矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化研究

在研究一般斜拉桥成桥索力优化方法的基础上,针对矮塔混凝土斜拉桥结构受力特点,依据影响矩阵调值原理,提出了以结构整体弯曲能量最小为目标、以主梁主塔单元的弯矩和轴力以及部分关键节点的位移为约束条件的矮塔混凝土斜拉桥索力优化方法。应用MIDAS/CIVIL2010＂未知荷载系数＂模块,对某混凝土矮塔斜拉桥实际工程进行成桥索力优化。分析结果表明,此种方法可以方便得到满足设计要求的合理成桥索力。     

基于频率法的斜拉索索力测试影响因素分析

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,其索力的大小直接影响桥梁结构的内力和变形状态。频率法是运营期间的桥梁索力测试的常用方法。本文以某斜拉桥为例,通过MIDAS CIVIL建立全桥有限元模型,确定合理成桥状态,结合ANSYS斜拉索减震装置仿真分析,采用频率法对其斜拉索索力进行测试,综合考虑频率法精度的各影响因素,对索力进行安全判定。结果表明:利用未知荷载系数功能优化后的索力可靠性较高;随着减震器等效刚度的不断增大,计算索长选取方式对索力误差存在影响;考虑减震器为刚性支撑,其计算的索力更能接近真实索力;该桥实测索力整体与原成桥索力差别不大,斜拉索索力整体处于安全可控的范围内。     

某不对称混合梁斜拉桥合理成桥状态分析

斜拉桥的索力大小直接决定了斜拉桥主梁的内力状态,确定斜拉桥的索力是确定合理成桥状态的关键。本文介绍了一些现有的确定斜拉桥合理成桥状态的方法,并确定了适合不对称混合梁斜拉桥合理成桥状态确定的原则。以某不对称混合梁斜拉桥为工程背景,在有限元软件Midas/Civil中建立了仿真分析模型,利用其未知荷载系数功能确定了该不对称混合梁斜拉桥的合理成桥状态。计算结果表明,该合理成桥状态满足规范要求,具有可靠性。总结了该类桥型合理成桥状态的一些特点,为该类结构的合理成桥状态的确定提供借鉴。     

部分斜拉桥合理成桥状态的研究

部分斜拉桥结构以主梁受弯来承受大部分荷载,拉索索力可改善主梁受力状态,因此部分斜拉桥与斜拉桥一样,通过优化拉索索力来确定部分斜拉桥合理成桥状态下的内力非常必要。采用影响矩阵法原理,以结构应变能最小作为目标函数,对索力加以合理的约束条件,解决了多变量非线性函数的有约束优化问题,从而获得恒载作用下的最优索力和与之对应的合理成桥状态。并对已建部分斜拉桥索力进行实例优化分析。     

一种确定既有斜拉桥内力初始状态的方法研究

对运营多年的斜拉桥进行索力调整,也就是内力优化调整,与优化一个处于设计阶段或正在施工过程中的斜拉桥内力优化不同,主要体现在前者施工工序的不确定和材料结构参数的退化。把施工工序的不确定和结构参数的变化以及外荷载的改变引起的相应桥梁结构的位移归于索力的变化,基于静力测试数据的基础上,验证了索力的变化和位移的变化之间存在着对应关系,提出了依据"索力-位移"对应关系的参数识别方法以确定既有斜拉桥的内力初始状态。该法应用于运营多年的G325九江大桥斜拉桥调索换索加固工程中,确定了桥梁的内力初始状态,指导了该桥调索加固工程,检验了实测参数误差对参数识别结果的影响程度。     

矮塔钢-混凝土组合梁斜拉桥的索力优化

文章根据矮塔斜拉桥的结构形式和受力特点,采用钢-混凝土组合梁为主梁,充分发挥钢-混凝土组合梁钢筋受拉、混凝土抗压的性能优点,进一步研究矮塔钢-混凝土组合梁斜拉桥的索力优化。针对该类桥型确定成桥状态和索力优化的方法,以弯曲能量为目标函数[1]、基于最小二乘法原理和影响矩阵法,确定最优索力(即施工时的合理张拉索力)。利用有限元程序MIDAS/CIVIL2017对以钢-混凝土组合梁为主梁的矮塔斜拉桥进行索力优化,并对优化前后主梁的挠度、内力以及应力结果进行对比分析。通过MIDAS/CIVIL2017对索力的优化,可以更好的发挥出钢-混凝土组合梁较强的承受竖向荷载能力的特点,改善主梁的内力、弯矩、应力分布。     

基于多种群遗传算法的大跨度斜拉桥索力优化

针对大跨斜拉桥索力优化问题的非线性特点以及简单遗传算法易早熟收敛的缺陷,提出了一种基于多种群遗传算法的斜拉桥索力优化方法。以结构的最小加权弯曲应变能作为目标函数,并加以多约束条件,建立索力优化模型;通过改进多种群遗传算法的编码方式,将其应用于大跨斜拉桥的索力优化中;在此基础上综合运用MATLAB及APDL语言编制了大跨斜拉桥索力优化程序。以南京长江三桥为工程实例进行计算分析,结果显示采用多种群遗传算法优化斜拉桥索力是可行且有效的,优化后全桥结构内力均匀合理,该方法操作简单,具有较高的实用价值。     

