斜拉桥索力优化实用方法_梁鹏
《斜拉桥索力优化》PPT课件
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无应力状态控制法确定施工索力
• 用单位力引起的无应力长度变化量把无应 力长度增量换算为张拉力的增量。
• 若斜拉索的用拔出量来调整，施工过程温 度与临时荷载影响可过滤。
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无应力状态控制法确定施工索力
• 1计算设计指定的成桥目标状态各斜拉索的无应力长度； • 2根据斜拉桥的实际施工过程，对结构进行分阶段的正装
• Ansys • （1）一阶最优化计算方法 • （2）施工索力和主梁预转折角 • （3）钢箱梁
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8 11 12
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南通
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苏州
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白沙沟大桥
半跨上部构造
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5X1420
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• 优化后的施工索力必须满足两方面的要求: 一是施 工力过不程超中 过结 规构 范的 规受定力; 二安是全成, 桥即后要能保满证足施合工理过成程桥中状应 态的要求。”
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• 成桥状态索力优化结果非唯一性，简单的某种方 法均有一定的局限性，不是任何时候都能取得较 理想的结果。
• 成桥状态（恒载，边界）一次落架的优化结果未 必是合理的结果，有必要考虑施工过程的配合， 应该考虑活载等效应。
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成桥索力计算的几个典型方法
• 最小能量法 把斜拉索，主梁，塔墩的抗拉压刚度全部改为无 穷大（差不多高个原来的4个数量级），抗弯刚度 不变。加上自重和二期恒载进行线形计算，得到 的索力就是最小能量法的索力。
• 影响矩阵法实现了对多种目标函数的统一, 克服了 单一目标函数优化的缺点, 可以用较小的计算量得 到较为理想的结果。
(完整版)斜拉桥施工索力张拉控制及优化
斜拉桥施工索力张拉控制及优化研究背景：随着经济和技术的发展，以及斜拉桥合理的结构形式，我国修建了大量的斜拉桥。
因此该类桥梁的施工控制就显得尤为重要。
国内外学者及工程技术人员对斜拉桥的施工控制进行了许多研究，提出了卡尔曼滤波法、最小二乘误差控制法、自适应控制法、无应力状态控制法等许多实用控制方法。
这些方法的实质都是基于对施工反馈数据的误差分析，通过计算和施工手段对结构的目标状态和施工的实施状态进行控制调整，达到对施工误差进行控制的目的。
施工控制的方法必须与各类斜拉桥设计、施工的特点相结合才能在确保结构安全及施工便捷的前提下切实可靠地实现控制的目标。
目前国内大多数斜拉桥的施工控制都是针对常规的混凝土斜拉桥进行的，其相应的控制方法也是针对常规混凝土斜拉桥的施工特点提出来的，本文着重阐述对于常规混凝土斜拉桥的施工控制过程中的索力张拉控制及优化方法。
斜拉索施工过程：斜拉索安装完毕，即进行张拉工作。
张拉前对千斤顶、油泵、油表进行编号、配套，张拉设备定期进行标定。
斜拉索正常状态按设计指令分2次张拉，第1次张拉按油表读数控制，张拉时4根索严格分级同步对称进行；第2次张拉是在监控利用频率法测完索力后，以斜拉索锚头拔出量进行精确控制。
施工监控包括对索力、应力、应变、线形、温度、主塔偏位的监控。
施工监控在凌晨气温相对稳定时进行，保证在凌晨5点前完成。
索力测试采用应变仪捕捉索自振频率，当测出索力误差超过2时，应对索力进行调整，直到满足要求。
索力调整完毕立即对应力、应变、线形、温度、主塔偏位进行测量。
可分阶段地进行张拉、调索。
在牵索挂篮悬浇时，在控制好挂篮底模标高后，在节段砼灌注过程中，当砼灌注至1/4、2/4、3/4，及砼灌注完后，均需进行调整索力及挂篮底模标高。
当主塔施工至与边跨合拢前、中跨合拢前和合拢后、二期恒载安装后均需按设计要求对全桥斜拉索进行统一检测调整，使全桥线型满足设计要求。
并在对每节段主梁悬浇进行监控时，对主梁最前端的5～6对拉索的索力进行测定，观察其变化幅度是否在设计范围内。
斜拉桥索力优化
斜拉桥索力优化斜拉桥索力优化斜拉桥成桥内力分布好坏是衡量设计优劣的重要标准之一，理想的成桥状态当属塔、梁在恒载作用下无弯矩或只有局部有弯矩，这种状态既可以减少收缩徐变影响、方便设计，又可以充分发挥各种材料的性能。
由于受到设计、施工中各种条件的限制，要求每座桥都满足零弯矩状态是不可能也不现实的，但无论怎样的斜拉桥，总能找到一组斜拉索力，它能使结构体系在恒载作用下，某种反应受力性能或用材指标的目标达到最优，求解这组索力就是斜拉桥成桥的索力优化问题。
1 斜拉桥索力优化实用方法目前资料中可查到的索力优化方法可归结为：指定受力状态的索力优化；无约束的索力优化和有约束的索力优化三大类。
1.1 指定受力状态的索力优化刚性支撑连续梁法是指成桥时斜拉桥主梁的恒载弯曲内力和刚性支撑连续梁的内力一致。
