移动荷载作用下梁桥挠度动态控制研究

摘要

随着城市轨道交通和高速铁路的迅猛发展，对桥梁挠度提出了更高的要求。为实现线路轻盈美观，要求许多桥梁具有较小的刚度，而且随着现代交通运输工具的发展，单位车辆的载重量越来越大，造成活载在荷载总效应中所占的比例越来越大，因而在许多情况下不能通过增大结构刚度和减小外荷载实现桥梁挠度的控制。同时，活载的性质决定了其产生的变形具有时变性。将智能结构的思想应用于预应力技术，本文研究智能预应力技术在移动荷载作用下梁桥动态挠度控制中的应用。 首先，在介绍智能预应力原理的基础上，对智能预应力系统的各个组成部分进行分析，结合土木工程结构的工作特点，对智能预应力系统中控制硬件的选择作出指导，并介绍了应用于智能预应力系统的控制算法。阐述了智能预应力梁的概念，分析了纵向张拉法和横向张拉法在挠度控制中的特点。 其次，通过对横张智能预应力梁的撑杆布置方式、体外预应力筋截面积以及撑杆顶升方式等参数进行分析，考察了这些参数对撑杆伸长量、轴力和耗能等性能指标的影响规律，初步确定了相关参数的取值范围，为横张智能预应力梁桥挠度控制的计算分析奠定了基础。 再次，不考虑时滞的影响，分析移动荷载作用下单撑杆和双撑杆两种典型的横张智能预应力梁桥挠度的变化规律，提出了三种控制策略。利用它们对移动荷载作用下横张智能预应力梁桥挠度控制进行计算，通过分析挠度和撑杆伸缩量的变化规律，考察各控制策略的优劣和适用范围。 最后，分析了影响智能预应力系统工作效率的因素，在考察时滞对横张智能预应力梁桥挠度控制的影响规律的基础上，提出了提高横张智能预应力梁桥挠度控制效率的若干措施。除通过提高控制硬件工作性能以及提前启动智能预应力系统等方法外，基于降低智能预应力控制系统对时滞的敏感性的思想，提出了两种新的控制策略，同样可以提高横张智能预应力梁桥挠度控制效率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 智能预应力原理和系统构成

2.1 智能预应力原理

2.2 智能预应力控制硬件

2.2.1 传感器

2.2.2 控制器

2.2.3 作动器

2.3 智能预应力控制算法

2.4 智能预应力梁的实现方法

2.5 本章小结

第三章 横张智能预应力梁参数分析

3.1 单撑杆横张智能预应力梁参数分析

3.2 双撑杆横张智能预应力梁参数分析

3.2.1 同步项升方式下的参数分析

3.2.2 顶升方式的影响

3.3 本章小结

第四章 移动荷载作用下横张智能预应力梁桥挠度控制

4.1 智能预应力桥梁挠度控制原理

4.2 单撑杆横张智能预应力梁桥挠度控制

4.2.1 无控制时的挠度变化

4.2.2 控制策略、过程及结果

4.3 双撑杆智能预应力梁桥梁挠度控制

4.3.1 无控制过程挠度变化

4.3.2 控制策略、过程及结果

4.4 本章小结

第五章 提高横张智能预应力梁桥挠度控制效率的方法

5.1 影响智能预应力桥梁挠度控制的因素

5.2 时滞对横张智能预应力梁桥挠度控制的影响

5.3 提高横张智能预应力梁桥挠度控制效率的措施

5.3.1 提高控制硬件工作性能

5.3.2 提前启动智能预应力系统

5.3.3 优化控制策略

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文内容总结

6.2 有待研究的问题与展望

参考文献

附录

致谢