矮塔斜拉桥合理设计状态及动力特性研究
某铁路矮塔斜拉桥施工阶段动力特性及地震响应分析
某铁路矮塔斜拉桥施工阶段动力特性及地震响应分析某铁路矮塔斜拉桥施工阶段动力特性及地震响应分析摘要：某铁路矮塔斜拉桥作为重要的交通工程，其施工阶段动力特性和地震响应分析至关重要。
本文通过数值模拟方法，分析了某铁路矮塔斜拉桥在施工阶段的动力特性和地震响应，对其结构的安全性进行评估，并提出了相应的加固措施。
研究结果表明，在施工阶段，桥梁的固有频率发生了明显的变化，地震响应的幅值也有所增加。
优化桥梁的结构设计以及加强施工阶段的地震监测和控制措施，有助于提高桥梁的安全性和稳定性。
关键词：铁路矮塔斜拉桥；施工阶段；动力特性；地震响应；加固措施1. 引言近年来，我国的铁路建设不断推进，矮塔斜拉桥作为一种被广泛使用的桥梁结构，由于其自重轻、自振周期长、施工方便等优点，被广泛用于高速铁路的建设中。
然而，在施工阶段，由于桥梁结构尚未完成，往往会面临诸多安全隐患，特别是在地震频发的地区，施工期地震响应的研究显得尤为重要。
因此，针对某铁路矮塔斜拉桥的施工阶段动力特性和地震响应进行分析，对提高其安全性具有重要的意义。
2. 研究方法本文采用数值模拟方法，通过有限元分析软件对某铁路矮塔斜拉桥在施工阶段的动力特性和地震响应进行了分析。
首先，利用桥梁的结构参数建立了有限元模型，并进行了验证。
然后，在施工阶段引入施工荷载和地震荷载，并进行模拟分析。
最后，对模拟结果进行分析和讨论，提出相应的加固措施。
3. 施工阶段动力特性分析在施工阶段，桥梁的自振频率会受到施工荷载影响而发生变化。
本文通过数值模拟方法计算出了某铁路矮塔斜拉桥在不同施工阶段的固有频率，并进行了分析。
研究结果表明，随着施工的进行，桥梁的固有频率逐渐增大，桥梁结构的动力特性也发生了明显的变化。
4. 地震响应分析在地震频发的地区，施工阶段的桥梁结构也面临着地震的威胁。
本文采用数值模拟方法，分析了某铁路矮塔斜拉桥在不同地震动力荷载作用下的地震响应，并进行了分析。
研究结果表明，地震活动对桥梁的位移和应力产生了较大影响，地震响应的幅值也有所增加。
矮塔斜拉桥的设计
V ol121 N o14公 路 交 通 科 技2004年4月JOURNA L OF HIGHWAY AND TRANSPORT ATION RESEARCH AND DEVE LOPMENT 文章编号:1002Ο0268(2004)04Ο0066Ο03矮塔斜拉桥的设计何新平(山西省交通规划勘察设计院,山西 太原 030012)摘要:矮塔斜拉桥是介于梁式桥和斜拉桥之间的一种桥型,其适用跨度也介于梁式桥和斜拉桥之间。
本文结合离石高架桥主桥的设计情况,浅析PC部分斜拉桥的桥型特点、受力特性及设计要点。
山西离石高架桥主桥为双塔单索面三跨连续部分斜拉预应力混凝土箱梁桥,主桥孔跨为85+135+85m,采用塔梁固结、塔梁与墩分离,墩顶设支座的结构形式。
关键词:矮塔斜拉桥;结构设计;力学分析中图分类号:U4921431 文献标识码:ADe sign of Low Tower CableΟstayed BridgeHE XinΟping(The C ommunications Survey&Design Institute of Shanxi Province,Shanxi T aiyuan 030012,China)Abstract:Low tower cableΟstayed bridge is one type of bridge between girder bridge and cableΟstayed bridge,and its suitable span is als o between girder bridge and cableΟstayed bridge1Based on the design conditions