折线形独塔斜拉桥索力优化的设计探讨

本文针对折线形独塔斜拉桥这一新兴桥型,由于塔柱呈倾斜的折线造型,造成结构体系受力复杂,从而导致合理确定成桥索力困难的问题,以某折线形独塔斜拉桥为例,建立恒载索力优化模型,综合比较多种常用调索方法来优化成桥索力分布,确定同时满足折线形桥塔、不等跨主梁受力需求的合理成桥索力,为今后同类桥梁的设计提供参考。     

钢箱梁斜拉桥成桥索力优化分析

基于最优化理论,建立了斜拉桥索力约束优化数学模型。以斜拉桥空间有限元模型为基础,以成桥线形为目标函数,通过转化次要目标函数为约束条件等措施,采用无约束的共轭梯度法,对成桥索力进行了优化计算,并应用该法对红岛航道桥这一独塔双索面钢箱梁斜拉桥进行了索力调整计算。通过设置不同的目标函数,比较了索力调整方法的差异和适用性。计算结果表明:不同类型的斜拉桥,其索力调整的主要目标也不尽相同,钢箱梁斜拉桥的索力调整主要以成桥线形为首要目标;该优化计算方法简便有效,计算精度高,成桥线形拟合好,具有较高的实用价值。     

钢筋混凝土系杆拱桥成桥吊杆索力确定方法对比分析研究

借鉴斜拉桥索力理论计算,对钢筋混凝土系杆拱桥成桥索力的实用性做对比分析,结合实际工程采用刚性支承连续梁法、零位移法、刚性吊杆法计算得出该桥梁的吊杆索力、拱肋弯矩、系梁弯矩。研究结果表明:刚性支承连续梁法确定刚性拱柔性吊杆的成桥索力时,吊杆成桥索力均匀,波动不大,不便于调索,不适合用于此类桥成桥索力计算;刚性吊杆法计算成桥索力与刚性支承连续梁法近似,系梁跨中下挠,拱脚附近吊杆索力小,其他吊杆索力均匀,不方便控制线形,不建议采用;零位移法采用未知荷载系数法计算,通过控制位移量,能得到较合理的成桥索力,同时也能控制系梁线形。     

顺桥向圆环塔斜拉桥拉索布置与受力分析

对一座顺桥向圆环塔斜拉桥进行了合理成桥索力优化分析和结构静力分析,结果表明该桥型合理成桥索力优化分析控制目标应包含桥塔弯矩,并控制桥塔与主梁弯矩尽量平衡,圆环塔内力控制是该桥型设计关键所在。对顺桥向圆环塔斜拉桥斜拉索布置方式进行了优化,结果表明斜拉索塔端锚固在塔顶附近对侧桥塔钢箱内,圆环塔弯矩较小且处处承压。     

分段支架施工斜拉桥初始索力的确定

根据建立的施工仿真分析模型,取合理成桥索力为初次迭代索力,按正装计算得到一个成桥状态,将该成桥状态与设计成桥状态比较,得到成桥状态下各控制参数与设计成桥状态下目标值的调整量,经线性优化模型得到各拉索新的张拉力,进入下一轮正装计算,直至收敛为止。针对某斜拉桥的结构特点和施工需要,并利用其主梁采用分节段支架搭设的受力特性,确定了该桥斜拉索的施工初始索力。     

非对称独塔斜拉桥成桥索力优化研究

以广东省内某非对称独塔斜拉桥为工程背景,借助有限元程序和Matlab里的优化模块来获取索力,并根据内力和位移响应对索力进行局部微调,得到合理成桥索力,通过计算表明,斜拉桥在成桥阶段线形平顺,结构受力合理。     

影响矩阵法在部分地锚斜拉桥部分调索中的应用

为了使某预应力混凝土部分地锚斜拉桥的成桥索力达到目标值,利用MIDAS CIVIL软件建立有限元空间杆系模型,运用影响矩阵法计算需二次调索的部分拉索索力,同时保证不需要调索的拉索索力变化合理,保证调索过程中应力和主梁线形均在合理范围内。通过对调索过程索力的监测,可知成桥索力实测值和理论值误差均在规范要求范围内。     

大跨度预应力混凝土斜拉桥索力分析及控制

斜拉桥的最大特点是可以通过斜拉索索力的调整来控制施工中间状态、最终成桥状态,斜拉索索力是关键性的结构参数。以设计成桥状态为施工控制目标,根据施工实际情况确定施工中间状态,通过控制施工中间状态来保证最终成桥状态与设计成桥状态吻合。文章以宣城市水阳江大桥为工程背景,利用有限元计算软件Midas/Civil建立全桥有限元计算模型,详述前支点挂篮悬臂浇筑施工的三张索力计算分析过程,解决了斜拉桥施工中间状态问题。中跨合龙为关键施工阶段,通过调整合龙段附近的斜拉索索力使中跨合龙段两侧的高程差在合理范围内。全桥合龙完成后,实际索力和设计成桥索力存在误差,通过二次调索施工使全桥索力达到设计成桥索力,解决了最终成桥状态问题。成桥后的荷载试验结果和成桥运营状态表明桥梁结构状态良好,证明该桥的施工控制方法有效。     

基于影响矩阵法的斜拉桥合理成桥索力确定

斜拉桥是一种高次超静定的复杂结构体系,其拉索索力的大小对整个桥梁结构的内力分布好坏具有很大的影响,是全桥受力控制的关键因素之一,因此,对如何确定合理成桥索力将成为斜拉桥设计的关键问题。对此,本文以嘉绍大桥为工程背景,基于影响矩阵法,运用大型有限元软件ANSYS的二次开发技术,编制了合理成桥索力确定的优化程序,最终得到成桥状态下的一组最优索力。     

