連續(xù)剛構(gòu)橋極限承載力分析及靜載試驗(yàn)研究.pdf

1、改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)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(diǎn)而得到迅速推廣,在大跨度橋梁建設(shè)中的比例越來(lái)越大。正確評(píng)定連續(xù)剛構(gòu)橋的極限承載能力為其運(yùn)營(yíng)安全、維修加固提供科學(xué)依據(jù),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前,對(duì)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(méi)能形成統(tǒng)一計(jì)算分析模式,理論性過(guò)強(qiáng),難以在工程實(shí)踐中應(yīng)用。本文對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋極限承載力分析的QR法、荷載試驗(yàn)相關(guān)問(wèn)題和承載力評(píng)定方法進(jìn)行研究,并以百色市

2、華村大橋荷載試驗(yàn)為背景,探討了基于橋梁靜試驗(yàn)撓度測(cè)試結(jié)果采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋極限承載進(jìn)行預(yù)測(cè),進(jìn)而對(duì)該橋的承載力進(jìn)行評(píng)定,取得若干有價(jià)值的研究成果和創(chuàng)新點(diǎn),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?jiǎng)偠染仃?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(jìn)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?yàn)楣こ瘫尘?應(yīng)用QR法和有限元法分別在對(duì)該橋中跨跨中、邊跨跨中、邊跨合攏段距5＃墩16.5m處三個(gè)截面的極限承載力進(jìn)行分析比較,結(jié)果表明,兩種方法計(jì)算結(jié)果接近,說(shuō)明QR法用于連續(xù)剛構(gòu)橋極限承載力分析是可靠的,計(jì)算結(jié)果為該橋的結(jié)構(gòu)安全評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。

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

5、面剛度之比進(jìn)行比較的方法來(lái)初步判斷結(jié)構(gòu)受力薄弱截面,并在荷載試驗(yàn)中針對(duì)這些薄弱截面進(jìn)行加載測(cè)試,以正確評(píng)價(jià)橋梁的承載能力,其結(jié)論與華村大橋中跨和邊跨三個(gè)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(xiàng)系數(shù)提出采用了基于靜載試驗(yàn)的承載能力系數(shù)法來(lái)評(píng)價(jià)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(píng)定,與其他評(píng)價(jià)方法相比,該評(píng)價(jià)方法科學(xué)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(yàn)撓度測(cè)試結(jié)果的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)承載能力預(yù)測(cè)模型和方法,為大跨度橋梁極限承載力評(píng)估方法提供新的思路和方法。針對(duì)荷載試驗(yàn)實(shí)測(cè)值樣本量小的問(wèn)題,對(duì)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(jì)和輸入輸出數(shù)據(jù)預(yù)處理方法進(jìn)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(zhǎng)模型對(duì)建立的橋梁極限承載力預(yù)測(cè)模型進(jìn)行改進(jìn),編制了相應(yīng)計(jì)算程序。該極限承載力預(yù)測(cè)方法以靜載試驗(yàn)撓度測(cè)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(shí)的受力性能,且橋梁靜載試驗(yàn)的撓度測(cè)試簡(jiǎn)單可靠,不需要復(fù)雜的電測(cè),因此,具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
　　 (6)本文介紹了華村大橋荷載試驗(yàn)及結(jié)論,并以華村大橋靜載試驗(yàn)的中間跨跨中截面分級(jí)加載撓度測(cè)試結(jié)果為依據(jù),采用該截面極限承載力計(jì)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(duì)該截面的極限承載力進(jìn)行預(yù)測(cè)和承載能力評(píng)定,取得良好效果,結(jié)果說(shuō)明該橋不僅滿足設(shè)計(jì)荷載的承載力要求,而且有較大的