论文题目：塔梁同步施工超高桥塔变形控制关键技术研究
摘要：近年来塔梁同步施工方法由于其节约成本和工期的优点在斜拉桥施工中逐渐得到广泛应用。和传统的先塔后梁施工方案不同,采用塔梁同步施工方案时,桥塔变形、拉索张拉、结构线形等多种结构参数相互耦合,桥塔大部分时间均处于“动态”过程,为防止施工中主塔线形的累计误差逐渐增大,保证斜拉桥的施工质量和安全性,需要对桥塔变形进行及时测量。由于目前施工中采用人工定时测量变形的方法,测量结果不能有效反映桥塔的实际状态,且现存的自动化变形测量方法存在诸多缺陷,如自动化程度底、测量距离短、精度较差和测量频率低等,所以需要研发新的远距离高精度变形实时监测技术。为保证桥塔垂直度,施工需要对桥塔线形的进行准确评估。另外,由于温度和临时荷载等对变形的影响很大,为了精确计算施工立模坐标,需要分离桥塔变形时程曲线中的各种荷载效应。因此有必要对斜拉桥塔梁同步施工超高桥塔变形控制关键技术进行研究。本文以某在建高墩大跨斜拉桥的塔梁同步施工桥塔变形监测项目为背景,首先,在比较现有测量技术基础上,建立一种基于图像的变形实时监测系统对塔梁同步施工中桥塔的变形进行动态实时监测。其次,结合实测数据和有限元计算,分析了塔梁同步施工中桥塔的变形特性,在此基础上使用机器学习中的回归预测算法（LS-SVM）建立温度和桥塔变形的精确定量关系以分离温度荷载效应。再次,使用线形适度模型和灰色关联度方法建立施工中桥塔线形评估标准,还根据每个评估时刻前的测量数据建立基于一定保证率的塔偏实时监测三级预警线。最后,结合前人研究成果和工程实际总结了桥塔在塔梁同步施工中变形控制的措施。研究表明,该基于图像的变形实时监测系统可以有效的对桥塔变形进行实时监测。桥塔在纵横向的变形和温度强相关,横桥向变形相对于温度变化的滞后性远大于纵桥向,且两个方向的塔偏较为独立。使用最小二乘支持向量机可以建立温度和变形的定量关系,由于横桥向塔偏主要受桥塔混凝土温度影响,只需测得桥塔少数几个测点温度,即可精确分离桥塔横向变形的温度效应;而纵桥向桥塔变形温度效应的分离需要测得桥梁结构的温度场分布。由于温度容易测得,该方法可以精确的实时分离变形中的温度效应。文中建立的桥塔线形评估和预警方式可有效利用变形实时测量数据,保证施工质量和施工安全性。本文对基于图像的变形实时监测技术和超高桥塔在塔梁同步施工中的变形特性进行了研究,分析了桥塔变形规律、荷载效应分离方法,建立了桥塔线形评估和预警标准,为塔梁同步施工桥塔线形控制提供重要的理论和技术支持。
关键词：塔梁同步施工;变形监测;机器学习;荷载效应;关键技术
学科专业：桥梁与隧道工程
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 塔梁同步施工变形监测研究现状
1.2.1 塔梁同步施工技术研究现状
1.2.2 结构变形监测技术研究现状
1.3 主要研究内容
1.4 本文工程背景
第二章 自动化变形监测技术和数据分析方法
2.1 自动化测量技术
2.1.1 基于图像的变形测量技术
2.1.2 全站仪变形测量自动化系统;
2.1.3 GPS位移自动化测量系统;
2.1.4 基于传感器的变形自动化测量系统;
2.2 最小二乘支持向量机(LS-SVM)
2.2.1 SVM中的数学概念
2.2.2 线形严格可分SVM
2.2.3 线形SVM
2.2.4 非线形SVM
2.2.5 LS-SVM回归函数
2.3 基于经验模态分解(EMD)的荷载特征提取
第三章 桥塔变形实时动态监测系统与数据分析
3.1 变形实时监测系统
3.1.1 测量原则和测量目标
3.1.2 测量设备及原理
3.1.3 监测系统组成
3.1.4 测点布置
3.1.5 测量步骤
3.1.6 测量结果示例
3.2 塔梁同步桥塔变形实测数据分析
3.2.1 主塔塔顶偏位日变化规律
3.2.2 各施工阶段桥塔变形范围
3.2.3 温度作用与变形的相关性
3.3 荷载效应分离
3.4 本章小结
第四章 塔梁同步施工中主塔变形特性研究
4.1 有限元模型的建立
4.2 塔梁同步施工中主塔变形影响因素
4.2.1 混凝土收缩徐变对主塔变形的影响
4.2.2 结构不平衡荷载对主塔线形的影响
4.2.3 施工中温度作用对主塔变形的影响
4.3 主塔变形和温度数据特征分析
4.3.1 主塔变形和温度数据组成
4.3.2 桥梁结构温度场时程分布特性
4.3.3 桥梁结构温度场空间分布特性
4.3.4 温度和桥塔变形之间的非线性关系
4.4 基于LS-SVM的变形监测中荷载效应分离
4.4.1 斜拉桥温度场信号模拟
4.4.2 基于LS-SVM荷载效应分离
4.5 桥塔变形评估、预警和控制方法
4.5.1 主塔线形评估方法
4.5.2 多级动态变形预警线的设置
4.5.3 桥塔变形控制措施
4.6 本章小结
结论和展望
结论
展望
参考文献
致谢