斜拉桥二次调索的参数识别及索力优化.pdf

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1、江世好：斜拉桥二次调索的参数识别及索力优化85斜拉桥二次调索的参数识别及索力优化江世好【华南理工大学土木与交通学院．广州510640)【摘要】二次调索是斜拉桥合拢之后进行索力优化的必要过程，而该过程所涉及的理论极多，具体算法也是各式各样。本文以广东省广州某斜拉桥为工程背景，以线形最小二乘法及索力优化理论为指导，对钢箱梁独塔斜拉桥进行二次调索深入研究。在阐述了工程背景的基础上，具体分析了斜拉桥参数识别的理论知识、算法及工程数据，并应用迭代法推导了整个二次调索的过程及计算方法。最后通过分析调索结果，证明了相应的理论及算法可很好地适用于类似的工程项目。【关键词】斜拉桥；二次调索；参数识

2、别；索力优化；迭代法【中图分类号】TU393．3【文献标识码】B【文章编号】1001—6864【2014)04—0085—03该斜拉桥位于广东省广州市，是城市主干道的重要组变量实测值已获得，其值用{．s}表示，而相应的理论值用成部分。主桥全长272m，为2X136m独塔单索面混合梁斜{S。．}表示，则状态变量误差为：拉桥，塔全高92．6，桥面全宽42．9m，主梁为扁平闭口钢箱{△s}={S}一{S}(1)梁，全桥共设16根斜拉索。该桥采用悬臂拼装法施工，共划设待识别的参数误差为{△P}，则有：分为25个节段，桥梁总体及节段划分编号详见图1。[A；]{△P}={△s}(2)(2)式

3、是一个矛盾方程组，可用最小二乘法求解：{△P}=[A；][A；][A；]{△s}l(3)为说明各控制状态变量对结构的影响程度，引入-an权矩阵，用权重来度量各控制状态变量的重要性，若引入加权矩阵[p](对角矩阵)，则式(2)变为：[p][A；]{△P}=[p]{△s}(4)桥梁立面圈(单位：ella)式(4)的最tJ~--乘法解为：图1桥梁总体图{△P}=([P][A；][p][AS][p][As])[P]{as}=斜拉桥是高次超静定结构，对成桥线形及内力有较严[A；][p][A；][A；][p]{aS}(5)的要求，每个节点坐标的变化都会影响结构内力的分配。1．2调索前状态通测

4、故必须对大桥的每个施工阶段进行严格的监测与控制。在该斜拉桥合拢后，必须精确了解该工况下桥梁的线型施工过程中，按理论计算所给出的拉索初拉力索力、安装标及应力状况，并与理论工况进行对比找出施工过程中误差高及无应力线形必然存在着误差。故结构的实际变形及内的产生原因，在此基础上进行参数识别。测试内容主要为力未必能达到预期的结果。这主要是由于设计时所采用的三项，主梁及主塔应力、索力、桥面标高。其中索力采用频计算参数、施工临时荷载条件等与实际工程中所表现出来率法测试，桥面标高用精密水准仪测试，精确度很高J，故的不完全一致所引起的。为使桥梁在成桥后线形及内力皆这两组参数是参数识别的最主要依据。

5、下文中表1及图2最大程度符合设计要求，在桥梁施工过程中，重点控制桥梁分别是该斜拉桥调索前实测索力及桥面实际线形。的线型，而合拢后收集控制参数，分析施工中产生的误差，表1调索前索力通测kN通过理论计算和实测结果比较分析，进行参数识别，最后二次调索，使得桥梁处于良好的内力状态。二次调索是一个复杂系统，主要包含参数识别、理想状态的确定、调索方案的制定等过程，针对不同桥梁体系、不同设计要求、不同施工过程，都会有不同的调索理论⋯，本文结合相应的理论要求，应用于具体工程状况，进行二次调索设计及方法研究。1参数识别1．1参数识别基本原理参数识别采用了最优化方法中的线性最小二乘，根据文献[2]、

6、[3]参数识别的基本思想有：如果该工况的状态86低温建筑技术2014年第4期(总第190期)由表1知，除c8索外，该阶段实际索力总体平均偏大：{fds(6)5．95％，且南北岸基本对称，变化规律一致。对于桥梁结构，可化为离散的杆系结构：0m，DB2C3c4C56C7C8BI彘(+群)(7)-0．2式中，m是结构单元总数，E，fI，‘分别表示i号单元的材料弹性模量、杆件长度，和截面惯矩。MR，ML分别表示单鑫-0．4⋯⋯⋯{享套⋯⋯__元右及左端弯矩。一0．6令调索前左、右端弯矩向量分别为{}，{MR。}，{}为施调索力向量，则调索后弯矩向量为：-0．8{肌}={}+[]{}{MR

7、}={MRo}+[CR]{71}(8)梁端编号式中，[血]，[CR]分别为索力对构件左、右端弯矩的影图2桥面线形对比响矩阵。将式(8)代人式(7)并对求导，要使结构应变能最小，则可令：由图2可看出，该阶段南北岸梁端高程变化规律一致，基本对称，无明显折角现象，但总体比原设计高程偏低，平ou／or,：0(9)均下挠0．19m，最大处为北岸C6梁段0．53m。且误差由固代人数据后可成线形代数方程组，便是使整个结构弯定端向跨中(c6)有累积效应。曲能量最小时最优索力与弯矩影响矩阵的关系。