of the main frame of Lishi viaduct,the characteristics of bridge type,force principle and design gist of the PC Part of the cableΟstayed bridge are simply analyzed1Lishi Viaduct Bridge is a3Οspan partially cableΟstayed prestressed concrete box girder bridge with tw o towers and singleΟcableΟplane1S pans are attributed as85+ 135+85m,the structure type of cons olidated towerΟgirder,separated towerΟgirder and pier and top pier m outed supports is used1K ey words:Low tower CableΟstayed bridge;S tructure design;Mechanics analysis0 概述矮塔斜拉桥又称部分斜拉桥,为一种新兴的桥型结构,国外近10年内已修建了20余座此类桥梁。
津保铁路矮塔斜拉桥的动力特性
面４ ． ８ ｍ，塔柱不设横向联系．斜拉索横向为双索面 布置，立面为半扇形布置 ，每个索塔设 ８ 对斜拉索 ， 塔上索距 ０ ． ７ ｍ， 梁上索距 ６ ｍ． 桥梁立面布置如图 １
所示 ．
１ 工 程 概 况
矮塔斜拉桥是 近年来被广泛采用 的桥梁结构形
式 ，又被 称 为部分 斜拉 桥 ．无 论是 在设 计 方面 还是 施
外 环 ，设计行车时速 １ ６ ０ ｋ ｍ／ ｈ ．主桥为跨度 （ ８ ４ ＋
工方面 ， 它都具有诸多优点， 因此越来越受到广大工
程 师 的 认 可 ． 近些 年 矮 塔 斜 拉桥 在 中 国发 展较 为迅
津保 铁 路 矮 塔 斜 拉 桥 的 动 力特 性
刘志 臣
（ 中铁六局集 团天津铁 路建设 有限公司 ，天津 ３ ０ ０ ２ ３ ２ ）
摘要 ：以津保铁路 矮塔 斜拉 桥为例 ，应用 大型有限元软件 Ｍｉ ｄ ａ ｓ ／ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ 对该桥建 立全桥模型 ，采
用子空间迭代法对其进行动 力分析 ，得 出该桥 的 自振频率和振型 ，并讨论 了边界条件对其动力特
天津 城 市建 设学 院学 报 刘志臣：津保铁路矮塔斜拉桥的动力特性
・ ｌ ｌ １・
采用箱形截面的形式有很 大关 系，使结 构具备较好 的横 向刚度 ．这 一 结 果说 明该 桥 的横 向 刚度 及 扭 转 刚度均较大 ，符合矮塔斜拉桥的一般特点．
４ 动力特性 的影 响因素
（ ｄ）４阶 振 型 （ 主 梁 竖 弯 ＋塔 柱 纵 弯 ）
振 型 中结 构 的 变形 主要 是 集 中在 顺 桥 向 ，这 与 主 梁
单索面矮塔斜拉桥的动力特征参数研究答辩
振动与冲击第25卷第6期JOURNAL OF V I B RATI O N AND SHOCKVol .25No .62006单索面矮塔斜拉桥的动力特征参数研究甘肃省自然科学基金资助项目(3ZS042-B25-032;兰州交通大学“青蓝”人才工程基金计划资助收稿日期:2005-09-21修改稿收到日期:2005-11-23第一作者蔺鹏臻男,博士生,讲师,1977年生蔺鹏臻周世军刘凤奎张元海(兰州交通大学土木学院,兰州730070摘要结合小西湖双塔三跨单索面矮塔斜拉桥地震荷载作用下的结构动力反应,引入“斜拉索动力荷载效应影响度”的概念定量分析了矮塔斜拉桥斜拉索在地震荷载下的实质作用,并据此提炼出能综合反映矮塔斜拉桥结构动力特征的参数———“矮塔斜拉桥动力特征参数”;用“斜拉索动力荷载效应影响度”与“矮塔斜拉桥动力特征参数”的相关性定量描述矮塔斜拉桥的动力特点,对进一步认识矮塔斜拉桥的动力性能有一定的参考意义。
