混合式叠合梁斜拉桥成桥索力分步优化与控制

为了能够准确且高效地确定混合式叠合梁斜拉桥的合理成桥状态以及在施工中达到较好的控制效果,在现有的恒载平衡法、影响矩阵法和自适应控制法的基础上,提出了一种混合式叠合梁斜拉桥成桥索力分步优化与控制的方法。首先,采用恒载平衡法初拟斜拉桥在恒载下的索力;其次,采用影响矩阵法对成桥索力进行调整;最后,在考虑恒载和活载的共同作用下,结合有限元软件的计算,确定一组满足混合式叠合梁斜拉桥各个构件受力要求的合理成桥索力,在施工控制中通过提前修正材料参数和调整施工索力来修正施工误差。实桥应用结果表明：该方法计算准确,索力调控效率及精度较高,确保成桥之后桥梁结构的索力和主梁线形与设计期望较好地吻合。     

基于正装迭代法的三塔结合梁斜拉桥计算分析

为了使斜拉桥建成后受力合理,掌握施工过程中桥梁的内力特性,本文以武汉二七长江大桥为依托,基于正装迭代法,运用MIDAS/CIVIL有限元分析软件,通过建立三塔结合梁斜拉桥双主梁空间有限元模型,分析其各施工阶段及成桥阶段的内力、位移和索力,经过与合理成桥状态进行对比分析,最终确定各施工阶段的节段标高、索力及主梁内力.计算结果表明:合理施工索力与合理成桥索力相比,误差均在±5％范围内,主梁最大抛高40.3 cm,混凝土桥面板未出现拉应力,且最大压应力为8.8 MPa,钢主梁下翼缘最大压应力为159MPa,说明三塔结合梁斜拉桥施工受力合理,斜拉桥索力、主梁内力和位移均满足设计规范要求,计算结果可为三塔结合梁斜拉桥施工提供参考.     

基于非线性正装迭代法的三塔结合梁斜拉桥施工索力确定

如何确定合理的施工索力使得该桥成桥后处于合理的受力状态是大跨径斜拉桥施工过程中的关键问题。文中以武汉二七长江大桥为工程背景,考虑几何非线性,以大型通用有限元分析软件Midas为平台,建立三塔结合梁斜拉桥施工阶段空间非线性仿真分析有限元模型。采用正装-迭代的分析方法,根据新增斜拉索的竖向分力应基本与新增主梁节段的重力相同的基本思想计算施工阶段斜拉索的初始张拉力,经过多次迭代,确定了该桥合理的施工索力。计算结果为该桥的合理施工提供参考。     

基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化分析

针对斜拉桥设计和监控计算中合理成桥状态和施工状态索力的确定问题,提出了一种基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化方法。该方法在PSO算法的基础上通过增加外部储备集和优化更新策略来适应多目标、多约束的索力优化,较单目标优化方法仅有单一解的局限性,MOPSO算法考虑因素更全面,得到的Pareto最优解集可供决策者根据经验进一步筛选。采用Python编程语言,联合有限元软件编写基于该方法的优化程序,选取主塔、主梁的弯曲应变能之和,主塔成桥后在恒载作用下的纵桥向位移平方和作为目标函数,以施工过程及成桥后结构处于安全状态和索力总体分布均匀作为约束条件。工程算例优化结果表明,该方法能够快速搜寻到Pareto最优解集,并从中筛选出最优解,其结构应力处于安全范围,主塔线形合理,索力总体分布均匀。该方法可应用于斜拉桥成桥和施工阶段索力的确定及梁拱组合体系桥梁吊杆索力的确定。     

确定斜拉桥成桥索力多约束条件下最小能量法

在对既有确定斜拉桥合理成桥索力方法分析的基础上,给出了最优成桥状态的判别准则,并提出了一种新的斜拉桥合理成桥索力确定方法——基于多约束条件下的最小能量法.该方法考虑因素较为全面,优化判别准则具有明确的工程含义,实施计算效率较高.实际工程运用证明了该方法的有效性和可靠性.     

