大跨度变曲率竖曲线钢箱梁顶推施工仿真优化

论文摘要

本文以加劲梁竖曲线为变曲率竖曲线的杭州江东大桥自锚式悬索桥为工程背景,结合有限元理论和比较选择法的优化理论,综合大跨度变曲率竖曲线钢箱梁构造、受力和施工特点,根据施工控制和实际施工的需要,围绕大跨度变曲率竖曲线钢箱梁顶推施工仿真计算原理、仿真方法、仿真优化程序编制以及实际施工过程受力监测开展一系列的研究工作。建立了一套适用于大跨度变曲率竖曲线钢箱梁顶推施工仿真计算的方法,编制了满足施工控制需要的仿真优化程序。具体研究内容有以下几个方面:(1)在查阅顶推施工相关科技文献及资料的基础上,对大跨度变曲率竖曲线钢箱梁顶推施工的特点进行总结,并指出既有顶推施工仿真计算软件的不足。(2)根据有限元理论,依据传统顶推仿真方法对江东大桥全桥顶推进行仿真计算,根据计算结果分析传统仿真方法应用于本桥顶推计算所带来的问题。(3)在课题组研究成果的基础上,确定大跨度变曲率竖曲线钢箱梁顶推仿真计算对临时墩标高进行调整的优化算法。(4)在大跨度变曲率竖曲线钢箱梁顶推仿真计算方法的基础上,考虑非线性作用的影响,联合ANSYS和MATLAB编制在大跨度变曲率竖曲线钢箱梁顶推仿真计算过程中对临时墩标高自动化调整的仿真优化程序MCCILM,并由MCCILM程序计算确定杭州江东大桥自锚式悬索桥主梁顶推施工的临时墩标高调整方案。(5)依据在实际顶推过程中采集的各临时墩反力数据,对杭州江东大桥自锚式悬索桥主梁顶推施工的临时墩标高调整方案进行验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 顶推施工法发展概况和研究现状
• 1.2.1 国外发展历史
• 1.2.2 国内发展历史
• 1.2.3 顶推施工法发展特点
• 1.2.4 顶推施工仿真计算方法综述
• 1.3 论文工程背景
• 1.4 论文主要工作及研究意义
• 1.4.1 论文主要工作
• 1.4.2 论文研究意义
• 第2章 顶推施工阶段结构有限元模型建立与参数分析
• 2.1 传统顶推施工仿真计算思路
• 2.2 钢箱梁有限元模型
• 2.2.1 本工程仿真计算选取单元
• 2.2.2 梁单元受力特性分析
• 2.3 临时墩边界条件有限元模型
• 2.3.1 单向受压单元
• 2.3.2 接触单元
• 2.3.3 算例分析
• 2.3.4 结论
• 2.4 非线性作用对顶推施工过程影响
• 2.4.1 大挠度
• 2.4.2 应力刚化
• 2.5 本章小结
• 第3章 变曲率竖曲线钢箱梁顶推计算临时墩顶标高调整量确定方法
• 3.1 顶推方案基本参数的确定
• 3.1.1 临时墩设置个数选择
• 3.1.2 临时墩结构设计
• 3.1.3 顶推施工工况划分
• 3.1.4 临时墩初始标高的确定
• 3.2 顶推过程临时墩顶标高调整方案的确定与优化
• 3.2.1 传统顶推方案的总体分析
• 3.2.2 传统顶推方案面临的问题
• 3.2.3 确定临时墩标高调整量的思路
• 3.3 临时墩标高调整数学模型
• 3.3.1 建立临时墩标高调整方案的数学模型
• 3.3.2 调整方案数学模型程序化实现
• 3.4 联合仿真原理
• 3.5 仿真优化原理
• 3.5.1 优化算法原理
• 3.5.2 优化目标
• 3.5.3 约束条件
• 3.5.4 仿真优化程序运行效率和计算速度控制原理
• 3.6 本章小结
• 第4章 仿真优化程序及顶推优化方案
• 4.1 联合仿真优化程序
• 4.1.1 联合仿真优化程序模块
• 4.1.2 MCCILM 程序运行流程
• 4.2 线性条件下联合仿真优化结果
• 4.2.1 临时墩标高调整方案
• 4.2.2 各构件受力结果
• 4.3 考虑几何非线性的顶推仿真优化结果
• 4.3.1 临时墩标高调整方案
• 4.3.2 各结构受力结果
• 4.4 线性与非线性仿真计算结果比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 顶推仿真优化方案实施效果
• 5.1 监测元件
• 5.1.1 振弦式应变计
• 5.1.2 光纤光栅传感器
• 5.1.3 铂热敏电阻式温度传感器
• 5.2 主塔受力监测
• 5.2.1 主塔应变监测
• 5.2.2 主塔温度监测
• 5.3 临时墩受力监测
• 5.3.1 临时墩应变监测
• 5.3.2 临时墩支反力监测
• 5.3.3 实际测试结果与理论值比较
• 5.4 钢箱梁监测
• 5.4.1 钢箱梁应力（应变）、温度监测
• 5.4.2 实际测试结果与理论值比较
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A