关键词:矮塔斜拉桥,斜拉桥,荷载效应,特征参数,动力性能中图分类号:U448.27文献标识码:A0引言矮塔斜拉桥是由法国Jacques M athivat 教授于1988年建议的,称为Extradossed bridge [1]。
该桥型是从体外预应力桥发展而来的,在日本称为“ - ”PC 桥,在中国有人称其为“部分斜拉桥”[2,3]。
继芜湖长江大桥之后,矮塔斜拉桥已作为一种新型的结构体系,在国内得到了较好的应用,在修建的矮塔斜拉桥中,混凝土矮塔斜拉桥以单索面居多。
目前,人们只是通过“塔矮、梁刚、索集中”[2,3]定性地描述矮塔斜拉桥的特点。
目前一般没有对矮塔斜拉桥和普通斜拉桥在设计理论上区分。
笔者曾和导师通过分析矮塔斜拉桥在活载作用下的结构反应,提出了能够反映矮塔斜拉桥静力结构特性的“矮塔斜拉桥特征参数”,较好地反映了矮塔斜拉桥斜拉索在静力荷载作用下的实质性作用[4,5]。
本文结合小西湖双塔三跨斜拉桥地震荷载作用下的结构反应,引入“斜拉索动力荷载效应影响度”的概念定量分析了矮塔斜拉桥斜拉索在地震荷载下的实质作用,并据此提炼出能综合反映矮塔斜拉桥结构动力特征的参数———“矮塔斜拉桥动力特征参数”;用“斜拉索动力荷载效应影响度”与“矮塔斜拉桥动力特征参数”的相关性定量描述矮塔斜拉桥的动力特点,对进一步认识矮塔斜拉桥的动力性能有一定的参考意义。
预应力混凝土矮塔斜拉桥设计研究
China Highway111预应力混凝土矮塔斜拉桥设计研究文/重庆交建工程勘察设计有限公司 皇甫全显 敖建辉矮塔斜拉桥通常也被称为部分斜拉桥, 其雏形是反拱形梁桥，由于这种桥型具有索塔高度比较低的特点，所以在国内有的文章又把这种桥称作是矮塔斜拉桥，这种桥型介于斜拉桥和连续梁（刚构）桥两者间，其在结构性能以及经济指标上都有着相当良好的表现，在近几年发展非常迅速。
矮塔斜拉桥最初起源于国外，由Christian Menn 设计并在1981年建造的Ganter 大桥，是矮塔斜拉桥最初出现的形式，甘特大桥为其后矮塔斜拉桥的出现奠定了基础。
继甘特大桥之后，美国、墨西哥、葡萄牙等国家也建造了此种形式的桥梁。
世界上第一座矮塔斜拉桥是1994年在日本的建造小田原港桥，而后这种桥型在日本迅速发展。
我国在矮塔斜拉桥领域之中的第一次应用是2000年8月竣工通车的芜湖长江公铁两用大桥，其主梁使用的是连续桁组合梁，这也是世界上首次采用这种主梁结构。
修建于2001年的福州漳州战备桥，是国内的第一座属于预应力混凝土矮塔斜拉桥。
随后，矮塔斜拉桥在我国得到了快速地推广。
随着矮塔斜拉桥不断地在国内修建，所积累的工程经验和教训都为这种桥型在我国的发展打下了较好的基础。
本桥为预应力混凝土梁矮塔斜拉桥公路桥，汽车荷载等级为公路一级，双向六车道，无人行道。
只考虑系统升温和降温（±20℃），不考虑梯度温差。
设计内容为桥式方案拟定、预应力筋估算、斜拉索索力确定及进行桥梁检算。
结构设计结合设计要求、设计指标及同类已建桥梁的设计经验，本桥采用的设计方案为图1所示。
材料三种混凝土材料C60、C50和C40分别用于主梁、索塔和桥墩。
纵向及横向预应力筋均使用的是高强度的低松弛钢绞线，其单根公称直径为Φs15.24，标准强度1860MPa，竖向预应力筋为Φ32精轧螺纹钢筋，标准强度为750Mpa。
纵向预应力采用OVM15型锚具，竖向预应力采用YGM 锚具，预应力管道均按塑料波纹管成孔设计。
矮塔斜拉桥方案设计论文
矮塔斜拉桥方案设计论文由于缆索在斜拉桥设计中所起的关键作用，使得斜拉桥的设计和建造具有很大的难度和复杂性。
本文以矮塔斜拉桥的设计为研究对象，探讨了其方案设计的一些关键内容和技术细节，并且对相关方面做了详细阐述。
