基于微波干涉雷达的斜拉桥索力测量方法

为提高大跨径斜拉桥索力测量的工作效率,提出了一种基于微波干涉雷达的斜拉桥索力测量方法,并将其测量结果与 DaspBCF手持式索力测量仪和JMM-268接触式索力动测仪的索力测量结果进行了对比检验。该方法采用IBIS-S微波干涉雷达系统提取桥梁斜拉索动态位移信息,通过快速傅里叶变换对斜拉索位移信号进行频谱分析,获取斜拉索振动基频后基于振动频率法计算斜拉索索力。实桥试验结果表明:微波干涉雷达测量索力可同时测量多根索的动态信息,测量效率高;自下而上发射雷达波束的方法可有效规避噪声影响;该方法得到的索力与传统加速度计测得的索力相对误差在2.2%以内,测量结果可靠,并具有高效率、易操作的特点,具有很好的应用价值。     

体外束加固稀索钢筋混凝土斜拉桥静力试验

为研究稀索钢筋混凝土斜拉桥应用体外预应力束加固后的静力性能提升,以穆棱河斜拉桥加固工程为依托,基于斜拉桥的损伤情况和既有加固经验,通过改变索力参数和体外预应力束参数提出了5种不同加固方案。采用MIDAS有限元模型模拟结构损伤状态和各种加固方案,在设计荷载作用下分别以主梁位移、主塔偏位、斜拉索索力、主梁上下缘应力为评价指标,分析最优加固方案。设置静力试验,详细讨论主梁竖向位移、主梁和主塔截面应变、主塔偏位、典型索力增量等在体外束加固后的变化情况,对比实际加固效果。研究结果表明:有限元分析中,体外束加固主梁方案能够显著减小主梁竖向位移和主塔水平位移,同时在一定程度上改善了主梁上、下缘应力,但索力优化效果差异不大;静力试验分析中,斜拉桥加固后的实测应变和位移均小于计算值和加固前实测值,单测点挠度降低幅度最大达37.94%,单测点应变降低幅度最大达43.47%,裂缝宽度满足设计要求;实测索力与计算索力变化趋势大体相符;主梁刚度储备提升最高达33%,主梁强度储备提升最高达31%。加固后斜拉桥整体承载能力提升明显,体外预应力加固技术运用于稀索钢筋混凝土斜拉桥切实可行。研究结果对早期建成的稀索钢筋混凝土斜拉桥加固具有一定的借鉴性。     

基于一阶优化算法的钢-混组合梁恒载索力优化

为获得大跨径钢-混组合斜拉桥最优索力,利用一阶优化算法进行钢混索力优化,以主梁各节点竖向位移平方和为目标函数,各拉索的初始索力作为设计变量,并引入限定拉索应变上下限的罚函数,以保证拉索应力分布较为集中.优化中调用Ansys求解计算梯度,并采用一维线性搜索进行寻优,从而获得最优索力.并与零位移法、最小弯曲应变能法优化结果进行对比,结果表明:该优化方法对主梁线形、梁塔内力分布、拉索应力状态均有着非常好的优化效果.     

斜拉桥索力优化的影响矩阵法

通过广义影响矩阵概念,将斜拉桥优化的目标函数统一用索力变量与广义影响矩阵表示,导出了斜拉桥索力优化的影响矩阵法这种方法既可用于确定成桥态合理状态的索力,也可用于施工阶段的索力优化和成桥后的索力调整,实现程序化计算十分方便     

独塔斜拉桥模型地震模拟振动台台阵试验

为了研究独塔斜拉桥在强震作用下的地震响应特性,设计制作缩尺比例为1∶30的半漂浮体系独塔斜拉桥结构模型,进行不同地震动作用下多点激励的地震模拟振动台试验.研究结果表明:支座破坏是半漂浮体系独塔斜拉桥缩尺模型在强震作用下的一种主要破坏模式;与只考虑单向水平地震波的情况相比,考虑双向水平地震波同时作用对半漂浮体系独塔斜拉桥的加速度响应影响显著,而对动位移响应的影响较小;在双向水平地震波作用下,主梁跨中会发生不可忽略的竖向加速度响应,卓越周期较长的地震波对半漂浮体系独塔结合梁斜拉桥缩尺模型更具破坏性,强震下斜拉索要承受远大于初始索力的瞬时索力.     

