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。     

无应力状态法在大跨径预应力钢筋混凝土斜拉桥中的应用

以大跨径预应力钢筋混凝土斜拉桥为研究背景,运用Midas/Civil有限元软件,对预应力混凝土斜拉桥施工过程进行了数值模拟。根据无应力状态法对结构进行计算分析,得到了各施工状态以及成桥状态下的结构受力和变形等控制数据。通过各施工阶段高程、应力实测值、索力实测值与理论计算值的对比分析,验证了计算模型和分析方法的正确性。     

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.     

大跨径斜拉桥索力优化与受力特点分析

斜拉桥在结构体系上是高次超静定的,结构的力学行为与其他桥梁有所差别;在基本的力学性能上,恒载作用下,斜拉索既起到弹性支撑的作用,又能通过千斤顶施加初张力以平衡外荷载,由此可见斜拉索的索力是可调的,不同的索力下主梁的线形和受力就会不同。为了使结构达到合理的成桥状态,即结构的线形和受力合理,最重要的一步就是对斜拉索的索力进行优化,以一座大跨径双塔双索面斜拉桥为例,对大跨径斜拉桥的索力优化过程进行描述,对成桥状态下结构的受力特点进行分析。     

双塔双索面矮塔斜拉桥应力及变形的影响参数分析

以某双塔双索面矮塔斜拉桥为例,采用有限元软件Midas/Civil模拟桥梁施工过程,研究索力、体内预应力、无索区长度、塔高跨径比、布索方式和混凝土收缩徐变对双塔双索面矮塔斜拉桥应力及变形的影响。成桥10 a后的模拟结果表明:双塔双索面矮塔斜拉桥的索力、体内预应力、无索区长度、塔高跨径比对桥梁线形和应力的影响相对较大,桥梁施工中需要重点监测和控制其误差;布索方式和混凝土收缩徐变的影响相对较小。     

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。     

基于粒子群算法的异形斜拉桥成桥索力优化

异形斜拉桥的结构比较复杂,受力特点与常规斜拉桥不同,传统的索力优化方法存在不适用或优化过程烦琐的问题。粒子群算法可高效、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操作。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依托,利用Midas Civil软件建立三维有限元模型,以最小势能为目标函数,结合粒子群算法自主编写MATLAB程序,对桥梁成桥阶段状态的索力进行优化,并将该方法与传统索力优化方法进行对比。结果表明：传统的索力优化方法不适用于异形斜拉桥,传统的最小弯曲能量法只减小主梁和桥塔的刚度,无法得到可行性结果,虽然添加约束条件后可得到斜拉桥的合理成桥状态,但操作过程烦琐;基于粒子群算法的索力优化方法可更大程度利用斜拉索,获得合理的成桥状态,同时优化过程也更加简便、高效。     

基于能量法的独塔斜拉桥施工索力优化研究

为探究独塔斜拉桥施工期索力调整的优化算法,以某斜拉桥为研究对象,基于能量法建立了以斜拉索索力为自变量的数学优化模型,使用Matlab自带的遗传算法对其进行优化.结果表明:基于能量法构建的索力优化模型可避免求解复杂的影响矩阵,大幅提高计算效率;索力优化后,各索索力分布更均匀,同时斜拉桥各节段最大拉应力明显减小.     

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。     

大跨径多塔斜拉桥恒载索力优化方法

基于斜拉桥传统索力优化理论,提出3阶段优化算法。该算法以既定的合理成桥状态准则为目标,运用刚性支承连续梁法获得初始成桥状态,利用零位移法实现结构线形目标,以弯曲能量最小为目标,指定各种约束条件,利用ANSYS优化模块中的1阶优化方法实施索力优化,获得目标成桥状态,求解过程中考虑几何非线性的影响。建立3~6塔主跨为1 400 m斜拉桥的有限元模型,利用参数化设计语言(APDL)编制计算程序,进行算例分析。结果表明:微调索力,结构变形改变量较小,而结构内力变化显著;索力优化前后,塔、梁恒载弯矩明显减小,结构内力和变形均能满足既定目标;运用该算法进行3~6塔斜拉桥成桥状态计算,结构内力和变形均能满足既定目标。     

振动法测量斜拉桥索力的关键技术

基于振动法测量原理,就影响测量斜拉桥索力的关键因素对索力测试精度的影响作一分析,由此可针对各影响因素提出实际测量中应注意的问题和信号处理方法。实践证明,该方法可有效避免振动法索力测量中不利因素的效应,且得出较好的测量结果。     

某斜拉桥索力设计要点分析

斜拉桥属于高次超静定结构,其设计较一般梁式桥复杂得多。斜拉索的索力设计是斜拉桥设计中的关键部分。以印尼某斜拉桥的索力设计为例,介绍应用“桥梁博士”软件进行索力设计的要点,以供同行参考。     

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。     

常浒河矮塔斜拉桥索力优化

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,应用MIDAS/CIVIL2010"未知荷载系数"模块,对常熟常浒河混凝土矮塔斜拉桥工程进行了成桥索力优化。分析结果表明,该方法可以方便地得到满足设计要求的合理成桥索力,且便于施工过程索力优化与结构内力的控制。     

交通荷载状态控制法在斜拉桥换索过程安全性预测中的应用

斜拉索经过长期的运营以后,桥梁状况已经发生了比较大的变化,在斜拉桥换索过程中,单纯根据理想状态进行换索过程的仿真分析,是不能够达到安全性预测目的的。采用交通荷载状态控制法对斜拉桥的换索过程进行安全性预测理论简单,且安全实用,减少了换索过程的盲目性,可确保换索工程的顺利进行。     

斜拉索内力测试及影响因素分析

运用弦振动理论建立了斜拉索内力的计算公式,并分析了边界约束、抗弯刚度及垂度对索力测试精度的影响.结果表明：这些因素的影响与索的长短有关,特别对短索的影响较大,有时会使索力测试值不可接受.因此针对各影响因素提出了实际解决办法.同时以郧阳汉江公路大桥为研究对象,对实测索力与设计索力进行比较分析.     

柔索索力主频阶次误差及支承条件误差

为研究柔索索力测试中拉索自振频率阶次和支承条件对索力测试误差的影响规律,利用动平衡法推导了考虑弯曲刚度的柔索自振方程和自振频率公式,采用瑞利能量法分析了弹性支承条件和附加质量对拉索自振频率的影响.研究发现频率阶次对索力计算公式的影响符合二次抛物线分布特征,附加质量使拉索的自振频率减小,传感器等测试用的质量块的影响可以忽略不计,弹性支承引起的误差与弹性链杆刚度成线性关系,而且与主频的阶次有关.分析和试验结论对大跨度柔索承重结构如斜拉桥和悬索桥的索力测试具有指导意义.