斜拉橋二次調(diào)索的參數(shù)識(shí)別及索力優(yōu)化.pdf

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1、江世好：斜拉橋二次調(diào)索的參數(shù)識(shí)別及索力優(yōu)化85斜拉橋二次調(diào)索的參數(shù)識(shí)別及索力優(yōu)化江世好【華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院．廣州510640)【摘要】二次調(diào)索是斜拉橋合攏之后進(jìn)行索力優(yōu)化的必要過程，而該過程所涉及的理論極多，具體算法也是各式各樣。本文以廣東省廣州某斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?，以線形最小二乘法及索力優(yōu)化理論為指導(dǎo)，對鋼箱梁獨(dú)塔斜拉橋進(jìn)行二次調(diào)索深入研究。在闡述了工程背景的基礎(chǔ)上，具體分析了斜拉橋參數(shù)識(shí)別的理論知識(shí)、算法及工程數(shù)據(jù)，并應(yīng)用迭代法推導(dǎo)了整個(gè)二次調(diào)索的過程及計(jì)算方法。最后通過分析調(diào)索結(jié)果，證明了相應(yīng)的理論及算法可很好地適用于類似的工程項(xiàng)目?！娟P(guān)鍵詞】斜拉橋；二次調(diào)索；參數(shù)識(shí)

2、別；索力優(yōu)化；迭代法【中圖分類號(hào)】TU393．3【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1001—6864【2014)04—0085—03該斜拉橋位于廣東省廣州市，是城市主干道的重要組變量實(shí)測值已獲得，其值用{．s}表示，而相應(yīng)的理論值用成部分。主橋全長272m，為2X136m獨(dú)塔單索面混合梁斜{S。．}表示，則狀態(tài)變量誤差為：拉橋，塔全高92．6，橋面全寬42．9m，主梁為扁平閉口鋼箱{△s}={S}一{S}(1)梁，全橋共設(shè)16根斜拉索。該橋采用懸臂拼裝法施工，共劃設(shè)待識(shí)別的參數(shù)誤差為{△P}，則有：分為25個(gè)節(jié)段，橋梁總體及節(jié)段劃分編號(hào)詳見圖1。[A；]{△P}={△s}(2)(2)式

3、是一個(gè)矛盾方程組，可用最小二乘法求解：{△P}=[A；][A；][A；]{△s}l(3)為說明各控制狀態(tài)變量對結(jié)構(gòu)的影響程度，引入-an權(quán)矩陣，用權(quán)重來度量各控制狀態(tài)變量的重要性，若引入加權(quán)矩陣[p](對角矩陣)，則式(2)變?yōu)椋篬p][A；]{△P}=[p]{△s}(4)橋梁立面圈(單位：ella)式(4)的最tJ~--乘法解為：圖1橋梁總體圖{△P}=([P][A；][p][AS][p][As])[P]{as}=斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)，對成橋線形及內(nèi)力有較嚴(yán)[A；][p][A；][A；][p]{aS}(5)的要求，每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的變化都會(huì)影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分配。1．2調(diào)索前狀態(tài)通測

4、故必須對大橋的每個(gè)施工階段進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測與控制。在該斜拉橋合攏后，必須精確了解該工況下橋梁的線型施工過程中，按理論計(jì)算所給出的拉索初拉力索力、安裝標(biāo)及應(yīng)力狀況，并與理論工況進(jìn)行對比找出施工過程中誤差高及無應(yīng)力線形必然存在著誤差。故結(jié)構(gòu)的實(shí)際變形及內(nèi)的產(chǎn)生原因，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)識(shí)別。測試內(nèi)容主要為力未必能達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。這主要是由于設(shè)計(jì)時(shí)所采用的三項(xiàng)，主梁及主塔應(yīng)力、索力、橋面標(biāo)高。其中索力采用頻計(jì)算參數(shù)、施工臨時(shí)荷載條件等與實(shí)際工程中所表現(xiàn)出來率法測試，橋面標(biāo)高用精密水準(zhǔn)儀測試，精確度很高J，故的不完全一致所引起的。為使橋梁在成橋后線形及內(nèi)力皆這兩組參數(shù)是參數(shù)識(shí)別的最主要依據(jù)。

5、下文中表1及圖2最大程度符合設(shè)計(jì)要求，在橋梁施工過程中，重點(diǎn)控制橋梁分別是該斜拉橋調(diào)索前實(shí)測索力及橋面實(shí)際線形。的線型，而合攏后收集控制參數(shù)，分析施工中產(chǎn)生的誤差，表1調(diào)索前索力通測kN通過理論計(jì)算和實(shí)測結(jié)果比較分析，進(jìn)行參數(shù)識(shí)別，最后二次調(diào)索，使得橋梁處于良好的內(nèi)力狀態(tài)。二次調(diào)索是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，主要包含參數(shù)識(shí)別、理想狀態(tài)的確定、調(diào)索方案的制定等過程，針對不同橋梁體系、不同設(shè)計(jì)要求、不同施工過程，都會(huì)有不同的調(diào)索理論?，本文結(jié)合相應(yīng)的理論要求，應(yīng)用于具體工程狀況，進(jìn)行二次調(diào)索設(shè)計(jì)及方法研究。1參數(shù)識(shí)別1．1參數(shù)識(shí)別基本原理參數(shù)識(shí)別采用了最優(yōu)化方法中的線性最小二乘，根據(jù)文獻(xiàn)[2]、

6、[3]參數(shù)識(shí)別的基本思想有：如果該工況的狀態(tài)86低溫建筑技術(shù)2014年第4期(總第190期)由表1知，除c8索外，該階段實(shí)際索力總體平均偏大：{fds(6)5．95％，且南北岸基本對稱，變化規(guī)律一致。對于橋梁結(jié)構(gòu)，可化為離散的桿系結(jié)構(gòu)：0m，DB2C3c4C56C7C8BI彘(+群)(7)-0．2式中，m是結(jié)構(gòu)單元總數(shù)，E，fI，‘分別表示i號(hào)單元的材料彈性模量、桿件長度，和截面慣矩。MR，ML分別表示單鑫-0．4???{享套??__元右及左端彎矩。一0．6令調(diào)索前左、右端彎矩向量分別為{}，{MR。}，{}為施調(diào)索力向量，則調(diào)索后彎矩向量為：-0．8{肌}={}+[]{}{MR

7、}={MRo}+[CR]{71}(8)梁端編號(hào)式中，[血]，[CR]分別為索力對構(gòu)件左、右端彎矩的影圖2橋面線形對比響矩陣。將式(8)代人式(7)并對求導(dǎo)，要使結(jié)構(gòu)應(yīng)變能最小，則可令：由圖2可看出，該階段南北岸梁端高程變化規(guī)律一致，基本對稱，無明顯折角現(xiàn)象，但總體比原設(shè)計(jì)高程偏低，平ou／or,：0(9)均下?lián)?．19m，最大處為北岸C6梁段0．53m。且誤差由固代人數(shù)據(jù)后可成線形代數(shù)方程組，便是使整個(gè)結(jié)構(gòu)彎定端向跨中(c6)有累積效應(yīng)。曲能量最小時(shí)最優(yōu)索力與彎矩影響矩陣的關(guān)系。