因此，可较容易的用连续梁支撑反力来确定斜拉桥索力。
零位移法是通过索力调整使成桥状态结构在恒载作用下，索梁交点位移为零。
对于满足支架上一次落架的斜拉桥体系，其结果和刚性支撑连续梁几乎一致（当轴向刚度→∞时）这两种方法用以确定主边跨对称的斜拉桥索力是有效的，但对于主、边跨不对称时，必将在塔中引起很大的不合理弯曲内力，失去了索力优化的意义。
1.2 索力无约束优化弯曲能量最小法是用结构的的弯曲余能作为目标函数。
弯矩最小法是以弯矩平方和作为目标函数。
这两种方法不能计入预应力索力影响，且只适用于恒载索力优化，计算时要改变结构的计算模式，比较麻烦。
1.3 有约束的索力优化用索量最小法是以斜拉桥索的用量(张拉力乘索长)作为目标函数，用关心截面内力、位移期望值范围作为约束条件。
运用这种方法，必须确定合理的约束方程，否则容易引出错误结果。
最大偏差最小法将可行域中的参量与期望值的偏差作为目标函数，使最大偏差达到最小。
这是一个隐约束优化问题，最后可变化为一个线性规划问题，这种方法既适用于成桥索力优化，也适用于施工中的索力调整优化。
1衡量斜拉桥受力性能的好坏一般并不能用单一的目标函数来表示，因此，才出现了以上各种索力优化法，他们都具有局限性。
斜拉桥索力张拉优化方法研究
总第３２０期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３２０ ２０２３第５期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．５Ｏｃｔ．２０２３ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２３．０５．０１２收稿日期：２０２３ ０５ ０５第一作者：蒲洁（１９９４－），男，硕士，助理工程师。
斜拉桥索力张拉优化方法研究蒲 洁 李 江 王天琪 雍正阳 巩海周（中建八局西南公司 成都 ６１００４１）摘 要 针对斜拉桥建设工期紧、二次调索工作量大、张拉工作耗时较长等问题，提出一种索力张拉优化方法。
该方法以主梁上、下缘应力和成桥索力为控制目标，通过对主梁施加临时配重的方式，将二次调索方案转化为一次张拉到位，用以加快施工进度，提高工作效率，实现工程按时通车。
以某矮塔斜拉桥为工程背景，通过施工阶段有限元仿真分析，对所提方法的可行性进行验算，结果表明，成桥索力和施工阶段主梁应力均可达到合理要求，验证了所提方法的可行性。
关键词 矮塔斜拉桥 斜拉索 一次张拉到位 临时配重中图分类号 Ｕ４４８．２７ Ｕ４４１ 斜拉索作为斜拉桥的重要构件，在布置过程中其不同张拉方式会对斜拉桥线形及受力造成较大影响，合理的张拉方式不仅可以降低成本，更能使斜拉桥具有更高的安全性［１ ３］。
目前，常用的斜拉索张拉方式主要分为２种：①一次张拉到位，②二次张拉到位。
大部分斜拉桥索力的张拉使用二次张拉到位的张拉方法［４］，此张拉方式不仅有利于保证桥梁结构悬臂施工阶段控制截面的受力要求，且在保证线形的基础上通过二次调索可使成桥索力和结构内力最大限度地接近理想成桥状态［５］。
但此种斜拉索索力张拉方式存在工作量大、施工周期较长的问题，对于有工期要求的项目不太适用。
斜拉索力一次张拉到位方法就是在施工阶段只进行一次索力张拉［６］，但是为了使桥梁成桥之后达到理想成桥状态，此种斜拉索张拉方式会提供较大的一次张拉索力，这种过大的索力，对于自重较轻的桥梁，可能会导致悬臂施工阶段主梁下缘出现较大拉应力，影响结构安全，且这种方法的主梁线形监控压力大，成桥线形往往较差。
浅谈桥梁工程中无背索斜拉桥索力优化
浅谈桥梁工程中无背索斜拉桥索力优化摘要：本文作者结合自己多年的实际工作经验，结合某桥主桥工程实例，介绍了无背索斜拉桥主塔混凝土浇筑及斜拉索张拉方案的一种优化方法，并就相关问题提出了自己的看法和意见，仅供参考。
关键词：桥梁；斜拉桥；索力；优化Abstract: in this paper the author, based on his years of practical experience, the combined with a main bridge engineering examples, this paper describes the main tower is cable stayed back concrete pouring and stay-cables zhang pulled a scheme optimization method, and the related problems with it views and opinions, is only for reference.Keywords: bridge; Cable-stayed bridge; Cable force; optimization斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。
常规的斜拉桥在桥塔两侧均有斜拉索，恒载作用下塔两侧斜拉索水平力可保持平衡，主塔仅在活载及附加荷载作用下承受一定的水平力及矩弯，而与常规斜拉桥不同，无背索斜拉桥仅有单侧索，桥塔的受力表现为在斜拉索索力及自身重力的作用下的悬索梁。
无背索斜拉桥是对常规斜拉桥造型的突破，无背索后倾的塔身形状表现出对相对纤细的桥面强大稳固支撑的力量感，给人醒目深刻的感受。
为了确保主塔处于良好的受力状态，无背索斜拉桥的塔身一般都设计成倾斜的，依靠塔身的自身重力矩来平衡斜拉索的倾覆力矩，因此组成了梁塔结构的平衡体系。
