大矢跨比钢箱拱桥整体吊装支架稳定性分析与安全评价

摘要

随着桥梁结构日益多样化，各种类型的桥梁在社会生活中的作用越来越重要。在桥梁史上，钢拱桥一直是不可或缺的一类桥梁，钢拱桥的美观及实用性一直以来受到人们的喜爱。钢拱桥的施工方法有：有支架法、缆索吊装法、转体施工法和拱肋整体吊装法等，其中拱肋整体吊装法施工具有工期短、减小了高空作业的危险、对航运的影响很小等的优点，使得越来越多的桥梁的施工采用这种方法。在运用拱肋整体吊装法进行施工的时候，很显然要使用用来吊装拱肋的结构，本文就采用一种临时的超高支架，作为吊装拱肋的结构。保证超高支架的稳定性是拱肋吊装施工顺利进行的前提，所以研究支架在拱肋吊装过程中的稳定性具有现实的意义。
　　本文首先阐述了国内外支架的研究现状和本文主要的研究内容及研究的实际意义。然后根据设计资料的要求，建立了支架结构的有限元模型，选定了合适的吊索和揽风索，确定了吊点的位置和支架的安放位置以及拱脚的处理情况。
　　由于有限元软件建立的模型跟实际工程中的模型相比，具有很大的不准确性，所以考虑对有限元模型进行修正，是其更接近于实际的工程情况。首先确定了用BP神经网络的方法对支架的有限元模型进行修正，由于BP算法容易陷入局部最小值，所以考虑用GA算法进行优化改进BP神经网络，形成GABP网络，并用Matlab软件进行GABP算法的编程。并且选定了神经网络的训练样本和测试样本，通过GABP神经网络修正有限元模型后，对比模型修正前后的频率，发现经过GABP网络修正后的有限元模型比未修正的有限元模型更贴近实验测试的结果，并用模态置信准则MAC值验证了GABP网络修正有限元塔架模型的可行性。
　　最后，基于修正以后的有限元模型，分别对拱肋翻转阶段和拱肋提升阶段的吊索应力和支架的位移、应力和稳定性情况进行了研究，研究发现在整个拱肋吊装阶段，吊索和塔架均能满足承载力的要求。最后分别计算了拱肋翻转阶段和拱肋提升阶段超高支架的屈曲稳定安全系数，安全系数值都在安全的范围内变动，证明了支架结构满足稳定性的要求。通过试验分别得到了吊索应力和支架最大位移，证明了本课题有限元分析结果的准确性。