中小跨径斜拉桥索力优化的“二阶段法”

以影响矩阵理论为基础,以有约束优化法及正装分析法为核心,提出中小跨径斜拉桥索力优化"二阶段法",并结合算例加以验证.该方法省去倒装分析过程,可以快速求出合理成桥与施工索力,对中小跨径斜拉桥成桥及施工阶段分析的索力优化计算具有实用意义。     

中小跨径斜拉桥索力优化的“二阶段法”

以影响矩阵理论为基础,以有约束优化法及正装分析法为核心,提出中小跨径斜拉桥索力优化"二阶段法",并结合算例加以验证.该方法省去倒装分析过程,可以快速求出合理成桥与施工索力,对中小跨径斜拉桥成桥及施工阶段分析的索力优化计算具有实用意义。     

矮塔混凝土斜拉桥施工索力分析

以江苏省常熟市碧溪大桥为例,基于影响矩阵和正装迭代法,进行了合理成桥索力及合理施工张拉索力的优化分析,采用MIDAS/CIVIL 2010软件进行了大桥合理施工索力的优化分析。结果表明:优化分析得到的成桥内力分布合理,成桥应力分布均匀,结构弯矩较小,结构具有足够的压力安全储备;按照合理索力施工,施工过程中结构受力及线形变化合理;正装施工计算得到的成桥内力与合理成桥内力吻合较好,完全满足工程控制的精度要求。     

系杆拱桥吊杆索力计算方法对比分析研究

下承式钢箱系杆拱桥内部属于复杂的高次超静定空间结构。为更快、更精确地确定系杆拱桥施工阶段吊杆张拉索力,采用有限元法对整个吊杆张拉过程进行模拟,利用差值迭代法和正装迭代法分别计算合理施工索力。对比分析施工过程及成桥状态下系杆、拱肋内力及变形差异,探讨这两种方法的适用性。研究结果表明:差值迭代法较正装迭代法计算简单,施工索力值均匀,整体结构内力、变形优于正装迭代法,能为同类桥梁的施工索力优化提供实用参考价值。     

确定斜拉桥施工索力的正装倒拆优化法

以实验室独塔斜拉桥为研究对象,提出了确定斜拉桥合理施工索力的正装倒拆计算法,该方法按照施工顺序,在正装优化的基础上,对各节段进行倒拆计算,得到各斜拉索的基础索力,然后再通过正装迭代计算,求得各个调索阶段斜拉索的初始张拉索力和主梁的预抬量,从而避免了传统的倒拆法中难以考虑结构本身的非线性问题与正装法无法保证计算过程中一些索力设置大小的合理性等问题。本方法已经在独塔斜拉桥模型实验中成功应用。通过实验验证了该方法的有效性和可靠性,具有一定的理论价值和重要的应用价值。     

大跨度悬浇拱桥合理施工索力求解方法研究

通过对悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥施工过程的模拟,建立有限元计算模型,针对悬浇重量大的钢筋混凝土拱桥提出了"一张控制线形,二张控制应力"的合理施工索力求解方法,并以某高速公路上一悬浇拱桥为工程背景,采用该法对施工索力进行正装计算。结果表明,采用该法求得的索力使得主拱圈截面应力控制在+1.83MPa以内,保证了主拱圈施工过程的安全,为同类型拱桥合理施工索力求解提供了参考。     

大跨度钢管砼拱桥吊装过程的索力逆分析

针对大跨度钢管砼拱桥在钢管吊装和分段砼泵送的施工过程中，需要通过扣索来保持拱形和分担砼的重量。保证施工质量和安全，控制索力是一种重要手段。通过计算力学的逆分析方法，给出扣索的索力，经算例验证是合理的，其计算程序可作为此类桥型的优化施工软件。     