基于Matlab优化工具箱的斜拉桥索力优化实用方法
第22卷第6期森 林 工 程Vol 22No 62006年11月FORES T E NGINEERINGNov.,2006基于Matlab 优化工具箱的斜拉桥索力优化实用方法李 岩1,2,陈彦江1,盛洪飞1,孙 航1(1.哈尔滨工业大学,哈尔滨 150090; 2.黑龙江大学,哈尔滨 150086)摘 要:基于Matlab 优化工具箱,以结构内力和线形为控制条件,提出一种便于工程应用的斜拉桥索力优化实用方法。
将斜拉桥合理成桥索力的确定问题转化为有约束的二次规划问题,运用Matlab 优化工具进行求解,工程算例证明方法简单、有效,具有一定的工程实用价值。
关键词:斜拉桥;索力优化;二次规划;Matlab中图分类号:U448 27 文献标识码: 文章编号:1001-005X (2006)06-0035-03Practical Methods of Optim ization of C able Force for Cable -stayed Bridge Based on Matlab Optim ization Toolbox Li Yan (1.Harbin Institute of Technology,Harbin 150090; 2.Heilongjiang Universi ty,Harbin 150086),Chen Yanjiang,Sheng Hongfei,Sui Hang (Harbin Institute of Technology,Harbin 150090)Abstract :Based on the Matlab opti mization toolbox ,thi s paper used in ternal force and geometry as control condi tions,put forward a practical method of optimization of cable force for cable-stayed bridge.The problem of confirming the finished-stage cable force for cable -stayed bridge was turned into the problem of constrained quadratic programming.Then the problem was solved by M atlab opti mization toolbox.T he engineeri ng examples showed that the methods was simple,efficient and had practical values in engineering.Key words :cable-stayed brid ge;opti mization of cable force;quadratic program;Matlab收稿日期:2006-03-24第一作者简介:李 岩(1978-),男,黑龙江省依安人,博士研究生,研究方向:大跨桥梁动力性能研究。
(最新整理)斜拉桥的索力优化
(完整)斜拉桥的索力优化编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)斜拉桥的索力优化）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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斜拉桥索力优化简介一、斜拉桥的概况斜拉桥又称斜张桥，其上部结构由主梁、拉索和索塔三种构件组成.它是一种桥面系以加劲梁受弯或受压为主，支承体系以斜拉索受拉和主塔受压为主的桥梁。
斜拉索作为主梁和索塔的联系构件，将主梁荷载通过拉索的拉力传递到索塔上,同时还可以通过拉索的张拉对主梁施加体外预应力，拉索与主梁的结点可以视为主梁跨度内的若干弹性支承点,从而使主梁弯矩明显减小，主梁尺寸以及主梁重量也相应减小,大大改善了主梁的受力性能，显著提高了桥梁的跨越能力。
根据主梁所用建筑材料的不同，可将现代斜拉桥分为钢斜拉桥、混凝土斜拉桥、结合梁斜拉桥以及混合式斜拉桥等。
早期斜拉桥的主梁均为钢结构，其形式主要为双箱或单箱配以正交异性板。
随着技术进步，19世纪中期出现了第一座现代意义的混凝土斜拉桥,从此，混凝土斜拉桥进入了人们的视野.混凝土斜拉桥的主梁和索塔一般由混凝土材料构成,为了提高主梁和索塔的适用性能,主梁可以优先采用预应力混凝土主梁,索塔可以釆用钢结构劲性骨架加强或环向预应力结构.在密索体系混凝土斜拉桥中，拉索受拉,主塔和主梁以受压为主,可以充分利用钢丝或钢绞线优异的受拉能力和混凝土良好的受压能力，同时，斜拉索水平分力对主梁形成预压作用,提高了主梁的抗裂能力。
从设计方面看，既要考虑结构总体布置、结构体系选择的合理性,又要考虑釆用何种方法寻求成桥索力的最优解,还要考虑施工的便捷性、经济效益、社会效益以及美学功能等多种因素;从施工方面讲,既要确定合理的施工流程,设法寻求合理的施工初拉力,还要做好施工过程中施工参数的动态控制和调整等方面工作。
斜拉桥索力优化实用方法
斜拉桥索力优化实用方法
梁鹏;肖汝诚;张雪松
【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(031)011
【摘要】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.