基于多种群遗传算法的大跨度斜拉桥索力优化北大核心

针对大跨斜拉桥索力优化问题的非线性特点以及简单遗传算法易早熟收敛的缺陷,提出了一种基于多种群遗传算法的斜拉桥索力优化方法。以结构的最小加权弯曲应变能作为目标函数,并加以多约束条件,建立索力优化模型;通过改进多种群遗传算法的编码方式,将其应用于大跨斜拉桥的索力优化中;在此基础上综合运用MATLAB及APDL语言编制了大跨斜拉桥索力优化程序。以南京长江三桥为工程实例进行计算分析,结果显示采用多种群遗传算法优化斜拉桥索力是可行且有效的,优化后全桥结构内力均匀合理,该方法操作简单,具有较高的实用价值。     

影响矩阵法在大跨径斜拉桥二次调索中的应用

由于斜拉桥成桥索力与目标索力可能存在一定偏差,利用影响矩阵法对某大跨径斜拉桥成桥后索力偏差进行调整,确保其索力满足规范及设计要求。提出以锚杯拔出量作为调索主控制参数,提高索力调整精度的同时,解决了传统以索力为主控参数的调索方法所要求的必须在温度恒定状态下实施的苛刻限制,使索力调整可在白天进行,提高了工作效率。通过索力调整实现了索力优化目的,且对结构线形和应力影响很小,达到了预期效果。     

基于Midas的斜拉桥索力优化方法与工程实例

介绍了基于Midas/Civil的斜拉桥索力优化分析思路;以江津粉房湾大桥为工程实例,进行了斜拉桥索力优化调整计算,并对不同约束条件下的优化结果进行了对比。结果显示,优化索力值比设计给定的索力值更为合理,与设计成桥索力相近,说明优化方法可行,选取的成桥状态约束条件合理,计算思路正确。     

小西湖矮塔斜拉桥拉索初张力优化

在斜拉桥索力影响矩阵的基础上,以结构应变能最小为目标函数,建立了矮塔斜拉桥索力优化模型,并结合兰州小西湖黄河大桥进行索力优化分析,得出了一些具有一定参考价值的结论。     

基于影响矩阵法及序列二次规划法的 斜拉桥自动调索

为了研究结构单元和设计变量较多、设计工况复杂的斜拉桥索力优化问题,以某双塔三跨斜拉桥为例,基于既有的影响矩阵理论,以主梁和桥塔的弯曲应变能来建立目标函数,通过序列二次规划法实现索力的自动搜索优化计算,并同常规算法进行比较分析。计算结果表明:该方法应用于复杂斜拉桥索力优化,优化后的索力与设计索力能良好的吻合,成桥状态主梁弯矩分布更加均匀,主塔可以充分发挥其轴向承压能力,结构变形远小于规范限制,为斜拉桥的索力优化提供了一种新的高效解决思路。     

基于信赖域优化算法的斜拉桥索力优化设计

运用有约束的优化算法并结合具有很强全局收敛性的信赖域算法,并借助MATLAB和ANSYS软件进行混合编程调用计算结果来实现对索力的优化计算。通过对实例斜拉桥索力的优化计算结果与通用的优化计算结果的比较,结果证明信赖域优化算法应用于斜拉桥的索力的优化结果可靠,并能实现多种优化方案的比选,尤其适用于初步设计阶段。通过对是否考虑斜拉索几何非线性影响结果的比较,结果证明中等跨径的斜拉桥可以忽略斜拉索几何非线性的影响,在满足工程设计的精度要求的同时还可以简化计算和提高求解的速度。     

采用PPC设计的斜拉桥模型疲劳试验研究

为了研究部分预应力混凝土(PPC)斜拉桥体系的抗疲劳性能,对某PC(预应力混凝土)斜拉桥的缩尺模型进行了B类预应力混凝土的设计并进行了相关疲劳试验,从3个维度(主梁位移、索力变化、刚度)综合验证了部分预应力设计在斜拉桥设计上的可行性。研究结果表明:采用部分预应力设计的斜拉桥主梁在正常行车状态下,拉应力控制较好的情况下,混凝土在拉压区交替变化时不会产生损伤开裂。几乎不对主梁刚度造成退化,同时位移与索力的恢复较好。还发现边界条件对于整个体系影响较大,承受了较大的荷载,因此优化边界条件,可以改善斜拉桥的荷载分配,从而改善受力性能。表明了混凝土斜拉桥采用部分预应力设计是可行的,可为后续PPC斜拉桥的研究提供思路。     

