空间组合拱桥吊杆张拉力的确定

确定拱桥吊杆在成桥状态时合理内力的方法,主要有指定受力状态法（刚性支承连续梁法、零位移法等）、无约束的吊杆力优化（弯曲能量最小法、弯矩最小法等）、有约束的吊杆力优化（索量最小法、最大偏差法等）。以位移、成桥时整体受力状态、弯矩为控制目标来确定中山一桥在成桥状态下吊杆的合理张拉力,并分析了这几种方法的优缺点。     

梁拱组合桥柔性吊杆张拉力的确定及分析

对梁拱组合桥柔性吊杆在成桥状态下的内力进行分析研究。分别以位移、弯矩及整体受力状态为控制目标来确定成桥时吊杆内力。同时对这几种方法所确定的吊杆内力进行比较，选择一种合理的方法，为今后同类桥梁的推广应用提供设计、施工分析等方面的参考。     

梁拱组合桥柔性吊杆张拉力的确定及分析

对梁拱组合桥柔性吊杆在成桥状态下的内力进行分析研究。分别以位移、弯矩及整体受力状态为控制目标来确定成桥时吊杆内力。同时对这几种方法所确定的吊杆内力进行比较，选择一种合理的方法，为今后同类桥梁的推广应用提供设计、施工分析等方面的参考。     

有约束的最小能量法优化系杆拱桥成桥索力

为优化成桥索力,借鉴斜拉桥成桥索力的优化方法——有约束的最小能量法。以某系杆拱桥为工程背景,采用Midas/civil建立有限元模型,以各吊杆索力为自变量,求得主拱拱肋和主梁的拉压及弯曲应变能之和作为因变量,并限定节点位移、截面弯矩,以及吊杆索力。采用MATLAB建立数学模型求得最优成桥索力,并与刚性连续梁法、刚性吊杆法所得索力,以及成桥状态对比。有约束的最小能量法求得的索力使得主拱挠度平顺,拱脚处的弯矩更为合理。     

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。     

梁拱组合桥吊杆成桥索力优化分析

介绍了各种索力的优化方法,并采用有约束的最小能量法,以梁拱组合桥拱肋和主梁的拉压及弯曲应变能之和为目标函数,以指定节点位移、截面弯矩及吊杆索力上下限为约束条件,建立了成桥状态下最优吊杆索力的优化模型,基于约束变尺度法的求解理论为基础求解该优化模型。结合具体的工程实例,先用ANSYS建立平面模型提取影响矩阵等数据,然后利用lingo10软件的独特算法,求得满足结构总体线形和受力要求的成桥状态下最优吊杆索力。     

基于等效弹性支承刚度确定梁拱组合体系桥梁吊杆力

连续梁拱组合式桥梁是一种多次超静定的组合体系结构,受力复杂,其吊杆力的确定对成桥的合理力学状态至关重要。本文提出了基于等效弹性支承刚度和控制截面应力相结合确定吊杆力的方法,并以某刚梁柔拱形式的梁拱组合桥梁主桥为依托,建立有限元数值模型,根据弹性支承刚度与位移的关系确定初步的吊杆力;然后以吊杆力大小的方差最小为目标函数,同时满足主梁截面的应力控制条件,运用数据分析软件MATLAB进行吊杆力的二次拟合优化,优化后的吊杆力总体上趋于平均,确保了桥梁受力合理性;最后分析在该吊杆力作用下依托工程的结构受力特点,计算表明该桥主梁截面应力都满足规范要求,并且有一定的安全储备。     

综合法初定斜拉桥合理成桥状态

以某顶推施工独塔斜拉桥钢箱梁为背景,在斜拉桥各种设计理论的基础上,提出了一种更适合于钢箱梁斜拉桥的索力优化方法。采用最小弯曲能量法初定成桥状态,力平衡法确定主梁的弯矩可行域,作为进一步约束优化的约束条件,从而得到斜拉桥各部件受力合理的成桥状态。     

特大跨系杆钢拱桥成桥状态与吊杆张拉力优化分析

特大跨异型系杆钢拱桥的成桥状态确定至关重要。采用基于影响矩阵的综合方法确定合理成桥索力,该方法考虑了系杆拱桥各吊杆间受力的相互影响;并采用Ansys Workbench有限元程序,建立了杭州市运河二通道358m大跨度异型钢拱桥有限元模型,通过结合刚性吊杆法和自动调索法确定吊杆的合理张拉力。以合理成桥索力为目标索力,采用影响矩阵法确定有应力状态下吊杆的施工张拉力,索力调整后与目标索力进行对比,误差控制在3%以内,达到了索力优化调整的目标。     

