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。     

基于影响矩阵法的钢斜拉桥二次调索

针对钢箱梁斜拉桥成桥阶段二次索力调整,推导了基于关心截面处索力调整的影响矩阵法,并结合准确的有限元模型对相关工程案例进行调值计算和实测参数对比验证。该方法基于成桥索力误差调整阶段线性假定条件下的单位荷载法求解索力优化的影响矩阵,并求解了调索方案下的索力施调向量。研究表明,文章提出的索力调整方案能满足索力优化目标的基本要求,可作为施工监控的首选方案。     

基于影响矩阵法的系杆拱二次调索施工监控研究

以某118m下承式钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,利用MIDAS/CIVIL桥梁工程软件计算吊杆的相互影响矩阵。同时运用MATLAB软件求解影响矩阵方程,得到二次调索的吊杆力施调量,施工监控中成桥主梁应力和线形状态良好。该方法快捷准确,可极大减小监控计算工作量,可为其他同类系杆拱桥的施工监控的二次调索计算提供参考。     

频率法索力计算误差分析及实用计算公式

拉索作为索类桥梁的主要传力构件,其索力的精确分析对桥梁的安全性能评估尤为重要.通过建立拉索的ANAYS有限元模型,模拟考虑边界条件、垂度效应、斜度效应等实际情况.将有限元结果与弦理论公式计算结果进行对比,详细分析了三种因素对频率法测试索力的计算精度的影响.基于有限元分析结果,对弦理论公式进行边界条件以及垂度因素的修正,得到计算简便且意义明确的索力计算公式.最后通过与6种较成功的索力计算公式进行对比,证明该公式有良好的精度,有一定的工程价值和意义.     

某无背索部分斜拉桥斜拉索索力控制研究

无背索部分斜拉桥中的斜拉索不但是一种造型,更是改善桥梁线形和调节主梁受力分布的关键构件,在施工过程中其索力的施加顺序和大小都需按照一定的程序进行,这样才能保证成桥之前梁体内力分布合理、成桥后索力施加得充分且不超限.借助于有限元软件对某无背索斜拉桥的斜拉索受力状况进行研究分析,以得到斜拉索在实际工程中的受力状态和分布规律,并用环境随机振动频率法进行索力的测量,从而控制索力的精确张拉和调整.     

考虑刚度及铰支边界条件的短索索力求解方法

针对基于弦振动理论建立的铰支边界条件下拉索索力计算公式在实际工程应用中存在的问题,提出了基于频率分解的索力计算方法.通过分析拉索索力、抗弯刚度、固有频率之间的关系,将拉索实际振动频率的平方分解为抗弯刚度为零时拉索振动频率的平方,与拉索索力为零时拉索振动频率的平方之和,进而建立起拉索实际振动频率与频阶平方之间的二次多项式;采用最小二乘法拟合出多项式系数从而同时求出拉索的索力与抗弯刚度.通过模型计算索力与加载索力的分析比较,验证了提出的频率分解法求索力的实用可靠性.     

有限差分法在斜拉索张力振动测试识别中的应用

振动法测量斜拉索张力需要准确描述索力与自振频率的关系，考虑斜拉索边界条件、抗弯刚度和垂度的影响，使用有限差分法将斜拉索的静力平衡方程和自由振动方程离散，通过求解特征值问题建立了索力与振动频率的关系；然后将计算得到的模态频率与测试得到的模态频率比较，通过修正拉索张力计算值使计算频率与实测频率误差最小，最后修正的拉索张力则为斜拉索实际张力．通过对实际工程的测试结果分析表明，本文方法具有准确、实用的特点，可有效提高振动法测量斜拉索张力的精度。     

基于影响矩阵及粒子群算法的斜拉桥自动调索

给出一种基于影响矩阵法和粒子群智能优化算法的调索计算方案,能够针对斜拉桥有限元分析或者施工监控索力计算问题实现自动化的索力调整,以替代冗余反复的计算工作.利用编制的程序,对某斜拉桥有限元模型的索力进行了自动调索,结果表明,该方案可以快速地获得合理的群索初始拉力,并使得相对误差控制在2％以内.该自动调索方法为斜拉桥建模分析和施工监控索力计算提供了一种新的高效解决思路.     

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.     

基于最小方差法的抗弯刚度与频率阶次对索力的影响分析

针对基于弦振动理论建立的铰支边界条件下拉索索力计算公式在实际工程应用中存在的问题,提出了基于最小方差的索力计算方法。通过估算确定EI的变化范围,根据实测的拉索频率值,利用索力计算公式算得对应的索力值和索力平均值。用方差σ2来描述索力值之间差异程度,当方差σ2最小时,对应的EI值为最真实的抗弯刚度,而索力平均值即为所求索力。设计了室内拉索试验模型,讨论了抗弯刚度与频率选取阶数对索力的影响,并进行了 42 种工况的试验,通过计算索力与加载索力的分析比较,验证了本文提出的最小方差法求索力的实用可靠性。     

