考虑结合处弯矩限值的混合梁斜拉桥索力优化

根据混合梁斜拉桥的结构特点,考虑混凝土主梁和钢主梁结合处弯矩的限值,利用有限元方法建立混合梁斜拉桥成桥索力的优化模型.以塔梁的弯曲和拉压应变能之和为目标函数,以斜拉索的初张力为设计变量,成桥索力和主梁钢混结合处的弯矩为约束条件,结合ANSYS优化模块中的零阶和一阶方法进行求解,确定合理成桥状态下的索力.在优化过程中,改变结合处弯矩的限制范围,分析成桥下的内力和位移随限制范围变化的规律.通过一座单塔斜拉桥算例计算表明:将弯矩限值控制在0.3～0.5倍的主梁最小和最大弯矩范围内,得到的成桥状态最合理.索力从塔至边墩呈均匀增长趋势,主梁弯矩图变化平顺,结合处弯矩较小.     

超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力分析

为了研究超宽混凝土主梁斜拉桥空间受力影响规律,利用桥梁结构分析软件建立全桥有限元模型,调整索力以确定合理成桥状态,对结构空间受力特点进行分析.结果表明:成桥状态下主梁存在一定的下挠变形,主跨跨中最大变形是边跨的3. 65倍;主梁结构受力合理,截面均处于受压状态,塔梁固结处存在负弯矩,对主梁跨中正弯矩具有卸载效果;成桥状态下主梁应力和变形横向分布不均,超宽混凝土主梁斜拉桥空间效应明显.     

矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化

针对矮塔混凝土斜拉桥结构受力特点,推导出了在恒载、车辆荷载、温度作用下整体弯曲能量表达式,以结构整体弯曲变形能最小为目标,主梁主塔单元弯矩和轴力为约束条件,应用MIDAS/CIVIL 2010的未知荷载系数模块进行了最不利荷载组合作用下矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化计算分析.讨论了车辆荷载和温度作用对矮塔斜拉桥成桥索力优化结果及大桥结构内力分布的影响,研究结果表明,车辆荷载和温度作用对拉索索力、主梁弯矩等力学参数的影响较大,在进行成桥索力优化时应该考虑车辆荷载和温度作用.     

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。     

动态规划方法在斜拉桥模型索力优化中的应用

本文提出动态规划的方法来进行斜拉桥索力优化。介绍了实际试验模型的调整及模型的制作过程,详细介绍了模型试验方法,通过实验模拟斜拉桥整个施工流程,研究桥梁的工作状态,得到斜拉桥施工过程中节点位移变化,将试验结果与动态规划理论结果进行对比。建立斜拉桥有限元模型,与实验模型进行对比。研究表明：将用动态规划方法计算出来的斜拉桥主梁的竖向位移与各阶段理想竖向位移进行比较,发现二者相差很小,优化后内力分布更均匀,弯矩减小。说明了动态规划方法可以应用于斜拉桥索力优化。     

辅助墩对大跨斜拉桥在地震作用下的影响——以禹门口黄河公路大跨斜拉桥为例

斜拉桥属于高次超静定柔性结构,辅助墩的设置会改变其结构的受力和变形,对塔顶位移、塔根弯矩、主梁挠度和弯矩等均有一定的影响.为了研究辅助墩的设置数量对大跨度斜拉桥地震响应的具体影响规律,依托陕西禹门口黄河公路大桥工程,采用数值分析的方法,用有限元分析软件CSiBridge对该斜拉桥建立3种方案的有限元模型,即无辅助墩方案、一个辅助墩方案、两个辅助墩方案.在3种方案下利用动力反应谱分析法和时程分析法进行地震作用下的主塔及主梁关键截面内力及线形分析,得到在不同方案下的变化特点.综合两种方法分析结果,辅助墩的设置会增加该类桥型的塔底和主梁弯矩,但对主梁位移有所改善,可见辅助墩的设置对该类型桥梁地震响应的影响有利有弊.     

