钢-混组合结构蝶形拱桥索力优化

以中承式钢-混组合结构蝶形拱桥为研究背景,对以异型拱为代表的拱桥的索力优化问题进行研究。运用MIDAS/Civil软件建立桥梁结构的有限元模型,通过对比分析不同张拉索力下的拱肋轴力、弯矩、应力以及索力不均匀程度,确定最合理的吊杆张拉力,同时对4种不同的张拉方案从拱肋轴力、拱肋弯矩、主梁应力以及吊杆内力等方面进行对比分析,以确定最优的吊杆张拉顺序,最后以确定的吊杆张拉力和张拉顺序对吊杆进行验算。研究结果表明,该蝶形拱桥的第二次吊杆张拉力选取中索450kN、边索550kN较为合理,最优的张拉方案为先张拉拱顶两侧的两根吊杆,再张拉拱顶吊杆,然后从拱脚向拱顶对称张拉,吊杆的最大应力和应力幅均满足规范要求。     

钢筋混凝土异型系杆拱桥施工阶段受力特性分析

异型拱桥由于其外形独特、造型新颖美观而成为城市桥梁优先考虑的桥型之一。本文以支架现浇施工的长沙市黄柏浏阳河异型拱桥为工程背景,对异型拱桥施工全过程进行受力分析,给出了异型拱桥施工过程中各典型状态的受力性能。异型系杆拱桥裸拱状态拱圈弯矩呈“S”形分布,拱圈支架分区卸落和”成桥状态”索力调整引起的弯矩增量分布可以用相应连续梁的弯矩来比拟。钢筋混凝土异型拱桥施工中不得出现裸拱状态;拱圈支架需按一定次序分区卸落,卸落过程中需按一定要求调整吊杆索力等。异型系杆拱桥施工过程的受力性能研究为合理施工状态的确定打下基础,使桥梁工程师对此类桥型各施工状态的受力性能更加明确。     

钢管混凝土系杆拱桥施工分析与施工控制

为了保障钢管混凝土系杆拱桥施工安全和质量,以南水北调中线工程某钢管混凝土系杆拱桥为例,采用有限元软件MIDAS/Civil建立该桥有限元计算模型,按照施工过程详细分析各施工阶段的变形、吊杆力和应力,对吊杆成桥张拉力进行探讨,并选用自适应控制方法进行现场施工控制.由数值分析和现场监控结果可以得出,大桥在施工过程中结构的变形较小,受力满足设计规范要求;考虑到钢管混凝土系杆拱桥拱肋、系梁的刚度相对较柔,可采用恒载索力作为成桥张拉索力控制值,并以成桥后系梁和拱肋线形作为吊杆索力调整的施工依据;施工控制表明成桥线形和受力满足设计要求,成桥索力与恒载索力基本吻合.     

基于响应面的新型索拱桥非线性索力优化

提出新型索拱桥非线性索力优化方法。该方法基于均匀设计与二次多项式响应面方法,构造新型索拱桥弯曲应变能与索力的非线性近似函数,并结合牛顿迭代法搜索其最优索力。以跨径为600 m的索拱桥作为算例,分别使用本文方法、线性的影响矩阵法、基于有限元的牛顿迭代优化法及随机搜索迭代优化法对该算例进行非线性索力优化分析,并在主拱圈弯矩优化结果、优化耗费时间及优化迭代次数方面进行比较,以验证本文方法的有效性及适用性。研究结果表明:本文所提的基于均匀设计响应面与牛顿迭代相结合的方法,在新型索拱桥非线性索力优化中有较好的适用性,其弯矩极值比线性的影响矩阵法所得极值小18.42%,弯曲应变能小33.47%,运算时间比基于有限元的牛顿迭代优化法的时间少85.22%,迭代次数比随机搜索优化法的次数少99.35%。     

基于影响矩阵的系杆拱桥合理成桥吊杆索力确定

通过对系杆拱桥合理吊杆张拉力传统计算方法研究,提出了基于影响矩阵的综合刚性吊杆法和自动调索法来确定系杆拱桥的合理成桥吊杆内力.该方法采用刚性吊杆法,得出吊杆内力与系梁控制节点的竖向位移,从而求出吊杆内力对系梁节点竖向位移的影响矩阵,然后运用自动调索法修正吊杆内力,即得到合理成桥状态下的吊杆内力.     