【总页数】5页(P1270-1274)
【作者】梁鹏;肖汝诚;张雪松
【作者单位】同济大学,桥梁工程系,上海,200092;同济大学,桥梁工程系,上
海,200092;同济大学,桥梁工程系,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】U448.27
【相关文献】
1.基于Matlab优化工具箱的斜拉桥索力优化实用方法 [J], 李岩;陈彦江;盛洪飞;孙航
2.基于双策略改进遗传算法的斜塔斜拉桥索力优化分析 [J], 潘伟;郑凯锋;曾琼瑶
3.钢箱梁斜拉桥成桥索力优化分析 [J], 邬佳成;张潭潭
4.基于影响矩阵的斜拉桥成桥索力优化方法分析 [J], 阴文蔚
5.基于影响矩阵法的非对称斜拉桥索力优化分析 [J], 刘庭凯
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斜拉桥中主梁偏差处理和索力调整的方法
斜拉桥中主梁偏差处理和索力调整的方法
斜拉桥中主梁偏差处理和索力调整的方法一般有两种常用的方法：
第一种方法是一次张拉法即在施工过程中每一根斜拉索张拉至设计索力后不在重复张拉。
对于施工中出现的梁端桡度和塔顶水平位移偏差不用索力调整，或任其自由发展，或通过下一块件接缝转角进行调整，直至跨中合龙，其桡度的偏差采用压重方法强迫合龙。
一次张拉法简单易行，施工方便，但对构件要求较高。
因为对已完成的主梁标高和索力不予调整，主梁线性较难控制，跨中强迫合龙则扰乱了结构理想的恒载内力状态。
第二种方法是多次张拉法即在整个施工过程中对拉索进行分期分批张拉，使施工各阶段的内力较为合理，梁塔的受力sholi处于大致平衡状态，即梁塔仅承受zhouxiangli轴向力和数值不大的弯矩。
多次张拉法的主梁线形主要是通过斜拉索索力在一定范围内的调整而加以控制的。
斜拉桥索力优化方法综述
斜拉桥索力优化方法综述摘要：本文首先介绍斜拉桥索力优化的概念。
然后将斜拉桥索力优化基本方法按有约束和无约束两种范畴进行分类。
进而从数学、力学及工程应用角度分阐述斜拉桥索力优化方法的基本原理。
最后经过综合分析，找出各种索力优化基本方法之间的联系，为斜拉桥在具体数值分析及建造过程中提供指导和借鉴。
关键词：斜拉桥索力优化影响矩阵1 引言斜拉桥成桥状态恒载内力分布的好坏是衡量设计优劣的重要标准之一。
理想的成桥状态当属塔、梁在恒、活载作用下弯曲应力小且均匀的受力状态。
无论怎样的斜拉桥结构体系，总能找出一组斜拉索力，它能使结构在确定性荷载作用下，某种反映结构受力性能的目标达到最优。
求解这组最优索力，就是斜拉桥的索力优化。
2索力优化基本方法及原理斜拉桥是高次超静定结构，斜拉索索力具有可调性，故斜拉桥的设计中存在一个通过优化成桥索力来优化成桥内力的合理成桥受力状态确定问题，即选择一组最优的索力是斜拉桥设计的关键。
在给定目标下，已有的寻求最优索力状态分析方法归结起来可分为两大类：无约束索力优化法和有约束索力优化法。
2.1无约束索力优化法无约束索力优化法是设定某一目标，寻求一组索力来满足已设定的目标，此法仅关心反映受力性能的目标达到最优，而不关心索力的大小及分布。
无约束索力优化法主要包括：简支梁法、刚性支承连续梁法、零位移法、内力（或应力）平衡法、弯曲能量最小法及弯矩最小法。
（1）简支梁法简支梁法是选择一组合适的斜拉索初始张拉力，使主梁结构的恒载内力与主梁以斜拉索的锚固点为简支支承的简支梁内力一致。
这种方法简单易算，但与实际情况相差太远，一般不宜采用。
（2）刚性支承连续梁法刚性支承连续梁法以斜拉桥主梁在恒载作用下的弯曲内力呈刚性支承连续梁状态为优化目标，将主梁、索梁交点处模拟刚性支承进行结构分析，计算出各刚性支点反力，利用斜拉索索力的竖向分力与刚性支点反力相等的条件来确定最优索力。
（3）零位移法零位移法是以结构在恒载作用下主梁和斜拉索交点的节点位移为零作为优化目标。
斜拉桥索力优化实用方法
斜拉桥索力优化实用方法摘要：合理确定成桥索力是斜拉桥设计中一项十分重要的工作。