1. 研究背景矮塔斜拉桥是斜拉桥的一种，由于它的塔比其他类型的斜拉桥要矮一些，因此它显得更为优秀。
然而，由于缆索在斜拉桥设计中起到了主要的作用，矮塔斜拉桥的设计与建设对于工程师和建筑师来说都是很大的挑战。
因此，我们需要研究其方案设计的一些关键问题，探索一些有效的技术细节，以确保其设计和建造的有效性。
2. 方案设计内容2.1 塔的选择对于矮塔斜拉桥，选择合适的塔是十分关键的。
一般情况下，矮塔斜拉桥的塔高应该控制在200米以下，选择一种合适的塔型是很关键的。
一般来说，单流形斜拉桥、双流形斜拉桥、正十二面体斜拉桥和倒八字型斜拉桥都可以作为塔的选择。
然而，不同的塔型在负荷、外形和构造方面都有所不同，需根据实际情况进行权衡。
2.2 缆索的设计缆索是斜拉桥中起关键作用的部分，对于矮塔斜拉桥而言也不例外。
设计一条适合矮塔斜拉桥的缆索需要考虑以下几个因素：首先，需要考虑缆索的强度和耐久度，在这方面，高强度钢材是一个比较好的选择。
其次，还需要考虑缆索的布局和数量，这是与桥型有关的，一般来说，矮塔斜拉桥需要多根缆索。
最后，缆索还需要考虑其张力和长度的计算，这需要进行较为复杂的数学模拟和计算。
2.3 桥面的设计矮塔斜拉桥的桥面是由悬挂在缆索上的桁架结构组成，这使得桥面的构造设计成为很大的挑战。
对于桥面的设计，需要考虑以下几个因素：首先，需要考虑桥面的荷载和强度，以确保其承载能力可以抵御各种不同的荷载和外力。
其次，也需要考虑桥面的舒适性，以尽可能减少桥上的震动和摇摆。
最后，桥面的造型要优美大方，与塔和缆索相互协调。
3. 技术细节在矮塔斜拉桥的设计和建造中还有许多具体的技术细节需要考虑，以下列举了一些常见的问题：3.1 塔的接地方式：由于矮塔斜拉桥的塔比其他类型的斜拉桥要矮，因此其受力方式也有所不同。
双索面宽幅矮塔斜拉桥的动力特性及地震反应研究的开题报告
双索面宽幅矮塔斜拉桥的动力特性及地震反应研究的开题
报告
题目：双索面宽幅矮塔斜拉桥的动力特性及地震反应研究
作者：XXX
导师：XXX
摘要：
双索面宽幅矮塔斜拉桥是一种新型的桥梁结构，具有结构简单、造价低廉、适用范围广等优点。
然而，由于该结构的动力特性和地震反应尚未得到深入研究，因此无
法准确评估其在各种工况下的运行安全性，未来的研究将采用动力分析和地震反应模
拟的方法，探讨双索面宽幅矮塔斜拉桥的动力特性及地震反应。
本文的研究目标是：通过建立模型，模拟双索面宽幅矮塔斜拉桥在重载、风载和地震等外部工况下的动力特性和地震反应，探讨其动力特性和结构响应的规律，并提
出相应的抗震设计建议。
本文的研究内容包括：1）双索面宽幅矮塔斜拉桥的建模方法；2）重载、风载和地震工况下的动力分析方法；3）双索面宽幅矮塔斜拉桥的动力特性分析；4）地震工
况下的结构响应分析；5）提出相应的抗震设计建议。
本研究的意义在于：通过深入研究双索面宽幅矮塔斜拉桥的动力特性及地震反应，可以准确评估其在各种工况下的运行安全性，指导该类型桥梁的设计和施工。
此外，
本文的研究方法和结论对于其他类似结构的研究，具有一定的参考价值。
关键词：双索面宽幅矮塔斜拉桥；动力特性；地震反应；模拟分析；抗震设计。
矮塔斜拉桥结构及设计特点
矮塔斜拉桥结构及设计特点【摘要】矮塔斜拉桥由于其具有性能优越、造型美观、经济指标良好等优点，在世界各国得到广泛的应用，发展十分迅速。
本文主要介绍了矮塔斜拉桥设计特点，分析了设计要点及问题，还就矮塔斜拉桥主梁施工的线形控制进行了探讨。
【关键词】矮塔斜拉桥；结构；设计特点引言随着桥梁技术的不断发展，出现了许多新型的桥梁结构。
矮塔斜拉桥就是近年来出现的一种新型桥梁结构形式。
这种桥型是介于常规斜拉桥与普通梁桥之间的一种组合体系桥梁，使得桥梁的跨径得以延长。
由于其具有优越的结构性能和良好的经济特性，在世界各国得到广泛的应用。