基于内力平衡法的矮塔斜拉桥合理成桥状态研究

作为近年来发展的一种新桥型,矮塔斜拉桥在其结构、受力上都有自身的特点。合理成桥状态是指斜拉桥成桥后,在全部恒载作用下,各构件的受力均满足某种理想状态。在矮塔斜拉桥设计过程中,确定其合理成桥状态是非常重要的部分,为确定矮塔斜拉桥的合力成桥状态,以常山矮塔斜拉桥为研究背景,首先基于内力平衡法对主梁弯矩可行域进行求解,并以此主梁弯矩可行域作为索力控制目标初步得到满足主梁受力要求的索力值,进而增加更多的索力控制条件对初定的索力值做进一步优化,以得出既满足主梁受力要求同时分布均匀的索力值,该组索力所确定的成桥状态就是该桥合理成桥状态。该文章为同类桥型设计分享经验。     

基于新型强次可行SQP法的斜拉桥合理成桥索力优化研究

为研究高效、合理的斜拉桥索力优化方法,以某双塔三跨斜拉桥为例,运用新型强次可行序列二次规划法(SQP法),采用MATLAB和MIDAS Civil软件编程实现索力的自动搜索优化计算。以主梁和桥塔的应变能建立目标函数,斜拉索索力为设计变量,主梁和桥塔的应力和位移作为约束条件。计算结果表明:新型强次可行SQP法应用于复杂斜拉桥索力优化,优化后索力与设计索力吻合良好,成桥状态主梁弯矩分布均匀,桥塔充分发挥其轴向承压能力,结构变形远小于规范限值,为斜拉桥的索力优化提供了新的高效解决思路。     

一种基于指定应力的斜拉桥成桥索力调整方法

为解决斜拉桥成桥阶段的索力快速调整问题,提出了一种基于指定应力的索力调整方法。对每根拉索单元引入非弹性收缩量,与常规节点位移一起组成拉索单元的基本未知量。在拉索单元的平衡方程中,与非弹性收缩量对应的右端项为拉索的索力。在全桥的有限元平衡方程中,各拉索的索力成为与相应拉索的非弹性收缩量对应的右端项,从而得到以常规节点位移和拉索非弹性收缩量为广义位移向量、以常规节点荷载和拉索的索力为广义荷载向量的有限元平衡方程。利用含非弹性收缩量的斜拉桥全桥有限元平衡方程,可实现在指定全部索力的情况下,一次求解整体平衡方程得到各拉索与目标索力对应的非弹性收缩量,减去拉索的初始非弹性收缩量即为调索量,使得全部拉索可从原始索力精确地达到目标索力。为解决实际施工中只调整部分索力满足全桥索力要求的问题,提出了以部分拉索的非弹性收缩量为优化变量、以全部拉索的索力差为目标函数的优化模型,推导了相应的计算公式。用C++语言编制了一个有限元软件用于全桥调索计算,输出总刚矩阵,在Matlab软件中利用fminimax函数进行了部分调索的优化分析。算例演示了全桥调索算法和部分调索算法的可行性和有效性。     

基于影响矩阵和粒子群算法的异形斜拉桥调索

斜拉桥的合理成桥索力的确定是斜拉桥设计和施工中的关键环节,获取符合条件的初索力是建立桥梁的有限元模型、完成施工阶段的分析和施工索力监测的基础。异形斜拉桥的结构相对比较复杂,其受力特点不同于常规的斜拉桥,传统的迭代法或具有不适用性,且迭代法需要进行多次试算,过程较为繁琐。粒子群算法可以高效便捷地得到合理的成桥状态,实现索力优化的自动化和智能化。为验证结合粒子群算法的索力优化方法的可行性,以某异形斜拉桥项目为背景,建立三维有限元模型,结合影响矩阵法和粒子群算法编MATLAB程序对桥梁斜拉索的初始索力进行求解,并与传统迭代法的优化结果进行比较,验证该方法的可行性。结果表明：传统迭代法在优化结构较复杂的异形斜拉桥时具有局限性,基于影响矩阵和粒子群算法的索力优化方法能够用来自动化求解结构较为复杂的异形斜拉桥的初始索力群,优化过程简便、高效。     

灰色理论在斜拉桥索力状态评估中的应用

该文基于灰色系统中的灰色关联分析理论,建立了斜拉桥索面索力状态评估方法,并以某斜拉桥索力实测值为例进行计算分析,计算中将三种不同情况下的索力值作为灰色关联分析中的参考序列,进行对比分析。结果表明,灰色关联分析方法可较好地应用于斜拉桥索力状态评估;若能考虑混凝土收缩徐变等影响,则以优化索力作为灰色关联分析参考序列的评估结果能更好地反映索力实际状态。     

基于量子粒子群算法的矮塔斜拉桥索力优化

斜拉索最优索力的确定是矮塔斜拉桥合理设计的关键。为了更为精确地确定矮塔斜拉桥的拉索索力,本文首先将粒子群优化(PSO)算法与量子计算理论相结合,采用量子角进行染色体编码,并结合一种种群扰动算子,提出了一种新的量子粒子群(QPSO)算法。然后,基于量子粒子群(QPSO)算法,并结合有限单元和罚函数技术提出了一种确定矮塔斜拉桥成桥索力的全局搜索算法。最后,采用开发的数值计算程序对某一矮塔斜拉桥进行了索力优化计算。研究表明QPSO算法无论是在收敛速度上还在计算精度上均优于PSO算法,提出的索力优化方法是求解矮塔斜拉桥索力优化问题的有力工具。