而目前设计实践中别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，提出一种斜拉桥戚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。
关键词：斜拉桥；索力优化；影响矩阵法引言：斜拉桥的结构体系一旦确定，其成桥受力状态主要由斜拉索的索力决定，可通过调整索力来改善结构的受力状态，这样采用优化计算方法，总能找到一组索力，在确定性荷载作用下，使反映某种受力性能的结构体系指标达到最优，对应的成桥状态就是对应目标下的合理成桥状态。
通过斜拉桥索力优化来获得成桥阶段合理内力和线形是斜拉桥结构分析计算的重要一步。
一、索力优化理论及评述国内外许多学者对斜拉桥索力优化问题进行了较多研究，归结起来可分为4大类：1、指定受力或位移状态的索力优化。
如刚性支承连续梁法和零位移法当主梁具有纵坡时，刚性支承连续梁法的计算结果不能使主梁弯矩真正达到刚性支承连续梁的相应值。
由于在主塔附近的一段距离内一般不布置斜拉索，按刚性支撑连续梁法确定索力使得靠近主塔的第一对索力很大，而第二对索力很小，甚至出现负值对于在满堂支架上一次现浇并张拉斜拉索的斜拉桥，零位移法与刚性支承连续梁法几乎一致，也会遇到相似的问题对于悬拼或悬浇结构，零位移法是没有意义的因为施工时粱的位移包括了刚体位移和粱体变形2个部分，前者可咀通过拼装方式进行调整，只有后者才与结构受力直接联系。
2、无约束的索力优化，如弯矩平方和最小法和弯曲能量最小法与弯矩平方和最小法相比，弯曲能量最小法可以反映抗弯刚度对弯矩的权效应。
3、有约束的索力优化，如用索量最小法用索量最小法将斜拉桥索的用量(张拉力×索长)作为目标函数，用关心截面内力、位移期望值范围作为约束条件使用这种方法，必须合理确定约束方程，否则容易引出索力明显不合理的结果目标函数仅考虑用索量不尽台理。
基于MIDAS的斜拉桥成桥索力优化方法
总第 １ ６ ５期
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｓ ＆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
１ ４ ９
基 于 ＭＩ Ｄ ＡＳ的斜 拉 桥成 桥 索 力优 化 方 法
李新 平 ，王 沸仁
（ 华 南理 工 大 学 土木 与 交通 学 院 ，广 东 广 州 ５ １ ０ ６ ４ １ ）
义关 键 位置 的弯 矩 范 围 ， 最后 通 过 影 响 矩 阵 法 求 出 需要 的索力 。一 般来 说 ， 这样 的结 果 都 不 如 用 弯 曲 应变 能 量为 目标 函数 的结 果合理 。
为斜 拉桥 主梁 的抗 弯截 面模 量 ； ｄ ｒ 、 截 面上 、 下缘 活载 最 大 应 力 ， 、
摘要 ： 介 绍 了 最 小 弯 曲应 变 能 法 、 弯矩 最 小法 、 影响矩 阵法、 弯矩 可 行 域 法 等 斜 拉 桥 成 桥 索 力 的优 化 方 法 ， 以及 这 几种 方 法在 ＭＩ Ｄ ＡＳ斜 拉 桥 成 桥 索力 优 化 中 的 实施 ； 提 出针 对 特 定 的 斜 拉 桥 主 梁形式， 可 以将 弯矩 可行 域 法 、 影 响 矩 阵法 、 最 小 弯 矩 法 或 最 小 弯 曲应 变 能 法 结 合 起 来 综 合 优 化 斜 拉 桥 的 成桥 索 力 。 关键 词 ： 桥 梁 ；斜拉 桥 ；索 力优 化 ；斜拉 索 ； ＭＩ Ｄ ＡＳ
主梁 位 移 的上下 限 及 主塔 位 移 的上 下 限 ， 也 可 以定
ｎ
ｒ
Ｍ ≤［ 一 一［ 。 ］ 一 ］ ｗ＝ ＝ ＝ Ｍ如
式中： Ｍ 为 斜 拉 桥 主 梁 的 弯 矩 （ 下 部受拉 为正） ； Ｎ 为主梁 轴 向力 （ 受 压 为 正） ； Ａ 为 斜 拉 桥 主 梁 的 截 面面 积 ； ［ ］ 为斜 拉桥 主梁 材料 的容许 拉 应力 ； Ｗ
无背索部分斜拉桥初始索力优化
， ｝ 蹶 ， ，
