大跨预应力混凝土连续梁桥病害成因分析

摘要

随着我国高速公路建设的蓬勃发展，桥梁建设进入了前所未有的高潮时期.大跨径预应力混凝土连续箱梁桥在近二三十年来得到了广泛应用，在国内外桥梁中占有很大的比例，具有抗扭刚度大、整体性好、能承受正负弯矩、施工方法成熟且易为工程单位掌握等优点。但是在已建成的桥梁中，有相当数量的预应力混凝土连续梁桥在施工过程中或使用过程中出现大量的病害，已经严重影响了桥梁的正常使用，深入具体有效地分析缺陷桥梁的病害成因，并以此指导桥梁设计施工以及健康监测成为工程界亟待解决的问题。 本文以钟祥汉江公路大桥为依托，根据钟祥汉江公路大桥的设计，施工资料及试验检测报告，利用弯斜桥程序-WXQ建模进行结构计算，利用计算结果分析该缺陷梁桥在成桥状态下的受力状况以及在上构拆除过程中各个施工工况前后的线形变化。 然后，利用正交试验法进行BP神经网络的训练样本的正交设计，将有限元方法(WXQ)计算各个节段拆除前后的挠度差作为BP神经网络的输入，用钢束的预应力释放值值作为BP网络的输出，最后利用训练好的网络根据实际拆除过程中的线形变化各根钢束在施工工序前后的预应力释放值进行识别，利用递推关系得到各根钢束的现存预应力值，得到病害现状桥梁各根钢束的预应力损失值，并结合识别数据对该桥的病害成因进行有效地分析。 通过神经网络的识别，得到了预应力损失的有关规律，不仅为该桥梁的病害成因分析提供可靠的科学依据，而且对此类桥梁的设计和施工具有一定的指导作用。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1预应力混凝土桥梁的发展简介

1.1.2国内外缺陷桥梁概况

1.1.3对预应力混凝土桥梁病害的认识

1.1.4国内外研究现状

1.2问题的提出

1.3本文主要研究内容

第2章缺陷桥梁的结构分析计算理论

2.1缺陷桥梁拆除的结构分析计算方法介绍

2.2结构非线形因素的考虑

2.2.1几何非线性的影响

2.2.2材料非线性的影响

2.3结构倒拆计算及体系转换的计算机模拟思路

2.3.1杆件拆除及施工荷载

2.3.2体系转换

第3章反问题的定义、性质和分析方法

3.1反问题的定义

3.2反问题的分类

3.3反问题的不适定性

3.4反问题的分析方法

3.4.1反问题分析方法的特点

3.4.2积分方程形式

第4章基于BP神经网络的结构损伤识别方法

4.1.人工神经网络基本概念

4.1.1人工神经元模型

4.1.2人工神经网络的分类

4.1.3神经网络的学习及应用

4.2 BP神经网络

4.2.1 BP神经网络模型

4.2.2 BP网络的学习算法

4.2.3样本的正交试验法

4.2.4样本的归一化处理

4.3神经网络的损伤识别方法

第5章工程示例

5.1钟祥汉江公路大桥概况

5.2计算基本资料及分析图式

5.2.1主要技术标准

5.2.2主要材料的物理力学指标和设计参数

5.3主桥主要参数损伤状况识别

5.4计算模型的建立

5.4.1计算模型

5.4.2计算结果分析(以部分工序为例)

5.5上部构造拆除施工介绍

5.5.1上部构造拆除施工方案简介

5.5.2拆除施工监测监控方案简介

5.6基于神经网络的钢束现存预应力识别步骤

5.7神经的网络的训练和识别过程

5.7.1有限元求解过程

5.7.2神经网络的训练过程过程

5.7.3神经网络的识别结果

5.8钢束现存预应力的递推计算方法

5.8.1现存预应力计算过程分析(以考察K节段为例)

5.8.2钢束现存预应力的递推计算结果

5.9钟祥桥混凝土强度损失及预应力损失一览表(以第二跨为例)

5.9.1混凝土强度损失一览表

5.9.2钢束预应力损失一览表

5.9.3混凝土设计标号与实际标号对比图

5.9.4钢束张拉控制应力与现存预应力对比图

第6章结论与展望

6.1本论文结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文