與工程應(yīng)用,結(jié)果表明了該方法的有效性和合理性,具有很好的理論和應(yīng)用價值,是對傳統(tǒng)方法新的補充。 (8)文章最后總結(jié)幾年的研究經(jīng)驗與體會,參照國內(nèi)外發(fā)展趨勢,并結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的研究成果,提出智能化大跨度斜拉橋施工控
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