空間纜索自錨式懸索橋部分關鍵技術問題與可靠度評估研究.pdf

1、自錨式懸索橋以其結構新穎、造型優(yōu)美、經(jīng)濟性能良好、對地形及地質狀況適應性強等優(yōu)點而越來越受到橋梁工程界的關注。自錨式懸索橋主纜錨固于主梁之上,形成縱向自平衡結構體系,其施工方法和成橋后的受力特性均與地錨式懸索橋有顯著差別。本文以南京江心洲大橋為工程背景,圍繞空間纜索自錨式懸索橋結構體系的部分關鍵技術問題以及自錨式懸索橋結構可靠度評估問題展開研究。主要內容有:
　　 (1)空間纜索自錨式懸索橋施工過程纜索線形計算理論與軟件開發(fā)?；?/p>

2、于主纜分段懸鏈線理論、無應力長度不變原理、空纜狀態(tài)主纜線形與索鞍偏移量計算原理等,建立了一套適用于自錨式懸索橋成橋狀態(tài)及施工過程中纜索計算的精細化方法。通過簡化處理,將平面主鞍座位置計算方法推廣到空間主鞍座的位置計算;根據(jù)自錨式懸索橋結構受力特點,對自錨式懸索橋考慮主梁、主塔壓縮時其纜索線形精細化計算方法進行了研究,在此基礎上開發(fā)了適用于各類懸索橋纜索線形計算分析與施工控制的纜索程序。
　　 (2)自錨式懸索橋成橋理想狀態(tài)研究。

3、提出一種確定自錨式懸索橋結構合理成橋狀態(tài)的綜合優(yōu)化算法。該算法將纜索解析程序與非線性有限元結構分析程序相結合,通過選擇合適的目標函數(shù)、設計變量和狀態(tài)變量來體現(xiàn)結構設計的意圖,通過引入溫度剛臂來考慮主梁、主塔的壓縮量,利用結構優(yōu)化方法獲得自錨式懸索橋基本成橋狀態(tài)。在此基礎上,采用應力平衡法調整與配置主梁預力束,校核基本成橋狀態(tài),得到合理的最終成橋狀態(tài)。
　　 (3)空間纜索自錨式懸索橋纜索架設施工控制及體系轉換研究。提出空纜架設的

4、“帶散索套”安裝線形以及相應的施工控制措施,給出索夾的安裝位置及角度,分析了纜索架設線形與溫度的關系。針對南京江心洲大橋獨特的結構特點,提出其吊索張拉與體系轉換的總體原則,系統(tǒng)分析與總結了體系轉換過程中的力學特性。根據(jù)體系轉換中受力特性的規(guī)律,將體系轉換過程整體上劃分為四個階段,提出每一階段的控制目標與實施要點,在此基礎上制訂了相應的吊索張拉與體系轉換方案,并在工程現(xiàn)場得到實施。
　　 (4)結構參數(shù)敏感性分析及可靠度評估方法研

5、究。提出一種適用于自錨式懸索橋結構參數(shù)敏感性分析與可靠度評估的復合算法。該算法兼顧效率與精度,應用拉丁超立方抽樣技術來選取樣本點,保證所選取的樣本點能夠較為均勻的分布在整個概率空間,得到性質良好的神經(jīng)網(wǎng)絡函數(shù);根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡傳遞函數(shù)、各層權值和閥值等,顯式化神經(jīng)網(wǎng)絡函數(shù),在此基礎上采用皮爾森相關系數(shù)分析參數(shù)敏感性;采用一次二階矩法和重要抽樣蒙特卡洛仿真做可靠度評估。通過相關算例驗證所提方法的效率與精度,并編制了相應的標準化模塊程序。