基于MIDAS的斜拉桥成桥索力优化方法

介绍了最小弯曲应变能法、弯矩最小法、影响矩阵法、弯矩可行域法等斜拉桥成桥索力的优化方法,以及这几种方法在MIDAS斜拉桥成桥索力优化中的实施;提出针对特定的斜拉桥主梁形式,可以将弯矩可行域法、影响矩阵法、最小弯矩法或最小弯曲应变能法结合起来综合优化斜拉桥的成桥索力。     

确定P.C系杆拱桥吊杆初始张拉力方法及施工控制

在设计P．C系杆拱桥时，合理地确定柔性吊杆在全部恒载作用下的钢束初始张拉力是一项重要和比较困难的工作。合理的吊杆索力可以使系杆所受弯矩布置均匀和合适。本文利用力的平衡概念推导出一种以系杆拱桥的系杆为相应刚性支承连续梁弯矩为目标控制量的吊杆钢束初始张拉力的确定方法，同时考虑了整体结构与预应力钢筋的作用。有了目标控制量后，如何在每一施工阶段或在确定的某一状态下张拉吊杆预应力钢束又是一项较为重要的工作。本文解决吊杆分阶段张拉的施工控制程序，使施工张拉过程简单明确，能较为准确地使系杆达到期望的内力状态和合适的线形要求，最终使成桥状态达到满意的结果，为大跨径系杆拱桥的设计与施工提供一种参考方法。     

三塔自锚式悬索—斜拉协作体系成桥状态计算方法

由于自锚式悬索—斜拉协作体系桥桥型比较特殊,现有的斜拉桥和悬索桥计算合理成桥状态的方法已经不再适用,为了找寻自锚式悬索—斜拉组合结构的合理成桥状态方法,以三塔自锚式悬索—斜拉协作体系桥为例,进行了成桥状态计算方法研究,提出了协作体系的分步成桥状态法.结果表明,利用分步成桥状态法计算得到的成桥状态下的加劲梁,位于设计曲线上,并且恒载弯矩较为均匀,分布合理,符合连续协作体系的受力特点;自锚式悬索段主缆索力均匀,斜吊杆索力分布合理;斜拉段主塔弯矩较小,斜拉索索力分布均匀;分步成桥状态法可以用于三塔自锚式悬索—斜拉协作体系成桥状态的确定.     

基于影响矩阵的钢管混凝土系杆拱桥成桥吊杆内力的优化

钢管混凝土系杆拱桥以其突出的优点在中国公路桥梁建设中占有重要地位。对目前钢管混凝土系杆拱桥成桥状态吊杆内力的优化方法进行了回顾,并提出了基于影响矩阵的双重优化法,首先以结构弯曲应变能最小为目标进行优化,然后以吊杆内力方差最小(即吊杆内力均匀)为目标进行优化,最终得到满足要求的成桥状态吊杆内力。该方法力学概念明确,思路清晰,计算方便,成功地应用在苏南地区某下承式钢管混凝土系杆拱桥中,并取得了良好的效果。     

厦漳跨海大桥北汊主桥合理成桥状态研究

为研究斜拉桥合理成桥状态的计算方法,以厦漳跨海大桥北汊主桥为背景,采用大型有限元软件TDV RM2006建立全桥有限元模型,通过优化结构成桥索力使主梁和桥塔达到设计期望的状态,用最小弯曲能量法初定近似合理的成桥状态,以该状态下的部分斜拉索索力和主梁弯矩作为目标向量,通过影响矩阵法求解所有斜拉索初张力,通过微调局部斜拉索的初张力修正几何非线性对静力优化结果的不利影响,最终确定北汊主桥的合理成桥状态.实践证明,最小弯曲能量法和影响矩阵法能很好地弥补相互间的局限性,能在较短的时间里确定斜拉桥的理想成桥状态.     