番禺大桥施工控制

介绍了番禺大桥斜拉桥主梁的施工控制计算方法，主梁标高和索力的监测过程以及施工控制的结果。采用空间杆系结构模型，实现了番禺大桥主梁牵索挂篮悬臂浇筑施工过程的计算模拟，计算了大桥主梁悬臂浇筑的施工全过程。番禺大桥的施工控制结果表明：详细的施工模拟计算和连续监测可保证斜拉桥主梁标高和索力的控制精度，及时地掌握大桥的实际受力状态。     

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。     

预应力效应对无背索斜拉桥索力优化的影响分析

无背索斜拉桥成桥状态结构内力和线形的确定是斜拉桥设计和施工过程中的重要程序,成桥状态的合理性是保障无背索斜拉桥结构安全、适用和经济的重要前提。针对预应力混凝土无背索斜拉桥在考虑和不考虑预应力效应的情况下,采用基于影响矩阵的未知荷载系数法,在对主梁和桥塔特定截面位移约束的条件下,对全桥结构进行索力优化并分析结构受力状态。分析结果表明,预应力效应对无背索斜拉桥索力优化和结构受力有较大影响,在实际无背索斜拉桥结构分析中不能忽略预应力效应对全桥结构索力优化的影响。     

基于改进帝国竞争算法的大跨斜拉桥成桥索力优化

为了确定大跨斜拉桥成桥索力,综合考虑成桥状态大跨斜拉桥的受力和变形特点,建立大跨斜拉桥成桥索力优化的数学模型.从计算精度和收敛速度两方面对帝国竞争算法进行改进,提出一种改进的帝国竞争算法.采用改进的帝国竞争算法,结合罚函数技术和有限元法求解索力优化模型,实现了斜拉桥成桥索力的改进帝国竞争算法优化计算.最后,采用提出的索力优化方法对某大跨斜拉桥进行索力优化研究.研究结果表明:提出的索力优化方法具有很好的全局搜索能力,能够有效地解决高维多变量的大跨度斜拉桥成桥索力的优化问题;采用该方法进行斜拉桥索力优化,可考虑各种非线性效应,从而可获得更合理的成桥状态.     

斜拉桥成桥及施工阶段的索力优化

为了在斜拉桥成桥过程中合理优化施工索力,以期实现设计思想,利用MIDAS/Civil软件对在建的某斜拉桥进行了有限元分析,实现了对该桥成桥阶段和施工阶段的索力模拟计算.分别采用刚性支承连续梁法、零位移法、弯曲能量最小法确定恒载初始索力,并对这些方法加以比较;认为仅用上述的一种方法对索力进行优化,局限性很大,提出利用综合法计算成桥索力,可达到满意的优化效果.采用正装分析法对各施工工况进行仿真,绘制出施工阶段的索力时程曲线,用于该桥施工控制过程,获得了满意效果.     

G325九江大桥换索工程施工监测

斜拉桥是高次超静定结构,在换索施工过程中,主梁任何一个节点坐标的变化都会引起结构内力的重分布,而索力的监测对结构内力及桥梁线形的控制形起关键作用。利用Midas/Civil软件建立G325九江大桥的空间杆系模型,模拟桥梁换索前的状态并计算分析换索过程中索力、位移、应力的变化。在监测过程中,利用频率法测定索力,通过索力控制来调整桥梁的内力状态及线形。最后,换索后索力、位移基本恢复到换索前状态。     

斜拉桥施工阶段索力确定的优化方法

在斜拉桥的施工控制中,为了达到预先给定的成桥状态,需要通过调整施工阶段斜拉索的索力和每个施工阶段的立模标高来实现.采用多目标、多约束的优化方法,以悬臂施工主梁的斜拉桥为例,建立了施工阶段的优化模型,并给出算例.该方法能够在满足中间状态张拉工具的承载能力、内力和位移约束的条件下,达到预先给定的设计状态.     

用正装迭代法计算斜拉桥的施工索力

斜拉桥是一种高次超静定结构,每一节段的施工相当复杂。特别是对于预应力混凝土斜拉桥,更是如此。施工中索力的张拉量,不仅关系到施工中的安全、体系的内力和变形,更涉及到成桥阶段结构的安全运营。按照施工顺序,采用正装迭代法优化施工索力,以达到成桥的目标状态。     

基于有效约束集法的混合梁斜拉桥合理成桥状态确定方法

 针对混合梁斜拉桥的结构特点,提出基于有效约束集法的混合梁斜拉桥合理成桥状态优化方法.以混合梁斜拉桥主梁、桥塔的弯曲及拉压能量之和为目标函数,以钢箱梁段竖向位移、桥塔水平位移、主梁上下缘及桥塔两侧应力、斜拉索索力及其均匀性为约束条件,建立混合梁斜拉桥合理成桥状态的二次规划数学模型,采用有效约束集算法进行合理成桥状态的优化.实例优化及比较结果显示,优化所得成桥状态,主梁竖向位移-22~8 mm,桥塔塔顶水平位移为向主跨侧偏20 mm,结构整体线形平顺;钢箱梁上下缘及钢桥塔两侧应力为-84.43~16.38 MPa,混凝土主梁上下缘及混凝土桥塔两侧应力为-16.31~-0.003 MPa,结构内力及应力均与无约束最小弯曲能量法计算结果相近;斜拉索索力为2061~2457 kN,其分布比无约束最小弯曲能量法的计算结果更均匀,且边墩具有更大的压力储备,表明该方法的有效性和优越性.     

