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。     

无背索斜拉桥结构设计与施工

无背索斜拉桥是一种新型斜拉桥,其造型独特,且极具视觉冲击,适合于对景观要求较高的城市桥梁。为了全面了解其结构构造、受力特点及动力特性,以某无背索斜拉桥方案设计为例,详细介绍了主塔、主梁、拉索等主要构件结构设计,并通过建立三维有限元模型,分析了其动力特性与稳定性。结果表明,一阶失稳模态为主塔侧弯,其稳定系数偏高,主塔截面仍有优化空间。另外,分析了无背索斜拉桥的斜塔倾角及主梁截面形式选取等关键技术问题,并介绍了无背索斜拉桥施工方法     

波形钢腹板箱梁无背索部分斜拉桥弹性稳定分析

新密市溱水路大桥设计在中国首次采用了波形钢腹板无背索部分斜拉桥结构.笔者介绍了弹性稳定计算理论、研究第一类稳定问题的工程意义、基于数值解的第一类稳定问题的有限元分析方法和3种方法的稳定安全系数表达式.采用Midas/Civil屈曲分析模块,按照上述方法3计算得到波形钢腹板箱梁无背索部分斜拉桥结构整体最小稳定安全系数及临...     

西班牙Pentevedr市跨越Lerez河上的斜拉桥

跨越Lerez河上的斜拉桥，因其斜拉索特殊的空间布置系统从而在众多斜拉桥中成为极其突出的一座斜拉桥。首先斜拉索系统布置成三个扇形面，与桥的轴线成1200交角，主扇面斜拉索则落在桥主轴线上。其次，后面的两扇斜拉索系统形成双曲线形。该桥仅有一主跨。这意味着主跨的斜拉索     

城市无背索独塔斜拉桥的景观设计理念与选型分析

分析了城市桥梁的景观设计要点,基于无背索斜拉桥的结构特性,提出无背索斜拉桥进行景观设计需要考虑的因素。探讨了无背索斜拉桥选型设计方法,分别从桥跨结构型式、塔梁墩连接方式、索塔型式、斜拉索布设四方面进行了讨论分析。促进无背索斜拉桥在城市桥梁建设中的应用。     

斜拉桥换索施工监控技术探讨

斜拉桥由于多因素的影响，致使部分斜拉桥运营一段时间后需要全部或部分更换斜拉索。结合犍为岷江大桥换索工程，探讨斜拉桥换索施工监控中的技术问题。采用平面杆件有限元分析方法进行了结构换索前的状态模拟，介绍了理论计算、索力监控测量、换索方法及施工过程监控。从该桥的监控实践来看对一点多索的斜拉桥换索主要监控索力和线形。     

CFRP索斜拉桥的动力特性分析

采用CFRP拉索是解决传统钢拉索腐蚀退化问题的根本途径,由于CFRP的自重仅为钢材的1/5,当跨径很大时,CFRP索斜拉桥的动力特性与钢索斜拉桥的动力特性会有区别,为此,以探索性设计的跨径为1 000 m的CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥为例,采用有限元法对比分析了2种拉索斜拉桥主要的动力特性,并研究了成桥初应力对斜拉桥动力特性的影响。鉴于当前对影响斜拉桥动力特性的一些关键参数少有系统研究的状况,详细分析了不同结构体系、辅助墩设置个数、拉索空间布置型式、边中跨跨径之比等参数,对CFRP索斜拉桥的动力特性的影响,得出了若干结论,为CFRP索斜拉桥的优化设计提供理论依据。     

斜拉桥构造与景观设计

本文通过对斜拉桥构造特征及景观特征的分析，阐述了斜拉桥总体及梁、塔、索等主构要素的景观设计要点及景观设计的方法。     

1 000 m级CFRP索斜拉桥静力特性分析

通过具体算例采用有限元法分析CFRP索斜拉桥的各非线性因素的影响量,并与钢索斜拉桥进行对比。鉴于CFRP的线膨胀系数远小于钢材或混凝土的线膨胀系数,计算了4种不同结构体系的CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥在温度荷载下的静力反应,计算结果表明CFRP索斜拉桥相对于钢索斜拉桥在静力方面具有较多优势。     

浏阳河洪山大桥异形斜拉桥主梁空间受力及稳定性分析

采用空间剪力柔性梁格离散桥面结构，建立了大悬臂钢脊骨箱梁主梁－混凝土桥面组合截面徐变内力重分布计算的初应变法，编制了模拟无背索斜塔异形斜拉桥施工过程和使用阶段的空间内力及稳定分析程序，以此为基础，分析计算了长沙市环线浏阳河洪山大桥无背索斜拉桥主梁内力分布规律，徐变内力重分布对结构内力分配的影响，结构的整体稳定性安全系数等，为该桥的设计施工提供了依据。     

