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。     

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。     

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。     

五河口斜拉桥施工索力优化的研究

以宿淮高速公路段五河口斜拉桥为工程背景，阐述采用索力对主梁应力的影响线法来优化PC斜拉桥施工索力的方法。     

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。     

系杆拱桥吊杆索力转移的优化设计

系杆拱桥索力转移的优化方案设计是吊杆更换的一项重要内容,选择合理有效的索力转移优化方案,能有效避免吊杆集中力现象,保障桥梁结构稳定及运营安全。文中以VBA为平台计算吊杆在等步长和非等步长情况下更换吊杆的索力和应变及相邻吊杆的索力变化,确定系杆拱桥吊杆索力转移优化设计方案。结果表明,优化后索力均匀、结构受力合力、线形平顺。     

索力测定常用公式精度分析

本文分析了常用的频率法测定索力公式的精度。利用作者建立的拉索非线性有限元法分析程序,可得到对应特定索力的拉索频率分布,基于此频率分布,采用不同的索力公式可推算出对应的索力。通过对比所得索力与设定索力可判断各公式的精度。本文以某斜拉桥的拉索为例,对处于不同张紧程度、不同长度的拉索进行了分析。分析结果给出了频率法测定索力时的注意事项,以及各公式的适用范围,并推荐了一种高精度的索力推算公式。     

独塔斜拉桥基于影响矩阵的索力优化

为研究大跨独塔斜拉桥索力优化方法,以某已建独塔斜拉桥为研究背景,建立其有限元模型以进行相关计算分析.首先介绍了索力优化的一般方法以及基于影响矩阵的索力优化的相关定义.对结构输入索力初值后,并施加一定的约束条件,利用影响矩阵对索力进行调整计算.计算结果表明:利用此种方法可以在满足预设约束条件下方便地得到多组索力优化结果.优化结果亦能根据实际需要进行再优化.通过简单的延伸,此法还能应用在梁式桥预应力优化以及吊杆拱桥吊杆力优化等更为广泛的工程实践中.     

钢管混凝土拱桥吊杆施工技术优化研究

有吊杆参与的桥梁结构均存在结构线型调整与吊杆索力优化问题,吊杆张拉状况很大程度上可决定桥梁结构最终的外形和内力分布情况。以钢管混凝土拱桥吊杆施工优化关键技术为对象,研究吊杆施工初始张拉力的确定以及不同吊杆张拉顺序对成桥状态的影响。     

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。     

确定复杂斜拉桥合理成桥索力的实用方法

针对复杂拉索景观斜拉桥调索困难的难题，以某座空间扭曲桥塔斜拉桥为例，提出一种实用的索力优化方法。该方法可实现直观、可调的多目标索力优化，不受程序限制，快速进行合理索力的确定；亦可实现设计人员的主观可控性，帮助设计人员在调索的同时，快速掌握结构的关联特性。     

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 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。     

拱桥悬浇扣挂施工中最大悬臂状态下的索力调整

为寻找合龙前的最合理扣索索力,将最优化理论与正装计算运用到拱桥施工至最大悬臂状态下扣索索力的确定与调整中,利用有限元分析软件ANSYS的单元生死和优化功能,编制了拱桥施工过程中的索力优化程序。该优化计算采用1阶分析法,将有约束问题通过添加罚函数转化为无约束问题,以成桥后的拱圈截面控制弯矩最小为目标函数、扣索索力为设计变量,对合龙前的扣索索力逐根调整获得理想成桥内力,并将其应用于实际工程。结果表明,该方法优化效果明显,可有效改善成桥后的拱圈受力,是拱桥施工过程分析的有效工具,具有一定的应用价值。     

频率法测定拉索索力的研究

叙述了频率法测定拉索索力的原理，以黄陵洞大桥钢管拱桥的索力的测试为研究背景,测试过程采用了SLDC桥梁索力动测及数据管理软件进行索力的测定,实际测定结果表明，用频率法测定索力简便可行。     

多拱肋蝶形拱桥的施工索力优化研究

多拱肋蝶形拱桥由于各拱肋的异化导致结构的受力异常复杂且空间效应明显,针对该桥型索力优化问题的特点,并考虑施工过程中混凝土的收缩徐变和结构的几何非线性等因素的影响,采用割线迭代法进行施工索力的调值计算,并对4种不同的调索方案从钢管内核心混凝土的拉应力、索力的不均匀程度、拱顶位移等方面进行对比分析.结果表明:割线法迭代速度...     

五种方法测定拉索索力的特点与适用性分析

拉索索力测定的方法很多。为更好地测定拉索索力,结合之前各种研究成果,就目前常用的五种拉索索力测定方法,分析了各自特点和适用性,提出应根据各实际课题的目的、精度要求、成本和结构形式来选用拉索索力测定方法的建议,并将五种方法的适用性划分成“好”、“较好”、“较差”、“差”4个等级。     

考虑振动装置影响的斜拉桥拉索索力评估方法研究

针对斜拉桥在运营过程中的实际索力标定问题,本文在原有的频谱法测试索力原理的基础上,通过考虑拉索减振器的位置,引入修正的等效索长,建立考虑减振器位置的斜拉桥索力测试方法。该方法既能满足索力测试过程中通过采集拉索振动基频便捷性,同时又能考虑拉索减振器布置带来的偏差影响,因此具有很好的理论意义和工程使用价值。最后,通过三水大桥的斜拉索实际索力测试,说明本文提出方法的适用性和工程实用价值。