卡尔曼滤波法在高墩大跨径连续刚构桥的应用

论文摘要

随着科学技术和交通行业的迅速发展,预应力混凝土连续刚构桥以其施工简洁、造价经济、受力合理、分析便捷、行车舒适等独特的优势在近年来得到了广泛的应用。尤其是对山谷高速大跨径高墩连续刚构更是桥型方案选比中占有主要地位。为了保证连续刚构悬臂施工的质量和安全,施工监控显然非常重要。施工控制的方法主要分为两个部分：结构分析方法和参数估计方法。本文在连续刚构桥的施工控制中,选取正装算法作为结构分析方法；卡尔曼非线性估计法作为参数估计方法。参数估计是桥梁施工控制的关键,通过参数估计实时对结构模型进行修正以达到最接近现实状态进行分析。本文着重研究了实际施工中,对仕望河大桥进行离散并建立合理的空间有限单元模型,选取结构的控制参数：主梁容重进行参数敏感性分析,获得影响结构线形和内力的主要设计参数。利用卡尔曼滤波法进行参数估计的具体做法对主要参数进行修正和识别。笔者通过编辑卡尔曼滤波法的Matlab程序针对现场线形和内力的测量,详细介绍了混凝土连续刚构桥的卡尔曼非线性估计法的应用。得出这种参数估计方法的可行性。最后提出了以后卡尔曼非线性评估方法的局限及进一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 高墩大跨连续刚构桥国内外发展状况
• 1.2 高墩连续刚构桥的施工控制的目的和意义
• 1.2.1 连续刚构桥及其特点
• 1.2.2 连续刚构桥的施工控制内容
• 1.2.3 连续钢构梁桥施工监控的意义
• 1.3 连续刚构桥施工监控的现状与进展
• 1.4 既有施工监控方法简介
• 1.4.1 结构分析方法
• 1.4.2 参数估计方法
• 1.5 本文所要解决的问题
• 第二章 施工监控中的结构分析方法
• 2.1 现有的结构计算方法简述
• 2.1.1 正装计算法（简称正算法）
• 2.1.2 倒装计算法（简称倒拆法）
• 2.1.3 无应力状态计算法
• 2.2 倒拆法与正算法的本质及其优缺点
• 2.2.1 倒拆法的本质及其优缺点
• 2.2.2 正算法的本质及其优缺点
• 2.3 算法的选择
• 第三章 参数估计法
• 3.1 参数识别方法的选择
• 3.2 卡尔曼理论
• 3.2.1 线性估计法
• 3.2.2 卡尔曼非线性估计
• 3.2.3 附加局部迭代的非线性估计法
• 第四章 青兰高速仕望河大桥介绍
• 4.1 工程概况
• 4.2 主桥结构
• 4.3 主梁施工过程介绍
• 4.4 理论模型的建立
• 4.5 荷载参数
• 4.5.1 主梁恒载
• 4.5.2 施工荷载
• 4.5.3 临时荷载
• 4.5.4 临时或意外约束
• 4.6 主梁线形与力学测量
• 4.6.1 主梁线形测量
• 4.6.2 力学测量
• 4.6.3 应力监测数据分析
• 第五章 卡尔曼非线性估计法在仕望河大桥的应用
• 5.1 浇筑节段的参数识别
• 5.2 双悬臂施工控制
• 5.2.1 状态矢量和控制矢量
• 5.2.2 双悬臂粱段计算
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