一种大跨度铁路斜拉桥施工监控方法与流程

allin2025-03-18  37


本发明涉及铁路桥梁施工领域领域,具体而言,涉及一种大跨度铁路斜拉桥施工监控方法。


背景技术:

1、大跨度铁路斜拉桥施工监控需要经历比较复杂的体系转换过程,施工监控的目的是通过对环境和结构参数监测,对桥梁施工过程中的内力和线形进行控制,达到最终的成桥目标。现有的大跨度铁路斜拉桥施工过程中不仅没有考虑温度效应对主塔及主梁的影响,还缺乏对施工过程中主梁线形实时监测手段,无法准确反映设计温度下的主梁线形;同时,缺少斜拉索索力调整方法,导致成桥调索阶段多次索力调整影响施工进度;而且,在验收时是仅针对桥上轨道提出了验收方法,缺少对桥梁的验收标准。


技术实现思路

1、为解决上述问题,本发明的目的在于提供一种大跨度铁路斜拉桥施工监控方法。

2、本发明提供了一种大跨度铁路斜拉桥施工监控方法,所述方法包括:

3、实时获取各时刻的环境温度以及对应所述环境温度下的主梁两侧节点的三维坐标和应力;

4、基于所述环境温度和所述三维坐标,建立主梁的温度-挠度关系曲线;

5、实时获取各时刻的主梁线形,并基于所述温度-挠度关系曲线计算所述主梁线形在设计温度下对应的主梁目标线形;

6、在主梁合龙后获取主梁当前线形,并根据所述主梁目标线形和所述主梁当前线形分别确定设计60m弦中点弦测值和实测60m弦中点弦测值;

7、基于灵敏度矩阵,确定主梁线形60m弦中点弦测值变化量所对应的斜拉索拉索拔出量,所述灵敏度矩阵基于斜拉索单位拉索拔出量和所述主梁线形60m弦中点弦测值变化量预先构建得到;

8、根据初张拉索力和所述斜拉索拉索拔出量确定拉索调整量,并基于所述拉索调整量对主梁的拉索力进行实时调整,以满足主梁目标线形。

9、作为本发明进一步的改进,所述方法还包括:

10、对每根主梁拉索的拉索力调整后,根据实时监测的桥梁荷载数据,修正施工过程中所用模型的荷载数据,并通过所述桥梁荷载数据确定当前桥梁的实时响应;

11、根据实测的桥梁环境、桥梁荷载数据和桥梁结构响应,确定斜拉桥结构安全系数;

12、根据所述实时响应和所述斜拉桥结构安全系数确定动态校验系数,对桥梁安全性进行评估。

13、作为本发明进一步的改进,在所述主梁两侧节点布置光栅光纤传感器和gnss接收机,通过所述光栅光纤传感器测量所述环境温度和所述应力,通过所述gnss接收机测量所述三维坐标。

14、作为本发明进一步的改进,建立所述主梁的温度-挠度关系曲线包括:

15、根据所述环境温度,确定温度短周期效应和温度长周期效应;

16、基于所述三维坐标确定主梁两侧挠度,提取所述温度短周期效应和所述温度长周期效应对所述主梁两侧挠度的影响,得到主梁挠度变化量与环境温度变化量的线性关系。

17、作为本发明进一步的改进,提取所述温度短周期效应和所述温度长周期效应包括:

18、将所述主梁两侧挠度分解为一组本征模态;

19、分析所述温度短周期效应和所述温度长周期效应的频率,分离出所述温度短周期效应;

20、对所述主梁两侧挠度剩余的本征模态进行降维,根据特征值贡献占比,选取特征向量使其与原始矩阵重构,得到降维后矩阵;

21、对所述降维后矩阵进行处理,分解出温度长周期效应和长期挠度。

22、作为本发明进一步的改进,在主梁合龙前,通过分析所述主梁线形和所述应力得到所述初张拉索力。

23、作为本发明进一步的改进,在确定所述实测60m弦中点弦测值时,以10m作为间隔距离通测所述主梁当前线形。

24、作为本发明进一步的改进,所述灵敏度矩阵构建过程中以预先设定的主梁线形允许偏差量作为边界条件。

25、作为本发明进一步的改进,构建所述灵敏度矩阵的方法包括:

26、通过仿真模型模拟斜拉桥桥梁结构,在主梁上设置一定数量的节点并记录各个节点的60m弦中点弦测值;

27、依次以单位拉索力拉动斜拉索,计算所述各个节点的60m弦中点弦测值变化量;

28、对斜拉索单位拉索力和所述各个节点的60m弦中点弦测值变化量进行灵敏度分析,建立灵敏度矩阵。

29、作为本发明进一步的改进,所述主梁线形允许偏差量设置为40mm。

30、本发明的有益效果为:通过建立主梁的温度-挠度关系曲线,消除了环境温度对钢梁温度效应影响,通过建立灵敏度矩阵,给出了大跨度铁路斜拉桥成桥调索阶段斜拉索索力调整量的依据。



技术特征:

1.一种大跨度铁路斜拉桥施工监控方法,其特征在于,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述主梁两侧节点布置光栅光纤传感器和gnss接收机,通过所述光栅光纤传感器测量所述环境温度和所述应力,通过所述gnss接收机测量所述三维坐标。

4.如权利要求1所述的铁路斜拉桥施工监控方法,其特征在于,建立所述主梁的温度-挠度关系曲线包括:

5.如权利要求4所述的铁路斜拉桥施工监控方法,其特征在于,提取所述温度短周期效应和所述温度长周期效应包括:

6.如权利要求1所述的铁路斜拉桥施工监控方法,其特征在于,在主梁合龙前,通过分析所述主梁线形和所述应力得到所述初张拉索力。

7.如权利要求1所述的铁路斜拉桥施工监控方法,其特征在于,在确定所述实测60m弦中点弦测值时,以10m作为间隔距离通测所述主梁当前线形。

8.如权利要求1所述的铁路斜拉桥施工监控方法,其特征在于,所述灵敏度矩阵构建过程中以预先设定的主梁线形允许偏差量作为边界条件。

9.如权利要求8所述的铁路斜拉桥施工监控方法,其特征在于,构建所述灵敏度矩阵的方法包括:

10.如权利要求8所述的铁路斜拉桥施工监控方法,其特征在于,所述主梁线形允许偏差量设置为40mm。


技术总结
本发明公开了一种大跨度铁路斜拉桥施工监控方法,包括:实时获取环境温度以及对应的主梁两侧节点的三维坐标和应力;建立主梁的温度‑挠度关系曲线;实时获取各时刻的主梁线形和对应的主梁目标线形;主梁合龙后,确定设计60m弦中点弦测值和实测60m弦中点弦测值;基于灵敏度矩阵,确定主梁线形60m弦中点弦测值变化量所对应的斜拉索拉索拔出量;根据初张拉索力和所述斜拉索拉索拔出量确定拉索调整量,并基于所述拉索调整量对主梁的拉索力进行实时调整,以满足主梁目标线形。本发明的有益效果为:通过建立主梁的温度‑挠度关系曲线,消除了环境温度的影响,解决了现有大跨度铁路桥梁施工监控中没有明确的桥梁验收标准的问题。

技术研发人员:朱颖,郭辉,卢博祎,孙大奇,王一干,石龙,苏永华,班新林,张高翔,左照坤
受保护的技术使用者:中国铁道科学研究院集团有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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