组合梁斜拉桥合理成桥状态确定方法对比分析

为探究大跨度组合梁斜拉桥合理成桥状态确定方法的特点及异同,以西固黄河大桥为背景,用影响矩阵法和最小弯曲能量法分别对其进行索力优化,其中影响矩阵法以两桥塔间的主梁合理线形为目标函数,最小弯曲能量法以大桥的弯曲应变能为目标函数,分别确定了对应的合理成桥状态。最后对两种成桥状态下的优化索力、主梁线形和主塔弯矩进行了对比,通过对比发现两种方法确定的优化索力相差较大,结构线形和弯矩也不同。     

确定斜拉桥合理成桥状态的应力优化法

通过调整斜拉索索力,得到斜拉桥的合理成桥状态是斜拉桥设计中的核心问题之一。笔者在总结现有索力优化方法的基础上,以全桥主梁所配预应力筋总量最少为目标函数,以恒、活载共同作用下的塔、梁、索的应力作为约束条件建立了优化数学模型,并采用约束变尺度法进行求解。计算结果表明:该优化方法切实可行,结果更趋合理,具有较高的工程应用价值。     

某非对称独塔斜拉桥索力优化分析

以某非对称独塔斜拉桥为实际工程背景,借助有限元软件Midas/Civil作为分析平台,建立该斜拉桥的仿真模型并进行静力分析,采用以结构体系弯曲应变能和拉压应变能之和最小为控制目标,基于影响矩阵法的优化计算方法,得出优化成桥索力,使斜拉桥成桥时整个结构体系处于合理的受力状态和线性变化中。     

不对称斜塔斜拉桥的受力和设计分析研究

斜塔斜拉桥是一种概念较新的桥梁结构形式,其独特之处在于倾斜的桥塔、轻盈的主梁、优美的外形,但是结构的不对称性导致其受力复杂、施工难度大。本文结合一有背索、跨径不对称、拉索不对称的斜拉桥的工程实例,通过对其静力力学模型分析,可知此类斜拉桥既要关注桥梁的整体平衡,也要关注主梁、主塔结构的局部平衡。通过对张拉索力和施工阶段分析的总结,可知刚性支撑连续梁法初估索力时只顾及了梁的受力,而忽略了塔的受力,要结合主梁、主塔的平衡条件对成桥索力进行调整才能得到合理的成桥状态。通过主塔、主梁的设计分析,得出桥梁的预应力布置、主梁截面形式、拉索的施工步序应依据施工阶段分析中主梁与主塔的受力情况最终确定。该桥目前已施工完毕,该桥的设计经验可以为同类桥梁的设计与施工提供参考。     

独塔斜拉桥不同结构体系成桥状态分析

独塔斜拉桥具有良好的经济性和技术性，是桥梁工程中最具竞争力、发展最快的桥型之一.文章以一座独塔单柱斜拉桥为工程背景．通过改变主梁、桥塔、桥墩的结合方式形成刚构、漂浮、半漂浮和塔梁固结四种不同的结构体系，利用影响矩阵法的实用索力优化方法，以结构弯曲能量最小为控制目标，确定成桥索力，并对不同结构体系独塔斜拉桥的成桥索力、主梁和桥塔内力进行比较。     

基于ANSYS的悬臂浇筑拱桥最大悬臂状态索力优化

钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑中扣索力影响成桥状态内力与线形,通过调整最大悬臂状态扣索力可以使得成桥后逼近理想成桥状态。文中将最优化理论引入到悬臂浇筑拱桥正装施工计算中,以理想成桥状态为目标,采用ANSYS一阶分析法优化计算最大悬臂扣索力。结果表明,该法优化效果显著,具有很高的应用价值。     

矮塔斜拉桥成桥索力优化分析

针对矮塔斜拉桥的结构形式和受力特点,提出该类桥型确定成桥状态和索力优化的方法,以常山县矮塔斜拉桥为研究背景,利用有限元分析软件Midas/Civil中"未知荷载系数"的功能,计算了常山桥的成桥索力,并对该索力进行优化分析,最终确定了合理的成桥状态,为施工状态的分析提供了有效依据。     

弯曲能量最小法确定斜拉桥合理成桥索力

斜拉桥成桥恒载内力的分布对其结构体系的好坏有重大的影响。斜拉桥恒载内力的优化过程也是一个设计过程。文章介绍了基于Midas/Civil 2010有限元软件,以某独塔斜拉桥为工程实例,利用弯曲能量最小法确定斜拉桥合理成桥索力,并与测定的实际成桥索力进行对比分析,确定弯曲能量最小法的的实用性。     

矮塔斜拉桥成桥索力优化实例分析

以浪滩坡矮塔斜拉桥为工程背景,基于弯曲能量最小法,利用MIDAS Civil 2017有限元软件的"未知荷载系数"和"索力调整"功能对原设计斜拉索成桥索力进行了优化。优化前后主梁弯矩、应力、位移值的大小及分布基本一致,优化后的斜拉索成桥索力分布相比于原设计斜拉索成桥索力分布更加均匀。     

确定斜拉桥合理成桥状态的分步施工法

根据斜拉桥结构特性和施工控制的需要,提出确定合理成桥状态的分步张拉法,即首先模拟斜拉桥实际施工过程,计算出初始张拉索力,然后建立索力与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全桥最终索力,保证了结构的受力合理和安全。     

斜拉桥恒载索力优化研究

以杭州文晖大桥工程为背景,建立斜拉桥有约束的恒载索力优化模型,进行研究。以恒载主梁弯矩分布为控制目标变量,以斜拉索恒载索力增量为控制优化变量,以类似“反拱度”概念确定主梁合理弯矩分布,通过约束索力不均匀系数,最终确定斜拉桥的合理恒载索力。计算结果表明,该方法简单、合理、有效。