两种吊杆张拉方法的研究

近年来，异型拱桥逐渐兴起，异型拱桥结构线型优美，吊杆是联系异型拱与主梁的关键体系，文章通过工程实例分析，研究两种不同吊杆张拉方法的优缺点，为同类桥梁工程施工提供参考。     

悬索桥张拉锚跨索股施工控制技术

针对悬索桥张拉锚跨索股纠偏索塔偏位的新施工工艺,利用悬索桥主缆无应力长度不变的原则,确定锚跨索股张拉预留量的计算方法;根据悬索桥施工控制理论和有限元程序,研究分阶段分批张拉锚跨索股施工控制技术。结果表明:施工过程中应将各索股之间的应力差控制在150MPa以内,塔顶相对偏位控制在5 cm以内,经过循环张拉后,成桥阶段各索股实测索力与理论索力差值的最大值占理论索力的5%,索力均匀;施工过程中确定的锚跨索股预留量为53 cm,该预留量的计算方法简单、准确。     

基于数值计算的吊杆参数对索力的规律研究

介绍几种目前测试系杆拱桥吊杆索力的方法,阐述了频率法用于测试系杆拱桥吊杆索力的基本原理,并对频率法中涉及的吊杆参数进行了综述。采用大型有限元软件ANSYS计算在不同吊杆参数下,吊杆索力的变化和规律。结果表明,吊杆参数对吊杆索力的影响程度大小排序,依次为吊杆长度、截面抗弯刚度取值、钢套管长度。吊杆长度、截面抗弯刚度取值、钢套管长度分别与吊杆的索力成反比、正比、正比的函数关系。最后用两钢管混凝土拱桥案例验证了基于吊杆参数对索力影响规律的大小来倒推施工过程中吊杆参数方法的可行性。     

基于MOPSO算法的双塔斜拉桥合理状态确定

为解决斜拉桥合理成桥状态与合理施工状态确定问题,针对某双塔叠合梁斜拉桥,采用MOPSO优化算法对其施工阶段索力进行了优化,利用Python编程语言结合有限元软件编制了基于该算法的索力自动优化程序,选取塔、梁最小弯曲应变能及主塔成桥线形为优化目标,以结构施工过程及成桥后处于安全状态和斜拉索索力总体分布均匀作为约束条件。优化结果表明,该方法能够快速搜寻得到多个优化结果,可供决策者进一步比选得到最优解;优化后的结构受力状态和主塔成桥线形合理,索力分布较为均匀,避免了成桥后的二次调索工作;并确定了双塔斜拉桥的合理成桥状态与施工状态。     

马新大桥索力测试及调索计算方法

以国内首座斜独塔单索面钢-砼组合斜拉桥(60+65+220)m为工程背景,运用频率法测索原理,通过实测拉索自振频率得到实际索力,运用精细的有限元模型计算理论索力与实测索力进行对比。该桥二次索力调整时如何做到按施工方便的顺次,一次调整到设计值,是本桥施工监控核心技术之一。应用桥梁常用软件MIDAS/CIVIL得到23阶调索影响矩阵,运用大型数学计算软件Matlab进行调索矩阵运算,解决了23阶线性方程组的求解难题;可方便获得每根拉索经一次张拉即可达到该桥成桥设计索力的施调索力增量,施调过程实时进行理论与实测索力偏差对计算模型的修正。方法简单易行、可操作性强、精度高,可为同类工程提供参考。     

马新大桥索力测试、调索计算方法

摘要：本文以国内首座斜独塔单索面钢—砼组合斜拉桥（60+65+220）m为工程背景,运用频率法测索原理,通过实测拉索自振频率得到实际索力,运用精细的有限元模型计算理论索力与实测索力进行对比。该桥二次索力调整时如何做到按施工方便的顺次,一次调整到设计值,是本桥施工监控核心技术之一。应用桥梁常用软件MIDAS/CIVIL得到23阶调索影响矩阵,运用大型数学计算软件matlab进行调索矩阵运算,解决了23阶线性方程组的求解难题。可方便获得每根拉索经一次张拉即可达到该桥成桥设计索力的施调索力增量,施调过程实时进行理论与实测索力偏差对计算模型的修正。本文方法简单易行,可操作性强,精度高,可为同类工程提供参考。     

系杆拱桥中碳纤维吊杆初始张拉力控制

以已制作的舞水大桥钢箱系杆拱桥缩尺模型为实例,对如何确定系杆拱桥中碳纤维CFRP吊杆初始张拉力进行了研究,可为以后CFRP吊杆的张拉控制提供科学依据.建立舞水大桥钢箱系杆拱桥缩尺模型的有限元模型,采用逆向施工法得出每根吊杆的初始张拉力,然后,采用正常施工顺序对缩尺模型的CFRP吊杆进行张拉.对比有限元计算值和实际测量值,两者数值能够很好地吻合.研究表明:用有限元的逆向施工法指导系杆拱桥中CFRP吊杆初始张拉力的确定是确实可行的.     