双幅单向横坡PC斜拉桥横向不平衡索力研究

采用弹性支承连续梁受力分析的方法,通过计算不同主梁边界条件、不同拉索对主梁的弹性支撑刚度及不同拉索位置下不平衡索力提供的扭矩,研究了双幅单向横坡PC斜拉桥横向不平衡索力的计算方法.结果表明,横向拉索不平衡索力对主梁产生的扭矩并不等于对应节段恒载扭矩与活载扭矩之和,在设计过程中,需在斜拉桥整体结构中对合理成桥状态索力横向差值进行专项设计;相同布置的塔梁墩固结体系斜拉桥与半漂浮体系斜拉桥横向不平衡索力差值相同;最大横向不平衡索力状态存在于悬臂施工过程中;中索横向不平衡索力差值随拉索抗拉刚度的增大而增大,但各节段横向拉索索力差值所提供主梁扭矩比例并不由各节段拉索提供的弹性支撑刚度的比例关系确定.     

预应力混凝土斜拉桥箱梁剪力滞规律

为了揭示斜拉桥箱梁应力分布情况,对某单索面预应力混凝土斜拉桥箱梁沿纵桥向剪力滞效应的分布规律进行了研究.结果表明:单索面斜拉桥施工阶段不同的位置应采取不同的剪力滞系数进行平面杆系有限元分析,悬臂端索力作用点处该位置用轴力作用的剪力滞系数反映实际受力;索力之间的梁段在索力作用点处,根据弯矩轴力比确定的剪力滞系数反映实际受力;在索力作用点之间跨中的梁段,用弯矩作用的剪力滞系数反映实际受力,索力作用点与跨中之间的梁段,可采用线性插值求得截面剪力滞系数.     

最小弯曲能量法确定系杆拱桥成桥索力

斜拉桥和系杆拱桥都基于三元构件,所以在结构分析中有一些通用的方法,尤其在成桥索力的确定问题上.基于斜拉桥成桥状态确定的思路和方法,以最小弯曲能量法确定系杆拱桥的成桥索力,并分析确定其合理性,为后续进一步优化及确定施工阶段吊杆索力提供可靠依据.     

基于主梁轴力的部分地锚斜拉桥极限跨径及关键部位力学响应

为了解决部分地锚斜拉桥极限跨径不清晰的问题,以钢主梁极限抗拉、抗压强度相等即跨中地锚段主梁所受拉力和塔根处主梁所受压力相等为前提,基于斜拉桥索膜理论,求解部分地锚斜拉桥极限跨径,并得到极限锚跨比.推导了部分地锚斜拉桥极限跨径下的关键力学响应并与有限元解进行对比.研究结果表明:基于主梁轴力的部分地锚斜拉桥极限跨径约为普通自锚斜拉桥的1.4倍,其极限锚跨比约为0.293;近似计算公式推导的部分地锚斜拉桥关键力学响应与有限元结果基本吻合,误差产生的主要原因是实际桥梁结构中拉索布置体系通常为扇形而非辐射型.公式能满足概念设计阶段的要求,适用于快速分析部分地锚斜拉桥的受力特征与关键响应.     

确定斜拉桥施工张拉力的影响矩阵法

斜拉桥是由塔、梁、索三种基本构件组成的缆索承重结构,拉索具有可调性.设计斜拉桥时,一般先对其成桥状态进行索力优化,得到设计索力,再根据施工方案确定拉索在施工阶段的张拉力,这种张拉力将保证斜拉桥在成桥时实现设计索力,称为施工张拉力.文章在充分讨论现有算法的基础上,导出了确定斜拉索施工张拉力的影响矩阵法,同时给出了计入砼徐变、收缩、结构几何非线性影响,求解施工张拉力的迭代方法.该方法可以彻底取代传统施工张拉力的计算方法.     

