斜塔斜拉桥合理成桥索力研究

斜拉桥是一种高次超静定结构,索力的大小对结构的受力影响非常大,确定斜拉桥合理成桥状态的关键问题是如何控制斜拉索在成桥时的索力。该文以厦门某座斜塔斜拉桥为例,运用几种调索理论进行调索,进行比选后确定了适合本桥的成桥索力。     

独塔钢斜拉桥成桥索力及施工索力计算分析

以某单塔中央双索面钢斜拉桥为研究背景,采用MIDAS Civil有限元程序进行建模计算,采用恒载平衡法初步拟定成桥索力,根据设置的控制目标,以初拟索力为基础进行多次调整索力以达到预期的成桥状态从而求得合理成桥索力。采用正装迭代法对斜拉索施工阶段进行模拟,经过多次迭代计算,得到施工索力。结果表明,成桥索力较为合理,按照施工索力能够满足斜拉桥合理成桥状态要求。对独塔钢斜拉桥合理成桥索力和施工张拉索力的确定提供借鉴和参考。     

独塔不对称斜拉桥拉索索力施工监控研究

斜拉桥拉索索力对结构受力及成桥线形有较大影响,施工中必须对索力进行精确监测.文中以一独塔双索面斜拉桥施工监控为背景,先对设计成桥索力进行优化复核,确定施工节段索力分批张拉值,然后通过锚下张拉力识别索力测试公式中的相关参数,得到用于实桥索力测试的修正公式,提高索力测试结果的精度.     

基于 Midas 有限元下的大跨斜拉桥成桥索力优化

为了深化对大跨斜拉桥成桥索力优化问题的认识,根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则,阐述各类方法的求解思路与优化过程。大跨斜拉桥成桥索力优化,仅靠一种方法完成索力优化是不够精确的。通过论述斜拉桥合理成桥状态的基本原则,介绍了常用的几种成桥索力优化方法。首先选择最小弯曲能法获得初始索力,并使用影响矩阵法进行二次优化,对成桥索力状态进行叙述。基于大型有限元软件Midas Civil建立斜拉桥模型,以合理成桥状态为控制目标,对背景桥梁成桥索力进行优化。     

基于多层感知深度学习的大跨度斜拉桥索力调整

为提高大跨度斜拉桥施工过程中索力调整的速度及准确性,基于多层感知深度学习,构建了索力调整的深度网络架构。将索力调整实质定义为:在斜拉索无应力长度允许调整的范围内,拟合目标响应与索力调整量之间的映射关系,转化为机器学习和统计学中的回归问题。结合深度学习的二阶梯度下降和深度网络正则化策略,采用多层感知器索力调整的4层深度神经网络,以某混合梁斜拉桥为工程背景,验算数学和结构响应两方面下索力调整量的预测误差,及调索后的结合梁线形及索力误差。结果表明:预测误差均在工程允许范围内,成桥阶段调索后的结合梁线形误差在40mm以内,索力误差均在5%以内;索力调整的多层感知深度网络能快速、精确地预测索力调整量,可用于大跨度斜拉桥的索力调整。     

斜塔有背索斜拉桥结构参数敏感性分析

为提高斜塔有背索斜拉桥的施工控制精度,以阿勒泰市红墩路跨河桥为工程背景,采用有限元计算程序MIDAS Civil建立三维空间有限元模型,利用仿真分析方法对各设计参数的敏感性进行研究,分析了温度变化、结构自重、施工索力、主梁刚度等参数在成桥阶段对桥梁内力、线形及索力的影响规律.计算结果表明:温度变化对成桥索力影响较大;温度变化、施工索力误差对主梁线形、内力以及桥塔位移影响较大;结构自重对成桥状态有一定影响.通过修正主要设计参数,忽略次要设计参数,对红墩路跨河桥进行施工监控,所得成桥线形状况良好,误差在允许范围内.     

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。     

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。     

确定斜拉桥索力调整的实用计算方法

介绍了用步进法计算斜拉桥成桥后索力调整计算方法,该方法利用现有的结构分析程序进行正装迭代计算即可得到满足精度要求的索力,该方法与常用的基于影响矩阵的成桥索力调整方法相比不仅可以考虑混凝土的收缩徐变、非线性等因素的影响,而且避免了大型影响矩阵的计算,通过实例分析证明有一定的试用价值。     

天津永和斜拉桥换索后的索力调整

结合天津永和斜拉桥的换索与调索实践,在分析换索后全桥结构性能变化的基础上,阐述索力调整的目标、原则,利用平面杆系有限元程序和影响矩阵法基本原理,采用试算法确定出索力调整方案,分析索力调整的效果。调索过程中的监测结果表明,索力调整后,全桥索力接近目标值,索力分布趋于均匀,桥面线形、塔位均得到明显的改善,调索并未引起主梁混凝土产生过大的拉应力,试算法是一种实用性较强的可行方法。调索方案的优选应考虑尽量避免使运营多年的老桥结构受力状态发生突变,以保证调索过程中结构的安全。天津永和斜拉桥的调索实践为今后PC斜拉桥的调索工程提供了较为重要的参考。     

叠合梁施工工艺调整对斜拉桥施工索力的影响

该文以钢-混凝土叠合梁斜拉桥施工工艺调整为背景,分析单节段循环浇筑湿接缝和滞后一个节段进行湿接缝浇筑对于施工监控的影响,包括对钢梁恒载切线累计位移、制造线形、成桥索力影响等;以施工工艺调整前所确定的钢梁制造线形和成桥索力为目标,允许施工索力在一定区间变化,基于线性规划方法进行了施工索力调整计算。研究结果表明:①叠合工艺调整影响了叠合梁刚度形成过程,如果工艺调整后不进行施工索力调整,则控制点切线累计位移偏差显著,对实例桥梁而言最大达到2.2 m;②如果限定施工索力只在较小的区间变化,则施工索力难以适应原制造线形和成桥索力;如果放松施工索力调整区间,则可以较好地适应;③采用线性规划的方法进行施工索力调整计算,可以较好地兼顾控制点切线累计位移和拉索成桥索力等优化目标。     

