連續(xù)剛構(gòu)橋極限承載力分析及靜載試驗研究.pdf

1、改革開放以來,我國公路橋梁建設(shè)發(fā)展很快,連續(xù)剛構(gòu)橋梁由于自身特有的優(yōu)點而得到迅速推廣,在大跨度橋梁建設(shè)中的比例越來越大。正確評定連續(xù)剛構(gòu)橋的極限承載能力為其運營安全、維修加固提供科學依據(jù),具有重要的現(xiàn)實意義。目前,對連續(xù)剛構(gòu)橋極限承載力分析的理論研究很多,在分析效率和精度上各有優(yōu)劣,仍還沒能形成統(tǒng)一計算分析模式,理論性過強,難以在工程實踐中應(yīng)用。本文對連續(xù)剛構(gòu)橋極限承載力分析的QR法、荷載試驗相關(guān)問題和承載力評定方法進行研究,并以百色市

2、華村大橋荷載試驗為背景,探討了基于橋梁靜試驗撓度測試結(jié)果采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對連續(xù)剛構(gòu)橋極限承載進行預(yù)測,進而對該橋的承載力進行評定,取得若干有價值的研究成果和創(chuàng)新點,主要有:
　　 (1)本文采用QR法建立連續(xù)剛構(gòu)橋平面和空間分析模型,在此基礎(chǔ)上,研究建立了連續(xù)剛構(gòu)橋材料、幾何雙重非線性分析QR法新模型和連續(xù)剛構(gòu)橋穩(wěn)定性分析QR法新模型及其求解方法,并推出了考慮畸變和剪力滯影響的樣條箱梁段單元剛度矩陣;提出了連續(xù)剛構(gòu)橋極限承載力分

3、析QR法的新模型及其求解方法,編制相應(yīng)程序。
　　 (2)本文研究了采用QR法和有限元法分別建立連續(xù)剛構(gòu)橋梁模型進行極限承載力分析的步驟和方法。以預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋—華村大橋為工程背景,應(yīng)用QR法和有限元法分別在對該橋中跨跨中、邊跨跨中、邊跨合攏段距5＃墩16.5m處三個截面的極限承載力進行分析比較,結(jié)果表明,兩種方法計算結(jié)果接近,說明QR法用于連續(xù)剛構(gòu)橋極限承載力分析是可靠的,計算結(jié)果為該橋的結(jié)構(gòu)安全評估提供科學依據(jù)。

4、r>　　 (3)本文總結(jié)了連續(xù)剛構(gòu)橋荷載試驗方法,闡述了應(yīng)力(應(yīng)變)和位移的觀測方法和原理,根據(jù)試驗梁的撓度與截面應(yīng)變的關(guān)系,提出了檢驗應(yīng)變測量誤差的新方法;對全站儀在大跨度橋梁荷載試驗中觀測水平位移的方法進行了改進,并對全站儀觀測橋梁豎向和水平位移的精度進行深入分析,總結(jié)了各標稱精度全站儀用于撓度和水平位移測量符合相關(guān)測量等級的—測站最大測量距離,便于實際應(yīng)用,以確保觀測精度。在選擇確定試驗控制截面上,提出通過各截面的最大內(nèi)力與該截

5、面剛度之比進行比較的方法來初步判斷結(jié)構(gòu)受力薄弱截面,并在荷載試驗中針對這些薄弱截面進行加載測試,以正確評價橋梁的承載能力,其結(jié)論與華村大橋中跨和邊跨三個截面的極限承載力分析結(jié)果一致;
　　 (4)本文結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范的荷載分項系數(shù)提出采用了基于靜載試驗的承載能力系數(shù)法來評價橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的新方法,該方法既適合用于中小橋梁、也適合用于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的安全評定,與其他評價方法相比,該評價方法科學合理、能夠很好地反映橋梁的承載能力,且易

6、于理解和便于推廣應(yīng)用;
　　 (5)本文研究探討了基于橋梁靜載試驗撓度測試結(jié)果的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)承載能力預(yù)測模型和方法,為大跨度橋梁極限承載力評估方法提供新的思路和方法。針對荷載試驗實測值樣本量小的問題,對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型樣本的選擇、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計和輸入輸出數(shù)據(jù)預(yù)處理方法進行分析,結(jié)合灰色系統(tǒng)理論的全信息、新陳代謝非等步長模型對建立的橋梁極限承載力預(yù)測模型進行改進,編制了相應(yīng)計算程序。該極限承載力預(yù)測方法以靜載試驗撓度測試結(jié)果為依據(jù),

7、能夠充分反映了橋梁在荷載作用下真實的受力性能,且橋梁靜載試驗的撓度測試簡單可靠,不需要復(fù)雜的電測,因此,具有較高的推廣應(yīng)用價值。
　　 (6)本文介紹了華村大橋荷載試驗及結(jié)論,并以華村大橋靜載試驗的中間跨跨中截面分級加載撓度測試結(jié)果為依據(jù),采用該截面極限承載力計算分析理論值和GM(1,1)模擬值作為訓(xùn)練樣本的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對該截面的極限承載力進行預(yù)測和承載能力評定,取得良好效果,結(jié)果說明該橋不僅滿足設(shè)計荷載的承載力要求,而且有較大的