基于综合优化法的矮塔斜拉桥成桥索力优化

为确定矮塔斜拉桥合理成桥索力,提出一种索力综合优化法。该方法以影响矩阵法为基础,采用数据标准化法将2种或以上不同类型的离散数据变为无量纲的统一化数据,以结构控制截面位移及弯矩综合最小为目标进行索力求解。以南京地铁宁句线矮塔斜拉桥为算例,采用最小弯曲能量法、刚性支承连续梁法和综合优化法对成桥状态的索力进行计算,将计算结果与原设计成桥索力进行对比。结果表明：对于矮塔斜拉桥,在恒载作用下,采用综合优化法计算得到的索力及主梁弯矩分布最为合理;在运营阶段,综合优化法计算得到的索力与原设计索力相比,主梁上、下缘最大压应力分别降低3.3%、3.8%,并且主梁应力分布更优。     

基于内力平衡法的矮塔斜拉桥合理成桥状态研究

作为近年来发展的一种新桥型,矮塔斜拉桥在其结构、受力上都有自身的特点。合理成桥状态是指斜拉桥成桥后,在全部恒载作用下,各构件的受力均满足某种理想状态。在矮塔斜拉桥设计过程中,确定其合理成桥状态是非常重要的部分,为确定矮塔斜拉桥的合力成桥状态,以常山矮塔斜拉桥为研究背景,首先基于内力平衡法对主梁弯矩可行域进行求解,并以此主梁弯矩可行域作为索力控制目标初步得到满足主梁受力要求的索力值,进而增加更多的索力控制条件对初定的索力值做进一步优化,以得出既满足主梁受力要求同时分布均匀的索力值,该组索力所确定的成桥状态就是该桥合理成桥状态。该文章为同类桥型设计分享经验。     

混凝土折线塔斜拉桥成桥索力确定的研究

沈阳市富民桥主桥是一座89 m+242 m+89 m的混凝土折线塔斜拉桥,为确定合理的成桥索力,采用最小弯曲能量法并结合假载法和内力平衡法进行计算分析。根据静力平衡条件得到主梁初始断面尺寸;利用最小弯曲能量法得到主梁和桥塔弯矩较小、索力基本均匀的成桥恒载合理状态;利用假载法进行验算,以保证各控制断面在最不利荷载组合时的弯矩值在规范允许范围内。研究表明,折线塔斜拉桥成桥索力确定可采用与直线塔相同的方法;索力距离桥塔由近至远呈现由大到小、再由小至大的分布规律,中跨索力大于边跨索力;两塔相应位置索力大小不同。     

矮塔斜拉桥合理成桥状态及二次张拉力的确定

近年来我国已建成较多的矮塔斜拉桥，但其合理成桥状态的确定研究较为不足，并且缺乏有效合理的办法。通过规范中关于全预应力构件的定义导出主梁恒载弯矩可行域计算公式，将此作为目标成桥状态，并利用考虑施工阶段的影响矩阵再结合线性规划法，得到满足主梁恒载弯矩可行域的二次张拉力和成桥索力。以某矮塔斜拉桥为例开展分析，将使用该方法得到合理成桥状态与最小弯曲能法得到的成桥状态带入细化空间杆系有限元模型中。分析结果表明，该方法可明显改善主梁的受力状态，减小主梁的挠度，使墩顶负弯矩和跨中正弯矩显著减小，主梁弯矩图更加均匀。     

大跨度混合梁斜拉桥合理成桥状态研究

合理成桥状态是斜拉桥设计的重点和难点,结合混合梁斜拉桥的受力特点,总结分析确定合理成桥状态的基本原则,提出确定混合梁斜拉桥合理成桥状态的分步算法,基本思路为:根据相关工程经验初拟结构尺寸,先采用"改进零位移法"初定成桥状态,再采用"最小二乘法"将索力调均匀;计算活载效应,综合考虑成桥运营状态主梁弯矩均匀,正负弯矩大小相当,主塔弯矩较小,索力均匀及避免墩顶负反力等要求,对索力进行调整,边跨混凝土梁配置钢束;成桥运营状态验算。并以某大跨度混合梁独塔斜拉桥为工程实例进行计算分析,实践表明该方法简单实用,思路清晰,计算精度高,满足设计要求。     

市政管线入廊经济性分析

系杆拱桥成桥状态的合理与否直接关系到桥梁合理施工阶段的确定及成桥运营阶段的安全。本文通过对刚性支承连续梁法、弯曲能量最小法和相对刚度变化法在系杆拱桥合理成桥状态确定中的应用中的介绍,并通过某钢管混凝土系杆拱桥工程案例的有限元分析,对比分析了不同计算理论下的吊杆、系杆和拱肋内力和系杆位移状态,结果显示相较于其它两种方法,相对刚度变化法均能实现拱桥结构性能最合理状态。