超千米级斜拉桥的恒载索力优化

把超千米级斜拉桥的索力优化问题归结为非线性隐式优化的数学模型,以系统最小弯压应变能为目标,根据合理成桥状态指定各种非线性约束条件,利用投影梯度法进行优化问题的求解,求解过程中充分考虑了各种几何非线性的影响。利用ANSYS工具建立了1400m的斜拉桥有限元模型,然后据此建立斜拉索索力优化的数学模型,进行优化计算。结果表明,优化前后索力的相对改变量并不大,但是结构内力状态却得到极大改善,塔梁恒载弯矩和主梁恒载挠度减小明显,主塔塔顶向岸侧有一定偏移量,对混凝土塔的长期受力更加有利。该文优化方法为以后类似超千米级斜拉桥的索力优化提供参考。     

大跨度斜拉桥施工过程索力和线形双控研究

为了使斜拉桥在成桥后达到合理状态,必须拟定合理的施工状态,即在施工过程中使斜拉索力和结构位形同时达到理想状态.采用一阶最优化计算方法,以成桥后结构的弯曲应变能和主梁的线形为目标函数,以斜拉索的初始张拉力和主梁节段的预抛高值为设计变量,建立了斜拉桥施工控制的空间非线性有限元分析模型,并以某大跨度预应力混凝土斜拉桥为例,模拟了混凝土主梁的悬臂浇筑过程.结果表明,该方法可使成桥后主梁的线形和结构的内力得到合理控制,从而可有效地确定斜拉桥的合理施工状态.     

混凝土斜拉桥施工控制的最佳成桥状态法

根据现代斜拉桥结构设计理论的悬臂施工方法的特点，提出了以最佳成桥状态作为施工控制的最终目标，以实施最佳施工阶段为技术路线，以索力调整为核心内容的斜拉桥施工控制理论，简称为最佳成桥状态法；以斜拉桥主梁标高误差最小为目标函数，以主梁内力（弯矩）为约束条件，以索力为优化变量，建立了最佳施工阶段的索力调整计算模型；推导了考虑徐变收缩效应的索力调整计算公式；用最佳成桥状态法对一实桥工程进行了施工控制全过程计     

竖向激励下斜拉桥的内共振动力响应分析

将斜拉桥简化为单自由度振子-索模型,对振动方程进行线性简化;采用Matlab程序和Ansys程序分别对简化模型进行模态分析。索桥频率比分别取0.98、1.00和1.04,在模型支座处施加竖向加速度激励,进行时程分析,求解了系统的动力响应。分析结果表明,单自由度振子-索模型分析斜拉桥的振动问题是有效的和可行的。当索桥频率比在1∶1附近时,拉索与振子的振动存在耦合效应,产生内共振;在简谐支座竖向加速度激励下,系统的动力响应存在瞬态阶段和稳态阶段,响应峰值出现在瞬态阶段,拉索振动以第1阶模态振型为主;拉索动索力和拉索与振子间的相互作用在稳态阶段的幅值均出现漂移现象,拉索动索力变化幅度剧烈。因此,在斜拉桥设计和索力测试中要考虑索桥内共振的影响。     

斜弯独塔混合梁斜拉桥参数敏感性分析

为研究斜弯独塔混合梁斜拉桥在成桥状态下受结构设计参数的影响程度,对结构设计、施工监控和关键控制量制定等提供参考,以张家口纬二桥为工程背景,建立有限元模型。基于结构参数敏感性分析的摄动原理,引入敏感度分析指标,选取塔梁固结处弯矩值、桥顶纵向位移值、背索索力、主梁最大挠度为控制目标,对桥梁钢混结合段位置、桥塔局部温度荷载、斜拉索初拉力和背索竖向倾斜角度等结构参数进行敏感性研究。分析结果表明：桥梁钢-混结合段位置、斜拉索初拉力、背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥主梁挠度和桥塔线形影响较大。其中,混凝土梁和钢梁的跨度比变化15.73%,塔顶纵向位移、主梁最大挠度将分别变化30.3%和29.4%;桥塔局部温度荷载主要影响此类桥塔的纵向变形,对桥塔受力敏感度较低;背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥影响最为显著,背索竖向倾斜角度变化7%,塔顶纵向位移较初始位置最大变化也达到205.8%。