基于影响矩阵法的斜拉桥成桥索力优化

介绍了斜拉桥成桥索力优化的影响矩阵法,运用大型有限元程序ANSYS中的优化模块,结合某独塔斜拉桥验证了这种方法计算合理成桥索力的可行性和有效性。计算结果表明,将影响矩阵法引入斜拉桥成桥索力的有限元分析中是可行的,可为类似桥梁的设计提供参考和验证。     

悉尼格莱贝岛斜拉桥

悉尼格莱贝岛斜拉桥已接近完工。这座跨度为３４５ｍ的斜拉桥将与港湾桥和歌剧院并列，为悉尼提供另一个标志。本文找写了桥梁的设计和施工，其中包括斜索防腐与可调整的锚固系统的细节。     

大跨度斜拉桥索塔环向预应力的有限元分析

大跨度斜拉桥索塔常采用混凝土塔，为抵抗索力产生的拉应力，需要布置预应力钢索，混凝土为三向受力状态。因此，对索塔环向预应力布置区受力状况进行研究，对于改进斜拉索锚固区细部构造和预应力配置设计，提高结构的安全性具有重要的指导意义。由于采用有限元方法分析预应力作用较为困难，本文以某大跨斜拉桥为实例，提出一种可行的用有限元模拟预应力索作用的方法，为斜拉桥索塔环向预应力设计作参考。     

某景观斜拉桥设计要点

某景观斜拉桥为编花索面弧形钢塔斜拉桥,通过与常规斜拉桥进行对比分析,对编花索面弧形钢塔斜拉桥设计要点进行论述,介绍了方案设计创意过程、合理成桥索力的判定、斜拉索上下锚点的设计等问题。     

基于无应力状态控制法的斜拉桥运营期调索计算方法研究

以某座运营多年的斜拉桥调索施工为例,基于无应力状态控制法,结合ANSYS的优化分析功能,先后识别出斜拉桥运营期调索基准状态的斜拉索无应力长度、刚度参数和目标状态的斜拉索无应力长度,基准状态与目标状态斜拉索无应力长度之差即为相应张拉拔出量,而利用ANSYS后处理器先后提取的基准状态与目标状态的计算索力之差即为斜拉桥运营期调索的施工索力调整量。通过调索施工控制实践,验证了该方法计算结果精确,能有效控制斜拉桥运营期调索施工过程的内力与线形,确保预期合理目标状态得以实现。     

斜塔无背索斜拉桥病害分析及加固方法

无背索斜拉桥是由传统斜拉桥发展而来的一种结构形式,为研究无背索独塔斜拉桥的病害形成机理,以某无背索独塔斜拉桥作为工程案例,结合该桥多年的检测报告结果和该类型桥梁的受力特点,对该桥的病害产生原因进行了分析,同时针对具体的病害类型给出了应采用的加固方法。     

空间扭索面斜拉桥结构受力特性分析

空间扭索斜拉桥造型独特，外表富有冲击力，但对于其结构受力特性却少有研究。以东莞滨海湾大桥为工程背景，采用MIDAS/Civil分别建立了扭索面和扇形索面斜拉桥模型，对两种索面斜拉桥的模态、拉索索力、主梁位移和主梁弯矩分别进行了对比分析。结果表明：不同索形会对桥梁模态产生一定影响；达到相同目标成桥索力所需的初张索力的大小和分布均有不同；主梁和主塔内力的大小和分布规律与索形有较大关系。扭索体系虽然会减小桥梁的刚度，但可以通过增大拉索直径的方式来弥补，以上结论可为扭索面斜拉桥的设计提供参考。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥静力分析

为了解柔梁密索体系矮塔斜拉桥结构静力特性,以主跨380 m的双索面柔梁密索体系混合梁矮塔斜拉桥——潮惠高速榕江大桥为背景,利用M IDAS Civil有限元软件建立柔梁密索体系矮塔斜拉桥和常规斜拉桥2种方案桥梁模型,对主梁内力和斜拉索索力进行对比分析.结果表明:柔梁密索体系矮塔斜拉桥的力学行为与常规斜拉桥基本相似,可通...     

国内外大跨径桥梁的现状和发展趋势 续一

对国内外大跨径桥梁按悬索桥、斜拉桥、拱桥和梁桥四种主要桥型进行了综述。上期介绍的悬索桥,本期综述了斜拉桥。分别对钢斜拉桥、混凝土斜拉桥和结合梁斜拉桥作了介绍,并就边主跨比、塔、索、梁、抗风稳定等斜拉桥布置构造的几个主要问题作了论述。最后简述了斜拉桥的计算特点。     

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。