基于多种群遗传算法的大跨度斜拉桥索力优化

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。     

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.     

基于遗传算法的钢斜拉桥成桥索力优化

依托某钢箱梁斜拉桥(50+96+192+70)m,讨论其合理成桥状态的确定原则和初始成桥索力计算方法,再结合弯曲能量最小法和应力判别法,提出一种基于多目标线性规划遗传算法的索力优化方法.以能量法确定的初始成桥索力作为遗传算法初始种群,引入索力均匀系数和能量变化系数作为遗传算法目标函数.编制Matlab遗传算法规划程序,...     

基于影响矩阵法及序列二次规划法的 斜拉桥自动调索

为了研究结构单元和设计变量较多、设计工况复杂的斜拉桥索力优化问题,以某双塔三跨斜拉桥为例,基于既有的影响矩阵理论,以主梁和桥塔的弯曲应变能来建立目标函数,通过序列二次规划法实现索力的自动搜索优化计算,并同常规算法进行比较分析。计算结果表明:该方法应用于复杂斜拉桥索力优化,优化后的索力与设计索力能良好的吻合,成桥状态主梁弯矩分布更加均匀,主塔可以充分发挥其轴向承压能力,结构变形远小于规范限制,为斜拉桥的索力优化提供了一种新的高效解决思路。     

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。     

基于新型强次可行SQP法的斜拉桥合理成桥索力优化研究

为研究高效、合理的斜拉桥索力优化方法,以某双塔三跨斜拉桥为例,运用新型强次可行序列二次规划法(SQP法),采用MATLAB和MIDAS Civil软件编程实现索力的自动搜索优化计算。以主梁和桥塔的应变能建立目标函数,斜拉索索力为设计变量,主梁和桥塔的应力和位移作为约束条件。计算结果表明:新型强次可行SQP法应用于复杂斜拉桥索力优化,优化后索力与设计索力吻合良好,成桥状态主梁弯矩分布均匀,桥塔充分发挥其轴向承压能力,结构变形远小于规范限值,为斜拉桥的索力优化提供了新的高效解决思路。     

天水市藉河大桥索力优化研究

斜拉索索力直接对结构整体受力的合理性至关重要,以天水市藉河大桥为例,建立索力优化模型,调整结构达到理想成桥状态。天水市藉河大桥为75 m+115 m半漂浮体系独塔双跨斜拉桥,采用弯曲能量最小的优化方法,以结构的弯曲应变能为目标函数来进行索力的优化,得到了较优的成桥状态,该桥尺寸明显偏大。该研究成果对独塔双跨斜拉桥的索力优化具有一定的借鉴意义。     

基于多目标优化的多塔特大斜拉桥索力优化研究

为探究在多参数作用下多塔斜拉桥索力优化方法,基于多目标优化理论,构建了以主梁弯曲应变能和主塔纵向水平位移为目标函数,使用界限构造法建立了迭代过程中适应度函数,联合改进遗传算法和RBF神经网络对索力进行了优化求解,并将计算结果与单目标优化的主梁弯曲应变能和主塔纵向水平位移进行了对比。结果表明:改进遗传算法具有良好的泛化能力和全局寻优能力,主梁弯曲应变能和主塔纵向位移均有一定程度下降,与单目标优化相比,虽然弯曲应变能相比提高,但是主塔纵向位移得到了有效控制。改进遗传算法联合RBF神经网络的索力优化方法确保了结构处于全局最优状态。     

考虑索力随机的斜拉桥结构分析

针对斜拉桥结构是索力敏感体系,但是索力随机对斜拉桥结构特性的影响一直缺乏定量分析的问题,结合蒙特卡罗方法、找形方法和调索方法,首次提出了一种考虑索力随机的斜拉桥结构分析方法,并针对某一辐射型疏索体系斜拉桥,分析了斜拉索索力随机对其结构静力性能的影响。计算结果表明:索力变异2%引起的主梁截面弯矩变异为30%~50%,引起的主梁截面应力变异在11.42%左右,引起的跨中挠度变异在440.25%左右;索力变异2%引起的挠度变化大于结构截面应力的变化;索力变异对结构的影响还表现在对于不同的索力样本,结构的最大或最小弯矩截面的位置在随机变化,交替出现在某些特定的截面上。     

基于响应面法及粒子群算法的异形斜拉桥索力优化

为简化异形斜拉桥的索力优化过程,提出了采用响应面法与粒子群算法相结合的索力优化方法。该方法首先通过分析异形结构的受力特点确定优化目标,再利用响应面法将优化目标函数与成桥索力的关系显式化并构建响应面方程,最后结合粒子群算法根据响应面方程进行索力寻优。为验证该优化方法的有效性,以某异形斜拉桥为背景开展索力优化。基于该异形斜拉桥受力特点,以主梁的横梁两端最大剪力差为优化目标、以斜拉索成桥索力为优化变量、以斜拉桥成桥索力均匀性为约束条件,建立了索力优化目标函数进行索力优化。结果表明：优化后该异形斜拉桥主梁的横梁两端最大剪力差减小20.3%,主梁最大弯矩减小13.8%,南北侧边箱梁最大竖向位移差减小25.0%;全桥成桥索力及主梁弯矩均匀性均有所提升,主梁受力、线形更加合理。     

四塔预应力混凝土斜拉桥调索及整体静力计算分析

斜拉桥是一种高次超静定结构,索力的大小对结构受力影响非常大.如何确定斜拉桥的合理索力是斜拉桥设计、施工以及运营中的重要问题.该文以汝郴高速公路赤石特大桥为背景,建立斜拉桥有限元分析模型.根据零位移目标,采用最小能量法和影响矩阵法,同时辅以Matlab优化工具箱,确定合理的成桥状态索力,并以此索力对结构进行施工阶段和运营阶段分析.结果表明:该方法能较好地确定斜拉桥的合理成桥状态.     