1矮塔斜拉桥设计特点1.1矮塔斜拉桥主梁设计矮塔斜拉桥与常规斜拉桥最大的不同是主塔比较矮，这个特性使得斜拉索与主梁的夹角较小，斜拉索提供的竖向分力仅能抵消梁体所受的部分竖向内力。
客观上主梁以梁的受弯、受压、受剪和斜拉索受拉来共同承担竖向荷载，主梁以压弯为主，此外，主梁还需抵抗活载偏心引起的扭矩。
因此，主梁采用变截面箱梁是非常好的选择，而根据矮塔斜拉桥斜拉索索面布置的不同，常采用单箱单室或单箱多室等截面形式。
1.2矮塔斜拉桥主塔设计矮塔斜拉桥的主塔不仅要承受斜拉索竖向分力引起的轴向压力，而且还要承受由于两侧斜拉索的拉力不同所引起的弯矩，塔的刚度将直接影响全桥的受力特性，塔是矮塔斜拉桥的主要受力构件之一。
矮塔斜拉桥的受力性能取决于主梁、主塔、墩及斜拉索的相对刚度。
矮塔斜拉桥的拉索就像主梁的体外预应力筋，主塔的作用就是增大体外预应力筋的力臂，拉索主要作用是通过初拉力的预应力效应来改善主梁的受力性能；当主梁抗弯刚度较大时，可以通过降低主塔高度给主梁提供较大的轴向分力，从而解决主梁体内预应力的不足。
主塔除承受拉索的竖向轴力分力外，还可以通过优化斜拉索索力来改善其自身的受力性能。
塔高的选择首先与桥梁的主跨跨径有关，其次是斜拉索的索面布置形式、拉索的索距和水平倾角等有关。
在相同跨径的情形下：塔高降低，斜拉索的倾角减小，索力在水平方向的分力增大，主梁轴力增大，主梁最大正、负弯矩的绝对值增大，挠度变大。
矮塔斜拉桥的设计及发展的探讨
矮塔斜拉桥的设计及发展的探讨摘要：本文对矮塔斜拉桥的设计进行阐述，主要讲了矮塔斜拉桥的总体布置及适用跨径、矮塔斜拉桥的结构体系、矮塔斜拉桥设计分析方法、矮塔斜拉桥的发展概况，以供参考。
关键词：矮塔斜拉桥设计探讨Abstract: in this paper the design of short towers cable-stayed bridge, expounds the main told the short towers cable-stayed bridge of the overall layout and the suitable span length, short of towers cable-stayed bridge structure system, short towers cable-stayed bridge design analysis method, the short towers cable-stayed bridge, the development situation of reference.Keywords: short towers cable-stayed bridge design is discussed一矮塔斜拉桥的设计分析矮塔斜拉桥的总体布置及适用跨径根据国内外目前已建矮塔斜拉桥跨径比例分析，由于矮塔斜拉桥刚度比斜拉桥大，接近于连续梁，其边、中跨比值常采用0.52~0.65。
在特殊情况下，边、中跨比值亦可小于0.5，这时，边跨需采取措施，解决负反力问题。
矮塔斜拉桥由于其主梁要承受相当大的弯矩，主梁截面形式与斜拉桥有很大不同，而更接近于连续梁。
一般情况下，大部分连续梁采用的截面形式都能适用于矮塔斜拉桥，但矮塔斜拉桥更适宜采用变高度截面。
其塔墩处梁高可采用相同跨度连续梁高的一半左右。
在特殊情况下，主梁亦可采用等高度，此时梁高与跨度之比可采用1/35~1/45。
矮塔斜拉桥结构动力特性分析
ｄ ｕ ｌ ｏ ｅ ｎ ｏ ｂ ｅ ｃ ｂ ｅ ｐ ａ ｅ ｗ ｓ ｔｋ ｎ ａ ｘ ｍｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｂｅ ｔ ｗ ｒ ａ ｄ ｄ ｕ ｌ ａ ｌ ｌ ｎ ａ ａ ｅ ｓ ｅ ａ ｌ ｏ