索力调整中影响矩阵在MIDAS/CIVIL中的实现

本文以一座提篮式系杆拱桥为工程背景研究索力调整中影响矩阵在桥梁专业软件中的实现方法。采用桥梁专用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥空间模型,模型中索单元用桁架单元模拟,详细列出了索力调整中影响矩阵求解过程。该方法快捷、方便,并且满足精度要求,对实际工程中的索力调整具有现实指导意义。     

浅谈红枫湖特大桥索力调整的体会

介绍红枫湖特大桥为两侧不对称的双索面预应力混凝土斜拉桥,通过对大桥主梁标高实测数据和大桥通车一年半以来的主梁混凝土徐变变形分析,业主、设计、监控等单位对本桥进行索力调整。本次斜拉索的索力调整工作是在大桥完全正常通车情况下完成的。     

钢管混凝土拱桥扣索一次张拉索力优化改进算法

为避免施工中反复调索的繁琐工作,同时保证钢拱肋松索成拱后线形满足期望要求,基于零阶优化法,运用大型有限元分析软件ANSYS,开展钢管拱肋扣索一次张拉索力优化研究. 提出基于扣索内力法确定索力迭代初值并在各迭代子步中对程序自动搜索值进行宏观调整的改进算法. 算例表明：改进算法可提高迭代效率和计算精度,按优化出的索力和预抬量进行施工控制,钢拱肋松索成拱线形与设计值吻合良好,克服了传统力学法调索中存在的较大马鞍形变形问题.     

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.     

基于影响矩阵法的无应力状态法调索实践

文章以某系杆拱桥为工程背景,将影响矩阵法与无应力状态法相结合,探索其在工程实践中的应用.以设计吊杆内力为成桥目标,采用影响矩阵法计算合理吊杆张拉力值,以此为基础计算调索前后吊杆的无应力长度变化量,用来指导施工过程中的二次调索,让桥梁达到合理设计成桥状态.结果 表明:运用影响矩阵法与无应力状态法相结合的调索方式能够达到设...     

基于频率法的单索玻璃幕墙索力模拟分析

为研究频率法在单索玻璃幕墙拉索索力监测中的准确性,基于某单索玻璃幕墙索力监测项目,采用有限元软件ANSYS建立幕墙拉索在不同边界条件下的振动模型,分析模拟频率与实测频率之间的关系,结果表明：幕墙拉索的边界条件更接近两端固支,并且短索更明显;高阶频率（n=3~6）较低阶频率（n=1~2）更稳定。将幕墙拉索的实测频率与边界条件为两端固支的模拟频率（n=3~6）进行比对,得到弦理论公式的频率修正系数为0.968,提出索力修正计算公式,其适用于长细比在270~340之间的单索玻璃幕墙拉索。采用弓式测力计法对修正公式进行验证,索力相对误差为-5.4%,表明该修正公式能有效提高索力计算精度。     

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.     

某桥斜拉索施工技术研讨

随着桥梁设计和施工技术的不断发展,斜拉桥作为一种优秀的桥型得到了广泛应用,而斜拉索的施工在斜拉桥的建造过程中占有欲足轻重的作用,直接影响到桥梁施工工期以及成桥质量。结合阿深高速开封黄河大桥斜拉索施工实例,就该桥斜拉索的特点以及斜拉索加工、安装、张拉、索力调整等一系列施工技术关键措施作较为详细地介绍,为类似斜拉桥的挂索施工提供参考经验。     

斜拉桥索力优化实用方法

合理确定成桥索力是斜拉桥设计中一项十分重要的工作,而目前设计实践中对此存在不同认识.对现有斜拉桥索力优化理论进行评述,认为索力优化的影响矩阵法在理论上最为完善.为便于在设计实践中推广,基于索力优化的影响矩阵法原理,提出一种斜拉桥成桥索力优化的实用方法,并从理论上加以证明,实践上得到检验.实用方法可以方便地进行斜拉桥成桥索力优化,并能实现多种优化方案比选,尤其适用于初步设计阶段.     

斜拉桥面内竖向固有振动模型及特性影响的有限差分分析

为研究精确且方便的斜拉桥面内竖向模态频率及振型计算方法,建立了用于模拟斜拉桥面内竖向固有振动行为的主梁集中质量参数体系动力学模型. 该模型考虑了拉索对主梁的竖向弹性支承作用及对主梁不同截面的水平索力投影,通过引入微梁段两侧剪力以模拟主梁弯曲刚度、拉索间运动耦合作用. 基于微梁段间的弯矩平衡和有限差分法,得到了不同体系斜拉桥面内竖向固有振动的频率方程和振型函数,编制了求解程序. 通过分别代入相关研究中算例参数、某斜拉桥参数并对比模态参数理论计算结果、实测频率值,验证了本文建模方法及公式的精确度、适用性. 参数分析结果表明：斜拉桥低阶面内竖向频率受主梁轴力影响较大,轴力增大后会发生低阶频率的跃迁现象;发生断索对各阶频率值的影响效应与拉索锚固处主梁质点的对应阶次振型参与系数相关.