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。     

多跨矮塔斜拉桥合龙方案比选优化

多跨矮塔斜拉桥是介于梁式桥和斜拉桥之间的一种新桥型,该桥型施工过程较刚构桥复杂,施工技术要求高。合龙方案对矮塔斜拉桥成桥状态的受力有直接的影响,对于多跨矮塔斜拉桥合龙方案尤为重要。以某多跨矮塔斜拉桥为例,采用BDCMS有限元软件建立平面梁单元模型。通过分析比较得到合龙方案(施工过程索力相同)对多跨矮塔斜拉桥结构受力以及形变的影响,从而得到最优的合龙方案。     

小西湖矮塔斜拉桥拉索初张力优化

在斜拉桥索力影响矩阵的基础上,以结构应变能最小为目标函数,建立了矮塔斜拉桥索力优化模型,并结合兰州小西湖黄河大桥进行索力优化分析,得出了一些具有一定参考价值的结论。     

部分斜拉桥合理成桥状态的研究

部分斜拉桥结构以主梁受弯来承受大部分荷载,拉索索力可改善主梁受力状态,因此部分斜拉桥与斜拉桥一样,通过优化拉索索力来确定部分斜拉桥合理成桥状态下的内力非常必要。采用影响矩阵法原理,以结构应变能最小作为目标函数,对索力加以合理的约束条件,解决了多变量非线性函数的有约束优化问题,从而获得恒载作用下的最优索力和与之对应的合理成桥状态。并对已建部分斜拉桥索力进行实例优化分析。     

矮塔斜拉桥拉索初张力优化设计研究

以某75 m+130 m+75 m三跨矮塔斜拉桥公路桥为工程背景,针对混凝土矮塔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应变能最小为目标、以主控截面弯矩及关键节点位移为约束条件的混凝土矮塔斜拉桥拉索初张力优化方法。利用有限元分析软件Midas/Civil建立有限元模型进行正装分析,对矮塔斜拉桥的索力进行优化设计,并对优化前后主梁的挠度、内力以及应力结果进行对比分析。     

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。     

影响矩阵法在大跨径斜拉桥二次调索中的应用

由于斜拉桥成桥索力与目标索力可能存在一定偏差,利用影响矩阵法对某大跨径斜拉桥成桥后索力偏差进行调整,确保其索力满足规范及设计要求。提出以锚杯拔出量作为调索主控制参数,提高索力调整精度的同时,解决了传统以索力为主控参数的调索方法所要求的必须在温度恒定状态下实施的苛刻限制,使索力调整可在白天进行,提高了工作效率。通过索力调整实现了索力优化目的,且对结构线形和应力影响很小,达到了预期效果。     

斜拉桥实测索力计算方法比较

为研究斜拉桥实测索力计算转换公式的适用性,以常用的频率-索力计算方法弦振动分析理论为基础,列举工程中常用的实测索力计算公式及分析理论,分析以实测频率为单一变量,采用不同简化公式计算乌苏斜拉桥(2×140m独柱塔单索面钢箱梁斜拉桥)和邹城斜拉桥(2×110m独塔双柱式双索面混凝土梁斜拉桥)实测索力的差异,并在四方台斜拉桥(双塔三跨钢箱梁斜拉桥)上进行验证。研究结果表明,中、小跨径钢箱梁斜拉桥应用斜拉索两端简支直梁理论进行实测索力换算的精度更高;中、小跨径混凝土斜拉桥应用斜拉索两端固结直梁理论进行实测索力换算的精度更高;当索长在90~100m范围以上时均应对计算索长进行修正后再计算索力。     

基于量子粒子群算法的矮塔斜拉桥索力优化

斜拉索最优索力的确定是矮塔斜拉桥合理设计的关键。为了更为精确地确定矮塔斜拉桥的拉索索力,本文首先将粒子群优化(PSO)算法与量子计算理论相结合,采用量子角进行染色体编码,并结合一种种群扰动算子,提出了一种新的量子粒子群(QPSO)算法。然后,基于量子粒子群(QPSO)算法,并结合有限单元和罚函数技术提出了一种确定矮塔斜拉桥成桥索力的全局搜索算法。最后,采用开发的数值计算程序对某一矮塔斜拉桥进行了索力优化计算。研究表明QPSO算法无论是在收敛速度上还在计算精度上均优于PSO算法,提出的索力优化方法是求解矮塔斜拉桥索力优化问题的有力工具。