基于遗传算法的大跨度混合梁斜拉桥索力优化

针对混合梁斜梁桥的两种材料主梁内力对索力变化敏感程度的不同,提出混合梁斜拉桥合理成桥状态确定的分步算法.首先根据钢主梁及主塔的受力要求,计算拉索最优索力;然后根据确定索力下混凝土主梁的受力布置预应力钢筋,实现全桥的受力优化.按照分步算法的计算流程,以恒载下钢主梁及主塔的弯曲应变能最小为优化目标,结合改进的遗传算法求解,确定合理成桥状态下的索力.以九江二桥为例,利用Ansys建立仿真模型,据此进行索力优化.结果表明:该算法适用于混合梁斜拉桥合理成桥状态索力的确定,相对于传统的索力确定方法,避免了后期的二次调索工作;优化过程中采用的改进遗传算法,对于多约束及多优化变量复杂非线性模型的求解,具有优越性.     

混合梁斜拉桥成桥索力优化理论及工程应用

为研究斜拉桥其最优成桥索力对主梁内力、线形的影响,以本溪某混合梁斜拉桥为工程背景.在既有索力优化理论的基础上,采用了基于复合约束的最小能量法,以塔梁的拉压应变能和弯曲应变能建立目标函数,运用显示梯度的数学表达式进行求解.研究结果表明:钢梁侧最大负弯矩为83 292.49 k N·m,混凝土侧最大负弯矩为18 934.7 k N·m,主梁最大下挠为40.1 mm,出现在钢梁侧且距离主墩0.75 L处,优化后索力更加均匀合理,计算结果可以满足工程要求,在同类桥型中有良好的借鉴意义和参考价值.     

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。     

斜拉桥主塔塔型及塔高的优化分析

塔型和塔高决定斜拉桥整体高度、施工难易和造价.利用MIDAS/Civil软件对某斜拉桥进行了数值模拟,以成桥恒载状态为基础,保持拉索和锚固形式及其锚固点分布基本不变,对3种塔型在恒载和地震荷载作用下的受力进行了分析,认为该桥主塔采用钻石型塔型最优.在成桥恒载作用下,对不同塔高的主梁和塔身的内力、位移以及斜拉索索力数值对比分析,提出了采用最小弯曲能量调整索力的方法来优化主塔高度,认为该桥塔高适当降低为优.     

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。     

斜拉桥各构件校验系数的常值范围

针对目前规范中尚未明确斜拉桥结构的校验系数常值范围,提出斜拉桥结构状态评价应基于主梁、拉索、主塔3部分构件的校验系数进行;利用统计软件Minitab对各构件的校验系数样本进行分析计算,最后确定了斜拉桥结构的主梁构件、拉索构件及主塔构件各自校验系数的取值范围。研究结果表明：斜拉桥主梁构件的应变校验系数在0.60～1.00是合理取值范围,挠度校验系数在0.72～1.00是合理取值范围;拉索构件的索力校验系数在0.76～1.00是合理取值范围;主塔构件的应变校验系数在0.18～1.00是合理取值范围,偏位校验系数在0.47～1.00是合理取值范围。     

异型钢结构主塔斜拉桥的动力特性及地震响应分析

研究了某异型钢结构主塔斜拉桥的动力特性及地震响应.结合涡河三桥水滴形钢结构主塔斜拉桥的工程设计实例,采用大型有限元程序ANSYS建立整桥的等效梁索计算模型,研究了整桥的自振动力特性.选用ELCentro地震波输入,采用时程分析法对主塔进行了地震响应分析.结果表明:主梁、主塔的横桥向抗弯刚度较顺桥向小,主塔竖向刚度较大;在三向地震波激励下主塔的横桥向、顺桥向、竖向位移以及钢-混结合处的弯矩均能满足要求.研究结果为其抗震设计与施工提供了参考.     