斜拉桥施工阶段初张索力计算方法研究

提出了用差值法确定一次张拉斜拉桥施工阶段拉索初张力的实用计算方法,该方法只需按施工步骤进行正装迭代计算。通过消除成桥阶段最优目标索力与正装迭代所得成桥索力之间的差值,可获得施工阶段拉索初张力。该方法避免了传统倒拆法无法考虑混凝土收缩、徐变和几何非线性等问题,同时给出了差值法加速收敛的近似方法,并对差值法和影响矩阵法进行了比较。通过一座实际桥梁的计算分析,证明了本方法的可行性,具有一定的应用价值。     

斜拉桥施工阶段初张索力计算方法研究

提出了用差值法确定一次张拉斜拉桥施工阶段拉索初张力的实用计算方法,该方法只需按施工步骤进行正装迭代计算。通过消除成桥阶段最优目标索力与正装迭代所得成桥索力之间的差值,可获得施工阶段拉索初张力。该方法避免了传统倒拆法无法考虑混凝土收缩、徐变和几何非线性等问题,同时给出了差值法加速收敛的近似方法,并对差值法和影响矩阵法进行了比较。通过一座实际桥梁的计算分析,证明了本方法的可行性,具有一定的应用价值。     

斜拉桥施工阶段索力调整的"两步到位法"

根据斜拉桥结构特性和施工控制的需要,提出施工阶段索力调整的"两步到位法",即首先模拟斜拉桥实际施工过程,计算出初始张拉索力,然后建立初始索力和主梁内力的数学模型,以成桥时主梁弯矩为控制目标,以最小二乘法优化出成桥时最终索力,保证了结构受力合理和结构安全.     

特大跨径钢桁拱吊装索力计算方法探讨

采用缆索吊装斜拉扣挂施工方法进行特大跨径钢桁架拱安装时。对拱肋的安装标高和索力精度要求较高。传统的索力计算方法虽力学概念清晰,计算简便,但精度较低,只适用于节段数较少的小跨径拱桥。文章总结了传统方法的优缺点,并阐述了ANSYS的零阶优化法在钢桁架拱吊装索力计算中应用。     

混凝土斜拉桥索力与预应力耦合优化

在影响矩阵思想基础上,提出基于施工过程的混凝土斜拉桥成桥内力确定方法。该方法耦合优化索力及预应力,以施工拉索初张力和预应力为设计变量,建立其对结构内力的影响矩阵,以施工阶段各控制截面应力及索力满足规范要求且索力均匀为约束条件,选取合适的成桥内力及用索量最小为目标函数,采用多目标方法优化成桥内力。该方法实现了索力与预应力的同步优化,保证了施工安全和成桥结构受力合理。     

大岩洞特大桥拱圈脱架时背索和扣索索力优化计算

建立了大岩洞特大桥拱圈平转施工状态的三维有限元模型,交界墩和上转盘采用实体单元,扣索和背索采用索单元,拱圈劲性骨架底板采用壳单元,其余采用梁单元,支架则采用只压单元模拟;将最优化计算理论和有限元计算分析相结合,利用MIDAS有限元软件,以支架不受轴压或受压轴力很小为目标函数,对扣索力和背索力进行优化,使拱圈"脱离"支架实现转体,从而获得了扣索力和背索力的最优组合与拱圈最优内力分布.结果表明,拱圈骨架拱脚底板为控制截面,本文计算方法和结论为同类桥梁的建设具有参考价值.     

计入几何非线性影响的斜拉桥施工索力的确定

考虑缆索垂度效应、加劲梁的梁柱效应及节点大位移效应等几何非线性因素对大跨度斜拉桥施工索力的影响，模拟正装和虚拟退拆施工过程，建立了施工索力计算的继承与迭代关系．利用通用有限元程序，建立斜拉桥全桥三维有限元模型，合理划分荷载步和荷载子步，通过倒拆正装反复迭代，得出了施工索力及相应的成桥线形．使用最小二乘法修正倒拆与正装之间的差值，有效地计入了几何非线性的影响，使斜拉索满足成桥状态所要求的索力并使主梁以要求的精度接近理想的成桥线形．     