面无 背索预应力混凝土斜拉桥 ， 跨径组合 ：４ （７＋７ ）ｍ； 梁采用 ３ 桥 墩 梁 固结 、 主塔 与承 台固接 ， 承 台处 形成塔 、 、 在 墩 梁三体 合一整
其中 ，ＡＰ ，ＡＭ］ ［ ］ 别为索力影响矩 阵和各单 元杆端 体结构 ， ［ ］［ ，ＡＮ 分 梁体 采 用 单 箱 双 室 截 面 ， 点 梁 高 ４ｍ， 中梁 高 度 支 跨 弯矩 、 轴力影响矩阵 ， 即单位 力作 用下 的索 力 和各 单元 杆端 弯矩 ２２ｍ． １ ． 在 ５ｍ范 围内按直线 由 ４ｍ变 到 ２ ２ｍ， ． 翼缘悬臂 ３ｍ；
Ｃ（ ＝｛ ｝ ＡＤ ｛ 一［ ｚ） ＤＤ ＋［ ］ｚ｝ Ｄ一 ］ ； ≤０
１ 优化 模型 建立
１ １ 索 力影 响矩 阵 ．
以斜拉索 的初 始索力为变量 ， 取单位力 分别作用于结 构无 应
力状态的各斜拉索 ． 得到主梁各单元杆端力的影响矩阵 。设 ： ｝ ｛ 为斜拉索单位力列 阵； Ｐ｝ ｛ 为斜拉索索力列 阵；Ｍ ｝ ｛ 为结构各单 元
单元杆端轴力列 阵 ｛ ， ， ， ， ， ， ｝ ｏ … Ｔ 贝： ４ ｛ ＝｛ Ｄ ＋［ ］ｚ｝ Ｐ｝ Ｐ ｝ Ａｐ ｛ ｛ ｝ ＭＤ｝ Ａ ｛ Ｍ ＝｛ ＋［ Ｍ］ｚ｝ ｛ ＝｛ ｝ ＡＮ ｛ ｝ Ｎ｝ ＮＤ ＋［ ］ （） １ （） ２
（ ＝｝ 一 ｝ Ａ ］ ｝ Ｐ ］ ） 尸 ＋［ ｐ ｝ 一［ ｖ ；
关键词 ： 分斜拉桥 ， 部 影响 矩阵， 索力优化
中 图分 类 号 ： ４ ．７ Ｕ４ ８ ２ 文献标识码 ： Ａ
部分斜拉桥（ ａｔｌ ａ ｌ—ｓ ｙｄＢ ｄ ｅ 又称 矮塔 斜拉 桥 Ｐ ｒｉｌ Ｃ ｂｅ ｔ ｅ ｒ ｇ ） ａｙ ａ ｉ
大跨度斜拉桥索力优化方法研究
大跨度斜拉桥索力优化方法研究陈育廷（中铁长江交通设计集团有限公司/重庆市交通工程质量检测有限公司，重庆市400074）摘要：斜拉桥索力对斜拉桥的成桥状态有直接影响，索力的不同组合也影响着斜拉桥结构的力学行为。
斜拉桥索力的优化研究是大跨度斜拉桥设计工作与施工过程中的重要课题，可通过优化设计索力值调整或改善斜拉桥的成桥状态，使其接近理想成桥状态。
本文介绍几个常见的索力优化方法，并简要说明各索力优化方法的优缺点，总结出一种更复杂、更多元化的索力优化方法（综合法）。
同时结合工程实例，对比刚性支承连续梁法和综合法的索力优化结果，证明该法的合理性和可行性。
关键词：斜拉桥；索力优化；综合方法大跨度的桥型多选取斜拉桥，斜拉桥的基本构件包含主梁、桥塔、拉索3部分，其中拉索承担着竖向支撑主梁、分散主梁弯矩、增强跨越结构稳定的作用。
早在古代时期，斜拉桥已发展起来，初具雏形，如城门的吊桥、竹索桥等。
随着时间的推移，分析理论发展趋于成熟，高强材料被应用在桥梁建设中，施工技术和设施的极大进步，这催动着大跨度斜拉桥的建设日趋快速化、多元化、复杂化。
因此，本文聚焦于大跨度斜拉桥建设中常会考虑的索力优化问题，总结了近些年在优化大跨度斜跨桥索力方面的理论研究，同时结合工程实例建立有限元模型，对比综合法在大跨度桥梁优化索力问题上的实用性，以及该方法未来的发展趋势。
1大跨度斜拉桥的发展与特点斜拉桥最早被用在公路交通上，属于柔性结构。
铁路交通运输作为新的交通方式，因其载货量大、行驶速度快等特点而被广泛应用，铁路斜拉桥应提高结构整体刚度以保证列车的安全运行。
铁路斜拉桥的主梁采用钢桁梁，可提升其刚度和跨越能力，且不同桁高和桁宽的桁梁可满足斜拉桥对刚度和强度的需求。
如公铁两用斜拉桥的桁梁结构可布置双层桥面，以合理利用桥梁空间。
表1国内外钢桁梁斜拉桥序号桥名国家建成年份主跨(m)1柜石岛桥日本19874202岩黑岛桥日本19874203厄勒海峡大桥丹麦、瑞典2000490 4芜湖长江大桥中国2000312 5武汉天兴洲长江大桥中国2009504 6闵浦大桥中国2010708 7桂平郁江特大桥中国20112288重庆涪陵韩家沱长江特大桥中国2011432 9安庆长江铁路大桥中国201258010黄冈长江大桥中国201256711沪通长江大桥中国20191092在日本北陆新干线工程的建成之后，钢桁梁斜拉桥进入快速发展时期。