确定斜拉桥索力调整的实用计算方法

介绍了用步进法计算斜拉桥成桥后索力调整计算方法,该方法利用现有的结构分析程序进行正装迭代计算即可得到满足精度要求的索力,该方法与常用的基于影响矩阵的成桥索力调整方法相比不仅可以考虑混凝土的收缩徐变、非线性等因素的影响,而且避免了大型影响矩阵的计算,通过实例分析证明有一定的试用价值。     

基于未知荷载系数法的斜拉桥索力优化

结合工程实例,采用未知荷载系数法对斜拉桥进行索力优化分析。借助有限元软件midas Civil计算斜拉桥的最优索力,将优化后的索力与设计索力进行对比,并验算成桥状态下该斜拉桥是否符合规范要求。结果表明,未知荷载系数法在斜拉桥成桥索力优化中效果良好,能够满足规范要求。     

分步算法确定叠合梁斜拉桥合理成桥索力

叠合梁斜拉桥的主梁是一种组合结构，在确定合理成桥索力时，与其他类型的斜拉桥有着不同之处。文中针对叠合梁斜拉桥的特点，结合具体算例，采用平面双层框架模型模拟主梁，根据零位移法初定一个成桥索力，在此基础上考虑恒载和活载的共同作用，根据应力平衡法确定主梁弯矩的合理恒载可行域，再根据索力对主梁弯矩的影响矩阵进行索力调整。所得索力更加符合斜拉桥的要求。     

斜拉桥成桥索力优化方法研究综述

为了深化对斜拉桥成桥索力优化问题的认识，系统回顾斜拉桥成桥索力优化方法的研究进展与代表性研究成果；在将斜拉桥成桥索力优化方法分为指定结构状态的优化方法、弯曲能量（弯矩）最小法、数学优化方法、影响矩阵法、分步优化方法的基础上，根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则阐述各类方法的求解思路与优化过程，并总结各类方法的特点、适用范围以及局限性；探讨斜拉桥成桥索力优化领域的未来发展趋势。研究结果表明：指定结构状态的优化方法其优化目标明确，力学概念清晰，计算方便，但无法兼顾主梁和桥塔的受力和变形，很难获得全局合理的结果，目前仅用于初定斜拉桥成桥状态；弯曲能量最小法的目标函数综合考虑了主梁和桥塔的受力与变形，体现了索力优化的本质特征，能够获得较为合理的优化结果，但在不添加任何约束条件时所得结果仍需进行后续调整，目前也多用于初定斜拉桥成桥状态；数学优化方法可根据不同类型斜拉桥的结构特点选择目标函数、约束条件与优化算法，所得结果也可兼顾斜拉桥各个构件的受力和变形，适用性较强，智能优化算法因其较好的全局收敛性、通用性和便于并行处理等特点，使得其在斜拉桥成桥索力优化乃至结构优化设计领域中的应用越来越广泛；影响矩阵是建立索力与目标函数关系的纽带，是一种综合的索力优化工具，但它需要在明确优化目标与约束条件的前提下求解；分步优化方法融合了多种优化方法的优势，可根据不同类型斜拉桥的受力和变形要求，分步骤选择不同方法全面优化斜拉桥的成桥索力；为适应斜拉桥大跨径化、主梁纤细化以及结构体系多样化的发展趋势，探索针对性或普适性更强的成桥索力优化方法、斜拉桥成桥状态与施工状态耦合优化、将更多优秀的智能优化算法应用于斜拉桥索力优化以及将数学优化算法与有限元程序进行嵌入式融合等问题均是该领域未来的发展方向。     

无应力索长控制法在斜拉桥调索中的应用

针对斜拉桥施工过程中出现结构体系不明确(如索张拉时结构中存在支架等)和索力控制偏差及结构计算本身就设置了调索阶段3种在运营之前需要调索的情况,介绍了以无应力长度为基础通过控制调索时张拉端拔出量来调整索力的方法,并对该方法的理论基础、实际操作要求及特点进行了说明。     

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。     

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。     

影响矩阵法在施桥大桥吊杆二次调索中的应用

在系杆拱桥施工过程中,为增大结构的安全储备并保证主梁受力安全,通常对吊杆采用两次张拉,最终达到设计成桥索力,由此提出二次调索施调索力、顺序的计算问题.以影响矩阵理论为基础,建立了二次调索最优控制的数学模型,采用惩罚函数法求解,该方法计算精确、简便、实用,也可用于成桥后索力的误差调整.     

基于综合优化法的矮塔斜拉桥成桥索力优化

为确定矮塔斜拉桥合理成桥索力,提出一种索力综合优化法。该方法以影响矩阵法为基础,采用数据标准化法将2种或以上不同类型的离散数据变为无量纲的统一化数据,以结构控制截面位移及弯矩综合最小为目标进行索力求解。以南京地铁宁句线矮塔斜拉桥为算例,采用最小弯曲能量法、刚性支承连续梁法和综合优化法对成桥状态的索力进行计算,将计算结果与原设计成桥索力进行对比。结果表明：对于矮塔斜拉桥,在恒载作用下,采用综合优化法计算得到的索力及主梁弯矩分布最为合理;在运营阶段,综合优化法计算得到的索力与原设计索力相比,主梁上、下缘最大压应力分别降低3.3%、3.8%,并且主梁应力分布更优。