大跨斜拉桥主梁上高铁轨道控制网测设技术研究及应用

摘要

随着高速铁路建设的不断发展，在大跨斜拉桥主梁上铺设无砟轨道已是必然趋势，但大跨斜拉桥结构复杂，其主梁结构受温度、荷载等环境因素影响产生的变形较大，造成主梁上各CPIII点的三维坐标存在多值性问题，使施工期间主梁上无砟轨道的铺设工作以及运营期间主梁上轨道的维修工作无法进行。针对上述问题，本文对大跨斜拉桥主梁上的无砟轨道控制网的测设方法进行了研究，旨在解决其主梁上CPIII控制网多值性的问题，主要包括以下研究内容：　　(1)针对大跨斜拉桥的结构变形特点，研究了其主梁上各CPIII点的布设方法以及主梁上各个CPIII点三维坐标的静态变形监测实验方法，包括主梁纵向变形和梁体及空气温度自动化监测系统设计方法、主梁上各个CPIII点平面和竖向变形监测实验测量方法，并结合实验数据，研究了主梁上各CPIII点三维坐标的变化规律；　　(2)研究了大跨斜拉桥主梁上各CPIII点平面坐标的变化量与其所在位置和纵向位移传感器读数之间的关系，制定了主梁上各CPIII点实时平面坐标预测模型的建模技术路线，然后据此建立了基于距离定权的各CPIII点实时平面坐标预测模型，并对预测模型的精度进行了验证；　　(3)研究了大跨斜拉桥主梁中跨上各CPIII点高程变化量与跨中CPIII点对高程变化量之间的线性关系，然后采用主成分回归法提取了影响跨中CPIII点对高程变化的主成分，建立了各类传感器读数变化量与主梁跨中CPIII点对高程变化量之间的多元线性回归方程，进而得到了主梁中跨上各CPIII点实时高程预测模型，最后对该模型的预测精度进行了验证；　　(4)由于大跨斜拉桥主梁上各个CPIII点实时平面坐标和高程预测模型是将一定时间内采集到的CPIII点三维坐标静态变形监测数据和各类传感器数据作为基础建立的，导致其适用性存在一定的局限，若要保证预测模型的精度，需要每隔一段时间和在不同季节的环境温度下进行36至48小时的静态变形监测实验。高铁开通运营后只有天窗期可以上线进行测量作业，不具备进行静态变形监测实验的条件。为保证运营期高速铁路大跨斜拉桥主梁上无砟轨道线形复测工作的顺利进行，本文结合国内某大跨斜拉桥工程项目，研究了一种基于全站仪自由设站测量和极坐标法测量的快速获取大跨斜拉桥主梁上各个CPIII点实时三维坐标的方法，并对该方法的正确性和可行性进行了探讨。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 大跨度桥梁上高铁轨道控制网测设技术研究现状

1.3 主要研究内容及论文结构

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 论文结构

第2章大跨度斜拉桥主梁上高铁轨道控制网测设相关技术研究

2.1 概述

2.2 大跨度斜拉桥的结构特点及其对主梁上轨道控制网的影响

2.2.1 大跨度斜拉桥结构特点及其变形分析

2.2.2 桥梁结构变形对主梁上 CPIII点位的影响

2.3 大跨度斜拉桥主梁上 CPIII点布设方法研究

2.3.1 主梁上 CPIII点布设原则

2.3.2 某大跨斜拉桥主梁上 CPIII点布设方案

2.4 某斜拉桥主梁上 CPIII点三维坐标变形监测实验及其规律性分析

2.4.1 主梁纵向变形和梁体及空气温度自动化监测系统布设

2.4.2 主梁上 CPIII点平面和竖向变形监测方法

2.4.3 主梁上各 CPIII点平面坐标变化规律分析

2.4.4 主梁上各 CPIII点高程变化规律分析

2.5 本章小结

第3章大跨斜拉桥主梁上 CPIII 点实时三维坐标预测方法研究及应用

3.1 概述

3.2 主梁上各 CPIII点实时平面坐标预测模型研讨及其精度分析

3.2.1 建立主梁上各 CPIII点实时平面坐标预测模型技术路线

3.2.2 建立基于距离定权的各 CPIII点实时平面坐标预测模型

3.2.3 各个 CPIII点预测纵向坐标与实测纵向坐标的对比分析

3.3 主梁上 CPIII点实时高程预测模型研讨及其精度分析

3.3.1 建立主梁上各 CPIII点实时高程预测模型技术路线

3.3.2 影响跨中 CPIII点对高程变化因素的主成分分析

3.3.3 建立主梁跨中 CPIII点实时高程预测的多元线性回归模型

3.3.4 各个 CPIII点预测高程与实测高程的对比分析

3.4 主梁上各 CPIII点预测三维坐标的精度分析及其适用性探讨

3.4.1 根据主梁上自由设站测量的实际精度分析预测坐标的精度

3.4.2 预测模型的适用性探讨

3.5 本章小结

第4章一种快速获取大跨斜拉桥主梁上各个 CPIII点实时三维坐标的方法

4.1 概述

4.2 某大跨斜拉桥主梁上 CPIII点实时三维坐标快速获取方法测量实

4.2.1 测量实验的技术路线

4.2.2 实验场地布设

4.2.3 测量方法及其技术要求

4.2.4 实验数据处理及其汇总分析

4.2.5 可行性分析

4.3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文