斜拉桥的受力分析与优化设计
斜拉桥的受力分析与优化设计斜拉桥作为一种现代桥梁结构形式，以其独特的造型和出色的跨越能力在交通工程中占据着重要的地位。
为了确保斜拉桥的安全性、稳定性和经济性，对其进行准确的受力分析和合理的优化设计至关重要。
一、斜拉桥的结构组成斜拉桥主要由索塔、主梁和斜拉索三大部分组成。
索塔是整个桥梁的支撑结构，承受着来自斜拉索和主梁的巨大竖向和水平荷载。
主梁通常采用钢梁或混凝土梁，负责承担车辆和行人的重量，并将荷载传递给斜拉索和索塔。
斜拉索则是连接索塔和主梁的关键部件，通过受拉来提供支撑力，使主梁能够跨越较大的距离。
二、斜拉桥的受力特点斜拉桥的受力情况较为复杂，其荷载主要包括自重、车辆荷载、风荷载、温度荷载等。
在这些荷载的作用下，斜拉桥的各个部分协同工作，共同承受和传递力。
索塔主要承受压力和弯矩。
由于斜拉索的拉力作用，索塔会产生较大的竖向压力。
同时，风荷载和主梁传递的水平力会使索塔产生弯矩，这就要求索塔具有足够的强度和稳定性来抵抗这些内力。
主梁在承受自重和车辆荷载的同时，还受到斜拉索的竖向分力和水平分力的作用。
竖向分力提供了主梁的支撑力，水平分力则对主梁产生轴向压力或拉力，影响主梁的受力状态。
斜拉索是受拉构件，其拉力的大小和方向取决于索塔和主梁的相对位置以及荷载的分布情况。
在荷载作用下，斜拉索的拉力会发生变化，从而影响整个桥梁的受力平衡。
三、斜拉桥的受力分析方法为了准确分析斜拉桥的受力情况，通常采用有限元分析方法。
这种方法将桥梁结构离散成若干个单元，通过建立数学模型来模拟桥梁在各种荷载作用下的响应。
在有限元分析中，需要确定桥梁的几何形状、材料特性、边界条件等参数。
通过计算，可以得到桥梁各个部分的内力、位移、应力等结果，从而评估桥梁的安全性和可靠性。
此外，还可以采用理论分析方法，如基于力学原理的解析计算。
但这种方法通常适用于简单的桥梁结构，对于复杂的斜拉桥，有限元分析方法更为准确和实用。
四、斜拉桥的优化设计优化设计的目标是在满足桥梁使用功能和安全性的前提下，使桥梁的造价最低、结构性能最优。
混合梁斜拉桥成桥索力优化综合法
混合梁斜拉桥成桥索力优化综合法混合梁斜拉桥是一种结构工程中常见的桥梁形式。
它通过梁和斜拉索的相互作用来承受桥面荷载，具有承载能力强、自重轻、构造稳定等优点。
而在混合梁斜拉桥施工完成后，如何进行索力优化是一个关键问题。
索力优化是指通过调整斜拉索的张力使得桥梁整体受力更加均匀、更加合理，进而提高桥梁的使用寿命和安全性能。
一般情况下，斜拉桥的索力分布是不均匀的，一些索力过大，一些索力过小，这会对桥梁的运行产生不利影响。
因此，采用综合法对梁和索力进行优化调整是非常必要的。
混合梁斜拉桥的索力优化主要包括三个方面：斜拉索张力的合理分配、桥梁的刚度平衡和桥面横向刚度的增加。
首先，斜拉索张力的合理分配是索力优化的首要任务。
斜拉索是桥梁的主要受力构件，它对桥梁的承载能力和稳定性起着决定性作用。
因此，在施工完成后，根据实际情况，对斜拉索的张力进行调整是非常重要的。
一种常见的方法是通过应力监测系统对每个索力进行实时监测，并通过调整钢绞线长度或者改变张拉力的方式来实现张力的均衡分配。
其次，桥梁的刚度平衡也是索力优化的重要问题。
刚度平衡是指桥梁在荷载作用下，各个部位的变形和转动能够协调一致，不会出现局部过度变形的情况。
刚度平衡的好坏直接影响着桥梁的安全性和使用寿命。
为了实现刚度平衡，可以通过调整桥梁的结构形式、增加支座的刚度等方法来实现。
最后，桥面横向刚度的增加也是索力优化的重要手段之一。
在混合梁斜拉桥中，桥面的横向刚度决定了斜拉索的受力情况和桥梁的整体稳定性。
为了增加桥面的横向刚度，可以采用悬臂梁或者加设横向联结构件的方法。
这些方法可以有效地提高桥面的刚度，减小斜拉索的受力差异。
综上所述，混合梁斜拉桥的索力优化综合法是通过合理分配斜拉索的张力、实现桥梁的刚度平衡和增加桥面的横向刚度来提高桥梁的使用寿命和安全性能。