红港大桥合理成桥状态及吊杆索力的确定

通过利用MIDAS建立空间结构模型,以结构的弯曲应变能最小作为目标函数来初定成桥状态,再以主梁成桥恒载弯矩可行域作为约束,综合考虑索力的均匀性以及主梁、拱肋的受力情况,适当调整索力,得到合理成桥状态.     

超高墩对山区三塔斜拉桥力学响应的影响

多塔斜拉桥是跨越宽阔水面和山谷的一种可行方案。然而,山区多塔斜拉桥的超高桥墩会改变全桥结构的整体刚度,使其力学响应有别于普通的多塔斜拉桥。为研究超高墩对三塔斜拉桥力学行为的影响程度,以某在建的超高墩三塔斜拉桥为例,首先确立了力学响应指标和计算方法,然后分析了桥墩高度、桥墩高差、主梁刚度和主塔刚度对塔顶位移、墩底弯矩、跨中挠度等结构响应的影响规律。结果表明:当桥墩高度增加时,车道荷载和温度荷载所引起的墩底附加弯矩会随之减小,而塔顶的纵向位移和主梁的跨中挠度随之增大;桥墩高差对桥墩的内力影响很大,高差较大时,矮墩会承受更多的弯矩;提高主塔刚度能够更有效的控制结构位移。     

不对称V型斜跨钢箱拱桥索力优化及控制

以某座不对称V型斜跨钢箱拱桥为工程背景,建立有限元模型,结合现有拱桥与斜拉桥合理成桥状况调索方法,采用刚性支承连续梁法、零位移法、刚性吊杆法和最小弯曲能量法这4种常规调索方法对此异型拱桥成桥吊杆索力进行初调,并采用影响矩阵法对索力进行优化,发现常规调索方法得到的成桥索力分布较不均匀,优化后能得到较为均匀的索力,并一定程度改善结构在成桥恒载状况下的变形及受力.考虑异型拱桥施工过程中吊杆张拉工序对结构受力的影响,采用4种不同的张拉工序,对比分析张拉过程中吊杆索力极值、主拱圈扭矩极值、平面内弯矩极值、平面外弯矩极值及平面外位移极值,发现采用方案一(即中间至两端错位张拉吊杆)为最合理的张拉工序,研究成果对异型拱桥的设计及施工均有一定的应用价值.     

三塔斜拉桥体系刚度改进措施分析

三塔斜拉桥结构体系的柔性相对于独塔和两塔斜拉桥的要大,在一侧活载作用下主梁和主塔中将产生很大的位移和弯矩,对整体结构不利。为了改善三塔斜拉桥结构体系的刚度,常有以下措施:增大主要构件的刚度;设置塔间加劲索;设置边跨辅助墩;边跨、中跨配重等。该文结合某三塔斜拉桥方案,分析了辅助墩和边跨配重对主梁、索塔的静力行为影响。     

大跨度斜拉桥纵桥向阻尼器减震措施研究

以某座大跨度斜拉桥为研究背景,采用非线性时程分析方法,对在主塔与主梁之间设置纵向阻尼器的减震措施进行研究,分析不同阻尼器参数对结构地震响应的影响规律,确定了一组较合适的阻尼器参数.研究结果表明:设置纵向阻尼器可有效减小大跨度斜拉桥的地震响应,阻尼器参数的选择需综合考虑结构主要构件的内力与位移地震响应变化规律,根据优化目标,进行参数优化分析,以达到理想的减震效果.     

大跨度三塔斜拉桥中跨合龙前后结构对比分析

大跨度三塔斜拉桥与以往常见的两塔斜拉桥相比在结构静力行为上有着较大的差异。文章结合某三塔斜拉桥运用大型有限元软件分析了其两中跨合龙前后主塔关键部位、主梁关键部位的应力和变形、每个主塔最外侧几根斜拉索索力的变化情况,以求了解大跨度三塔斜拉桥在中跨合龙前后结构的静力行为。     

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