桁式钢管混凝土系杆拱桥拱轴线及吊杆索力优化

目前，针对桁式拱系杆拱桥拱轴线形和吊杆索力优化研究相对单一，为得到下承桁式钢管混凝土系杆拱桥的最佳成桥状态,对拱轴线形和吊杆索力进行一体优化。通过基于影响矩阵的最小结构体系应变能原理对吊杆索力进行优化,并利用Matlab中无约束优化算法进行求解；采用桁式拱肋主管偏心距最小法对拱轴线进行优化。经过迭代计算,得到一组满足偏心距阈值的无约束优化吊杆索力和拱轴线形。结果表明：优化后的吊杆索力较优化前更加均匀且均有不同程度的减小,短吊杆索力减小近30%,其抗疲劳性能得到大幅提高；成桥状态下主拱受力良好,上、下弦杆的跨中弯矩小且均匀,轴力值有所降低；优化后主梁端部截面弯矩值有所增大,轴力值基本不变,优化效果不明显；主拱上、下弦杆钢管和混凝土截面分配应力均小于材料承载力,均符合规范要求。     

系杆拱桥吊杆张拉施工理论探究

本文基于工程控制论中的随机最优控制思想和卡尔曼滤波原理,建立了系杆拱桥吊杆张拉随机最优控制模型,从而能够使所有的吊杆张拉完毕后不必对先前各施工阶段张拉的吊杆返回调整,以期缩短施工时间,节省施工费用并最终达到预计的理想状态.     

基于RBF的系杆拱桥吊杆张拉控制研究

系杆拱桥施工过程中,吊杆张拉控制既是关键问题,也是难点之一.采用径向基神经网络(RBF)对一系杆拱桥吊杆张拉力控制计算进行分析.结合大桥吊杆张拉施工过程,采用有限元软件MIDAS建立空间梁单元有限元模型,模拟吊杆索力张拉过程.依据一定的吊杆张拉顺序,将成桥设计索力作为输入向量,以对应的吊杆初张力作为输出向量,利用MATLAB神经网络工具箱中的径向基神经网络的泛化特性,来逼近两者之间的非线性映射关系,直接计算出吊杆初张拉力,并与设计成桥索力进行比较.计算表明结果与设计值差值均控制在5%精度内,满足工程精度要求.     

钢管混凝土系杆拱吊杆张拉顺序优化研究

钢管混凝土系杆拱吊杆张拉顺序关系到整体结构的受力与线形。本文结合兰州市武威路拓宽改造工程1孔80m系杆拱桥施工,采用倒退法研究分析了不同的吊杆张拉顺序对整体结构应力及线形的影响,并对结果进行了分析,确定了最优的吊杆张拉顺序。研究结果对类似工程施工具有一定的借鉴意义。     

平顶山建设路立交桥力学性能分析

根据刚性索自锚式悬索桥的结构特点,对刚性索自锚式悬索桥力学性能计算的有限元法建模进行探讨,运用有限元程序Midas/civil,建立了平顶山市建设路立交桥——刚性索自锚式悬索桥的空间有限元计算模型,对该桥进行受力分析和变形计算。计算结果表明：桥梁的受力与变形基本关于跨中对称;恒载作用下桥梁以竖向变形为主;主梁全截面处于受压状态,在桥塔附近主梁出现负弯矩,在吊杆位置处弯矩出现尖点,剪力发生突变;主缆与吊杆全部受拉,拉力较为均匀,内力最大值均发生在桥塔边跨侧;各构件受力均在规范规定范围内且有较大安全储备;主缆与吊杆增加的外包结构使其承受拉力外还能够承担部分弯矩,从受力上表现出刚性的特点。     

确定系杆拱桥成桥吊杆索力及施工张拉力的方法研究

对具有刚性梁刚性拱的系杆拱桥,可通过确定成桥状态的合理吊杆内力及张拉方案使结构处于理想的受力状态。因此,该文首先分别以拱肋和系梁的最小应变能与最小弯曲应变能为目标函数,研究了确定合理吊杆内力的方法;然后以合理吊杆内力为目标函数,研究了确定合理吊杆施工张拉力的方法,即基于影响矩阵的方法。通过算例证明,上述方法计算方便,所得结果满足要求。     

空间系杆拱桥吊杆张拉控制分析

针对空间系杆拱桥吊杆张拉控制问题提出倒装法和影响矩阵法两种计算方法．倒装法采用逆序法计算结构的阶段内力，利用温度应力模拟吊杆张拉力，并用间隙单元精确模拟了结构脱离支撑的过程．影响矩阵法以每根吊杆应该施加的初始张拉力为基本未知值，根据吊杆的张拉顺序利用有限元软件Ansys求出单位力作用下的吊杆内力矩阵，建立典型方程，通过简单的回代方法求出每根吊杆张拉控制力，从而使得最终吊杆的预张拉力达到规定的设计值．这两种方法计算简便易行，两者计算结果一致，精确可靠，可为同类桥梁施工提供参考．     

吊杆张拉程序对拱梁组合体系内力影响的分析

以某拱梁组合体系为研究对象,研究不同吊杆张拉程序对结构内力的影响。分析表明：对称依次张拉会造成局部应力过大,但若根据结构受力情况,分次、逐级张拉,则可显著降低结构在张拉过程中的应力,保证结构的安全;对称交替张拉可以使结构在张拉过程中内力分布更均衡,对结构安全有利,在张拉设备等条件允许时可以考虑一次张拉到最终吊杆力。对这两类吊杆张拉程序在张拉施工中结构安全性的研究,可为同类工程提供参考.