ｓｕ ｙ ｉ ａｕ ａ ｅ ｕ ｎ ｙ ｐ ｒ ｄ ａ ｄ ｍｏ ｅ ｏ ｉ ｒ ｆ ｎ ｔｄ ｔ ｎ ｔ ｒ ｌｆ ｑ ｅ ｃ ， ｅ ｏ ｎ ｄ ｆｖ ｂ ａ ｏ ｓ ｒ ｉ ｉ
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２ １年 第 ６期 ０ １
第 ３ ７卷 总 第 １４期 ６
矮塔 斜拉 桥 结构 动 力 特性 分析
蒋 华 ，韦陶贤，王泽云 ，蔡 翔
（ 西华 大学建筑 与土木 工程学 院 ，四川 成 都 ６ ０３ ） １０９
Ｃａ ｌ ・ ｔ ｙ ｄ Ｂｒｄ ｅ ｂ ｅ— ｓａ ｅ ｉ ｇ
ＪＡＮＧ Ｈｕ Ｉ ａ， ＷＥＩＴ ｏ ｉｎ ＷＡ ａｘａ ， ＮＧ ｙ ｎ， Ｃ １Ｘｉｎ Ｚｅｕ Ａ ａｇ
（ ｃｏｌｆ ｒ ｉｃ ｒ ａｄｃ ｉＥ ｇｎｅ ｎ ，Ｘｈ ａＵ ｉｒ ｔ， Ｓｈｏ ｏＡ ｃ ｔ ｔ ｅ ｎ ｉｌ ｎ ｉｅ ｉｇ ｉｕ ｎｖ ｓｙ ｈｅ ｕ ｖ ｒ ｅｉ Ｃ ｅｇ ｕ６ ０ ３ ，Ｃ ｉ ） ｈｎｄ １０ ９ ｈｎ ａ
力特性即 自振 频 率、周期 及振 型展 开研 究。研 究表 明，该 桥 第 一 阶 振 型 为 全桥 纵 飘 ，基 频 比 一般 斜拉 桥 和 悬 索桥 高 ， 全 桥 抗 纵 向水 平 侧 移 刚 度 相 对 较 弱 ；在 前 １ 振 型 中 ，桥 ０阶 塔侧 弯的振 型 出现较 多，索面摆动 突 出，即拉 索与桥塔侧 向 刚度 较 小 。研 究 结 果 可 为 矮 塔 斜 拉 桥 的 设 计 及 施 工 控 制
矮塔斜拉桥方案设计及分析研究的开题报告
矮塔斜拉桥方案设计及分析研究的开题报告标题：矮塔斜拉桥方案设计及分析研究一、选题背景和意义矮塔斜拉桥是一种特殊的斜拉桥，具有结构简单、桥塔低、造价低等优点。
矮塔斜拉桥的设计和施工具有一定难度，需要考虑桥塔尺寸、材料选型、预应力设计等方面的问题。
此次研究旨在探讨矮塔斜拉桥的方案设计及分析，为实际工程提供参考，并对斜拉桥结构设计方面进行深入研究。
二、研究内容1. 矮塔斜拉桥结构形式及特点分析；2. 矮塔斜拉桥主要构件的材料选型与设计；3. 矮塔斜拉桥的静力分析与设计；4. 矮塔斜拉桥的动力分析及风荷载分析；5. 矮塔斜拉桥的施工工艺及质量控制。
三、研究方法本研究采用文献调研、实验分析、数值模拟等方法，在理论与实践相结合的基础上，完成矮塔斜拉桥的方案设计及分析研究。
四、预期成果1. 矮塔斜拉桥设计方案；2. 矮塔斜拉桥静力分析计算结果；3. 矮塔斜拉桥动力分析计算结果；4. 矮塔斜拉桥施工方案及质量控制方案；5. 一篇研究论文。
五、论文结构和进度安排第一章：选题背景和意义第二章：矮塔斜拉桥的结构形式及特点分析第三章：矮塔斜拉桥构件的材料选型与设计第四章：矮塔斜拉桥的静力分析与设计第五章：矮塔斜拉桥的动力分析及风荷载分析第六章：矮塔斜拉桥的施工工艺及质量控制第七章：研究总结与展望进度安排：第一阶段：文献调研（1个月）第二阶段：矮塔斜拉桥结构设计（2个月）第三阶段：矮塔斜拉桥静力分析与设计（1个月）第四阶段：矮塔斜拉桥动力分析及风荷载分析（2个月）第五阶段：矮塔斜拉桥施工工艺及质量控制（1个月）第六阶段：论文撰写及修改（2个月）。
六、参考文献1. 《现代桥梁结构设计》2. 《斜拉桥桥塔结构设计》3. 《矮塔斜拉桥工程设计与实现》4. 《可持续性道路交通基础设施的设计与施工》。
基于近断层地震响应的大跨矮塔斜拉桥动力优化
基于近断层地震响应的大跨矮塔斜拉桥动力优化基于近断层地震响应的大跨矮塔斜拉桥动力优化近断层地震是指发生在距离构造断裂带较近的地震活动，具有较大的破坏性和危险性。
在地震频繁的地区，如亚洲的地震带，建造桥梁需要考虑到地震对桥梁结构的影响。
大跨矮塔斜拉桥作为一种重要的桥梁形式，其动力性能的优化设计显得尤为重要。
本文将以基于近断层地震响应的大跨矮塔斜拉桥动力优化为主题，探讨该桥梁结构的关键问题和优化策略。