Optimization of Dead Load State in Earth-Anchored Cable-Stayed Bridges

In order to determine the reasonable completed dead load state in earth?anchored cable?stayed bridges, a practical method is proposed. The method is based on the rigidly supported continuous beam metho...     

大跨独塔公轨两用混合梁斜拉桥实用调索方法

针对目前斜拉桥调索计算较难掌握的问题,提出了一种混合梁斜拉桥实用调索方法.以国内最宽的公轨两用混合梁斜拉桥佛山南海东平水道大桥为例,理想成桥状态索力采用经验试算法,施工阶段索力采用两阶段调索方法,悬臂拼装阶段索力满足梁重和施工荷载等要求,合龙后索力采用基于MATLAB语言编制的影响矩阵法调索程序进行调索.结果表明,最终...     

大跨径叠合梁斜拉桥施工过程调索方法研究

在对以往各种斜拉桥误差调整方法分析的基础上,对自适应模块进行了适当简化,保留最优调整模块．提出了以残余误差的平方和最小为目标函数的优化调索方法,并用该法对实桥进行了现场监控．实践证明该方法对主跨400m左右的叠合梁斜拉桥施工控制有很好的控制效果和较高的计算效率,其优化调整结果可以很好地满足工程需要．     

某独斜塔地锚式预应力混凝土(PC)斜拉桥塔柱倾角优化分析

为了研究独塔地锚式预应力混凝土(prestressed concrete,PC)斜拉桥塔柱倾角的合理取值范围,采用非线性回归的方法,通过对某斜塔柱进行受力分析,得到最小塔柱倾角近似计算公式;推导拉索、锚碇、主梁、主塔的材料用量计算公式,并引入材料单价系数,对总造价与塔柱倾角及地锚背索倾角的关系进行分析,得到经济塔柱倾角近似计算公式.结果表明:独斜塔地锚式PC斜拉桥最小塔柱倾角随主跨边索倾角的增大而增大,随轴力作用下容许压应力绝对值的增大而减小;经济塔柱倾角受地锚背索倾角及轴力作用下容许压应力的影响,地锚背索倾角及轴力作用下容许压应力绝对值越小,经济塔柱倾角越大;地锚背索倾角在一定范围内,总造价随塔柱倾角的减小先减小后增大,减小地锚背索倾角,可降低总造价;塔柱倾角a不宜小于60°,地锚背索倾角θ不宜小于43°.     

矮塔斜拉桥施工控制

以某大桥为背景,介绍了矮塔斜拉桥施工控制的原则和目标.结合钢绞线斜拉索的自身特点,介绍了钢绞线斜拉索的张拉方法,根据矮塔斜拉桥结构的特点,提出以控制主梁上下缘应力的原则,索力一次张拉到位的控制方法,使斜拉索索力和主梁线形均达到了设计要求.     

基于几何非线性的自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力计算

目的研究确定自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥状态时构件的空间位置和缆索的成桥索力．方法根据无应力索长和索力的概念推导了无应力索长的索力不变原理,提出了自锚式斜拉-悬索协作体系桥成桥索力的计算方法．结果运用该方法对大连跨海大桥的设计方案进行了计算分析,利用该方法计算得到的成桥状态下斜拉索和吊索的索力均匀,主缆线形平顺．除主塔附近的加劲梁由于索距较大造成弯矩较其他区域偏大外,其他区域弯矩分布均匀合理,加劲梁的最大弯矩为14716kN·m．主塔弯矩较小且塔顶水平变位接近于零．结论计算结果表明利用该方法能够按照要求得到该类桥梁的合理成桥索力,并且通过非线性迭代计算得到的缆索无应力长度可以直接应用于施工阶段分析．     

矮塔斜拉桥施工阶段结构行为研究

以一座双塔双索面矮塔斜拉桥为工程背景,应用Midas/Civil软件建立其空间模型对矮塔斜拉桥在施工阶段的变形及受力特点展开研究,得出矮塔斜拉桥在施工期的变形、主梁内力及应力状况,分析其特点,为矮塔斜拉桥的设计及施工控制提供参考.