在实际工程中，我们需要根据桥梁的具体情况和要求来选择合适的优化方法，并结合现代技术手段进行实施。
通过科学合理的索力优化，可以使混合梁斜拉桥发挥其优势，为人们的出行提供更加安全、高效的通道。
斜拉桥的索力优化策略
浅析斜拉桥的索力优化策略摘要：斜拉桥以其结构新颖和跨越能力大等优势逐渐成为现代桥梁工程建设当中最具有竞争力、发展最为迅速的一种新型桥梁，斜拉桥的索力优化，可以根据不同的研究内容，分成施工索力的优化和成桥索力的优化两种主要形式，成桥索力的计算主要是采用刚性支承的连续梁法、弯曲能量最小法、零位移法来计算成桥索力，本文主要通过对索力优化的方法进行分析，并对成桥索力的计算及优化策略进行了相关阐述。
关键词：斜拉桥；索力优化、策略近几年来，随着社会主义现代化建设的不断进步，我国的现代桥梁工程建设也取得了很大的进步，斜拉桥以其结构新颖和跨越能力大等优势逐渐成为现代桥梁工程建设当中最具有竞争力、发展最为迅速的一种新型桥梁，从设计的角度来进行分析，可以得知成桥恒载内力的分布如何是桥梁结构在长期运营过程中保证其质量的关键部分所在，成桥的状态合理指的就是斜拉桥的索、梁、塔等构件在活载、恒载作用下做能承受的最小的受力状态。
1 关于索力优化的方法分析根据研究对象所处的不同状态又可以将成桥的索力优化分为设计阶段的索力优化以及设计好但是还未参与施工的成桥索力优化和已经参与运营的成桥索力优化几种不同的类型，同样的，施工索力优化又可以分为纠正施工误差的索力优化和为了达到成桥索力的合理性而进行的索力优化。
针对设计阶段的斜拉桥的索力优化，到目前为止，国内外已经有很多学者对此进行了深入的研究，具体可以分为以下几种类型。
1、刚性支承连续梁法。
所谓的刚性支承连续梁法，是被指定的受力状态的优化方法中的重要代表，这种方法主要是将处于斜拉桥恒载作用下的斜拉桥主梁的呈刚性支承连续梁状态作为优化的目标，利用斜拉索力中的竖向分力和刚性支点的相等反力条件来确定最优索力，并且对减小对成桥内力造成的影响具有一定的作用。
2、索力无约束优化法。
索力无约束优化法有内力平衡法和弯曲能量最小法两种主要方式，所谓的弯曲能量最小法指的就是将结构的弯曲能力作为一个目标函数，将结构作为内力平衡法的主要研究对象，并按照内力平衡的原则得到一个较为合理的斜拉索索力。
斜拉桥施工阶段索力确定的优化方法
作者简介 ：杜蓬娟 （９ ３ ，女 ，山西夏县人 ，大连 民族学院土木建筑工程学 院讲师 ，博士 ． １７ 一） 研究方 向 ：大跨 度桥梁施工控制理论 ．
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２０ ０ ６年 第 ５期 （ 第 ３ 总 － ４
９ ｌ 月 ５日出版
想 成桥线 形 ． 对该 问题 的描述 可 以看 出 ，理想 从 成 桥索力 和理 想成桥 线形 是施工 控制 的 目标 ，而 结 构安全 是约束 条件 ，索 力是 施工控 制 中的调 整 量 ． 建 立 施 工 控 制 的数 学 模 型 中， 目标 有 多 在 个 ，约束 条件也 有多 个 ，属 于 多 目标 多约束 的优
（． １ 大连 民族 学 院 土木 建 筑工程 学 院，辽 宁 大连 １６ ０ ； １６ ５ ２ 大连 理 工大学 桥 梁研 究所 ，辽 宁 大连 １６ ２ ） ． １０４
摘 要 ：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 ． 关键词 ：斜拉桥 ； 工控制 ；优化方法 施
中 图分 类 号 ：Ｕ ４ ．７ ４ ８２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ —３５ （０６ ５ ００ ４ ０９ １Ｘ ２０ ）０ —０２ —０
斜 拉 桥 属 高次 超 静 定 结构 ，在施 工 阶段 随
着斜拉桥结构体系和荷载状态的不断变化 ，结构
内力 和线 形也 在不 断变化 ． 因此 ，需对 斜拉 桥 的