桥梁结构的动力响应受到地震波的作用，地震波会引起桥梁结构的振动和应力变化。
在近断层地震条件下，地震波的频率和强度会发生突变，对大跨矮塔斜拉桥的动力响应提出了更高的要求。
因此，动力优化设计是确保大跨矮塔斜拉桥承受地震荷载的基本保障。
大跨矮塔斜拉桥的动力优化设计需要从几个方面考虑。
首先，应选择合适的地震波进行响应分析，该地震波应能够充分覆盖设计地震条件下的情况。
其次，需要对桥梁结构进行全面的动力分析，包括固有频率、模态形态、振型等参数的计算。
通过分析不同频率和振型的响应，可以确定桥梁结构的破坏机制和处于危险状态的部位。
最后，可以通过调整桥梁结构的刚度和阻尼特性，来优化其动力性能。
在大跨矮塔斜拉桥的动力优化设计中，还需要考虑桥梁结构的几何形状和材料特性。
例如，根据近断层地震的特点，桥梁的水平和垂直自由度应充分考虑，并采取相应的增强措施。
此外，桥梁的线形设计和结构布置也应符合地震荷载的要求，以确保桥梁在地震中能够具备足够的稳定性和抗震能力。
在材料方面，应选择适当的材料和强度设计参数，以满足地震荷载的要求。
动态分析的结果常常需要和具体设计目标进行综合考虑，从而实现动力性能的最优化。
桥梁结构的动力性能可通过多种形式进行优化，如振动频率的减小、位移幅度的降低等。
通过结构形状的调整、支座刚度的变化等措施，可以提高桥梁的阻尼效果，从而减小动力荷载对结构的影响。
此外，还可以适当增大断面尺寸和材料的强度，以提高桥梁的抗震能力。
矮塔斜拉桥方案设计论文
矮塔斜拉桥方案设计论文矮塔斜拉桥方案设计论文近年来，随着城市化进程的不断加快，城市交通建设得到了空前的发展，跨河桥梁的建设也成为城市建设的重要组成部分。
与此同时，随着人们对桥梁建设要求的不断提高，设计师们也在进行着不断的技术创新和设计改进。
矮塔斜拉桥作为一种新兴的桥梁类型，其简洁、轻盈、美观、安全等优点受到广泛关注和青睐，在各地的桥梁建设中越来越多地应用。
本文以某城市一座正在规划中的矮塔斜拉桥为研究对象，从桥梁结构、斜拉索系统、地基处理、桥面设计等方面进行综合设计，以期为该城市的桥梁建设提供一些借鉴和参考。
1.桥梁结构设计矮塔斜拉桥的特点在于其简洁、轻盈的结构形式，其主梁由斜拉索负责承担桥面荷载，利用斜拉索与主梁组成桥面及其他荷载的承载系，同时为减小受力的集中度，普通矮塔斜拉桥的横向拉索要根据现场实际情况制定相应高度及间隔。
矮塔斜拉桥一般采用不大于45度的斜拉角，以保证桥面的稳定性和均匀受力，同时满足桥梁美观性的要求。
本次研究的矮塔斜拉桥，采用了T形截面的主梁，其优点在于结构简单，质量轻，能够满足桥面的承载和荷载分配要求。
而矮塔上部采用H形车间的形式，把上部结构虚拟成一个整体，使结构简单明了，能够有效减小风荷载对该桥梁的影响，同时采用设计耐久性好、维护方便、安装可靠的钢制结构，以保证结构的安全性和美观性。
桥面按照标准设计，采用预制混凝土板梁，能够保证桥面不仅满足基本安全要求，而且有更好的舒适性，同时斜拉索的设计和布置也能够满足承载体系要求，确保桥梁安全、稳定。
2.斜拉索系统设计矮塔斜拉桥斜拉索的设计是桥梁结构的关键之一，决定了桥梁的承载能力和稳定性。
本次研究的矮塔斜拉桥采用了多股斜拉索，悬挂在矮塔顶端，在主桥梁的两侧呈V形布置。
斜拉索的公称抗拉强度一般不小于1860MPa，能够满足承载要求和安全要求。
斜拉索的张力计算是矮塔斜拉桥设计的重要环节，二次张力计算则是计算斜拉索贴近主梁的轮廓的水平张力。
ANSYS矮塔斜拉桥建模-荷载与动力分析