钢管拱肋分段吊装扣索一次张拉索力改进算法

为改善大跨钢管拱肋分段吊装扣索索力常用算法迭代效率低、计算时耗长, 且忽略了温变影响等不足, 建立了可考虑温变影响和提高计算效率的改进算法; 基于材料力学和几何学相关知识, 推导了吊装过程中拱肋位移变化与温变的理论关系, 并在计入温变引起索长和拱肋位移改变的情况下, 推导出扣索索力变化与温变的理论关系; 基于扣索一次张拉法和ANSYS零阶优化法, 开发了考虑温变影响且在迭代子步中对程序自动搜索实施宏观调控的扣索索力计算程序; 运用改进算法对某主跨300 m钢管混凝土拱桥开展了分段吊装施工控制分析。分析结果表明: 推导的理论公式和有限元分析结果的变化规律一致, 拱肋位移变化的最大相对误差为11%, 索力变化的最大相对误差为18%, 均能满足工程精度要求; 与原算法相比, 采用改进算法的迭代次数由26次缩减到17次, 迭代效率提高了35%, 计算索力与实测索力的最大偏差由276 kN减小到100 kN; 拱肋松索成拱位移理论值与实测值的最大偏差为7 mm, 成拱线形正常; 建立的改进算法可实现扣索一次张拉, 提高迭代效率和计算精度, 运用改进算法控制大跨钢管拱肋吊装施工可使拱肋松索成拱线形满足设计要求。      

结合影响矩阵的正装迭代法在优化施工索力中的应用

在斜拉桥施工控制中,为了达到设计成桥状态目标,需要对施工索力进行计算和调整。以国内弯道半径最小的斜拉桥为例,引入影响矩阵,通过迭代消除不闭合问题,从而可使施工索力得到优化,达到预先设定的成桥内力和线形。实例证明,该方法在斜拉桥施工控制中具有较好的精度和分析效率,可减少计算过程中受过多不确定因素的影响,对于解决类似的问题有较大的参考价值。     

悬索桥锚跨索股索力的精确计算与调整方法

为获得悬索桥锚跨索股高精度索力,便于施工过程中索力控制,基于泰州长江公路大桥锚跨索股参数识别结果,利用桥梁结构非线性分析软件BNLAS建立了锚跨索股的精细化模型.通过赋予该模型中索股不同的初始索力值,得到一系列一一对应的索力-频率数据;对这些数据进行回归分析,建立索力与频率的显式关系,从而无需通过迭代求解超越方程获得索力.基于弹性理论计算,提出了索力的调整方法,即将索力的调整转换为锁紧螺母螺距的调整.研究结果表明:用提出的方法计算索力,误差均在3%以内;所提出的索力调整方法可靠,满足施工控制对索力监控的要求.     

于成拱桥吊杆施工索力优化

拱桥吊杆索力直接关系到桥梁受力状况和运营安全。以一座实际施工中出现受力不对称问题的下承式拱桥为例,利用有限元方法模拟其受力状况,并采用影响矩阵法对吊杆索力进行优化,结果表明:优化后该桥受力有较为明显的改善,且成桥后吊杆索力较为均匀,主拱圈受力良好。     

斜拉桥施工过程的非线性仿真分析研究

介绍了斜拉桥施工过程的索力确定与优化方法。精确考虑结构的几何非线性、混凝土的收缩徐变等效应,对大跨度混凝土斜拉桥施工全过程进行仿真分析与研究。编制了相应的计算程序,用于分析湖南某大桥,获得了较好的结果,为该桥的施工监控提供了理论依据,确保了该桥的顺利合龙。     

斜跨曲线拱桥施工阶段索力优化分析

以实测索力为初张力,结合施工过程影响矩阵确定吊索索力调整值。同时对结构体系转换以及二期铺装引起的索力变化进行实测分析,结果表明,弯梁外侧吊索敏感度较内侧更大,同侧吊索的敏感度差异巨大。经过三次索力调整后,全桥实测成桥索力与设计索力值最大相对误差为4%,表明所采取的索力控制与调整方法是可靠的,施工索力优化效果明显,可以为同类结构的设计及施工提供指导意义和参考价值。