目录一．文件名及前处理模式 (2)二．截面的建立 (2)1.主梁截面 (2)2.桥塔截面 (30)三．定义单元属性 (31)四．建立主要节点和单元 (32)1.主梁节点和单元 (32)2.桥塔节点和单元 (39)3.斜拉索节点和单元 (40)4.鱼刺骨模型模拟斜拉索与主梁连接 (41)五．加载与求解 (43)1.施加边界条件 (43)2.施加自重和公路一级荷载 (43)六．动力特性 (43)1.前十阶模态自振频率 (43)2.前五阶振型图 (44)一．文件名及前处理模式定义工作文件名与工作标题，并进入前处理模式(PREP7)：/FILNAME,BRIDGE,1 !定义工作文件名/TITLE,ZHANG HAO NAN’S HOMEWORK !定义工作标题/REPLOT !重新显示/PREP7 !进入PREP7处理器二．截面的建立1.主梁截面根据本桥图纸，截面一共有32个，其中包括截面纵向变化与横向变化，为简化模型，减小工作量，选取其中11个截面作为分析对象，可以大致上反应桥梁的形态，从左到右选取图纸中的截面：截面1：左边跨直线段截面截面8：4号墩墩顶截面截面11：截面第一次横向变化(39M—43M)起始截面截面14：截面第一次横向变化(39M—43M)结束截面截面16：主跨跨中截面截面22：截面第二次横向变化(43M—45M)起始截面截面24：截面第二次横向变化(43M—45M)结束截面截面25：5号墩墩顶截面截面27：截面第二次横向变化(45M—39M)起始截面截面31：截面第二次横向变化(45M—39M)结束截面截面32：6号墩墩顶截面由于截面形式复杂，而变截面需要前后两端的拓扑一致，即两端的形状，线与线的关系必须一致，两端截面的节点能一一对应，不使用辅助软件的条件下，必须对这些截面在输入时进行划分，取单元形状为四边形，方向为逆时针，并定义梁截面为MESH(自定义截面)，截面偏移为梁节点偏移至横截面圆点。
铁路高低塔斜拉桥受力特性研究
铁路高低塔斜拉桥受力特性研究高低塔斜拉桥结构新颖，国内主要应用在公路斜拉桥中，一般在以下情况下采用：(1)在某些适宜的水文、地质、地形(包括水底地形)等条件下采用高低塔的型式往往可以获得合理而又经济的桥跨布局[1-2]；(2)从桥梁景观方面考虑，高低塔给人以错落多变的印象，克服千篇一律、呆滞的格局，使人有新颖感，富有景观的效果[3]。
结合铁路特点，铁路高低塔斜拉桥的选择有如下情况：(1)特殊地形限制：铁路桥在主跨跨越峡谷，且受地形限制一侧引桥即将入隧道导致边跨长度较短。
(2)通航要求：为满足特殊通航要求，可能会出现一侧桥塔位于水中，一侧桥塔位于岸上的情况，水上施工费用较岸上施工费用高，从经济性出发，增加岸上工程量，减少水中工程量。
(3)景观要求：当与既有桥梁并行时，特别是在城市区域内，有时为满足景观要求或为与周边区域环境协调[4-5]。
目前，高低塔斜拉桥体系在铁路桥梁上采用较少，相应的研究较少。
本文为研究铁路高低塔斜拉桥的受力特性，以新建广州南沙港铁路西江特大桥的高低塔斜拉桥方案为工程背景，进行铁路高低塔斜拉桥受力特性及静、动力特性的研究。
1 工程概况新建广州南沙港铁路西江特大桥位于西江与古镇水道的分流口处跨越西江，紧邻在建的广中江高速西江特大桥，下游为水源保护区，铁路桥位于河道弯道内侧。
根据通航安全要求，大里程侧需要一跨上岸，主桥主跨达600 m，与公路400 m主跨并行布置，若铁路桥采用等高塔斜拉桥，立面景观上与公路桥协调性较差，如图1(a)所示，因此，采用高低塔斜拉桥的结构形式，使公路桥桥塔及索面投影在铁路桥索面之内，如图1(b)所示，以达到区域景观环境的协调统一，同时也最大程度地减小了对水源保护区的影响。
图1 等高塔与高低塔的立面景观效果对比主桥采用(57.5+172.5+600+107.5+3×60)m钢箱混合双主梁高低塔斜拉桥方案。
岸上采用混凝土主梁，水中部分采用钢箱主梁。
矮塔斜拉桥合理成桥状态分析研究
间 。 文章 浅 析 了预 应 力 混 凝 土 矮 塔 斜 拉 桥 的 桥 型 特 点 、 力 特 点 和 设 计 要 点 ， 助 于 一 具 体 工 程 背 景 ， 析 受 借 分
和 概 括 了矮 塔 斜 拉 桥 合 理 成 桥 状 态 的优 化 方 法和 优 化 目标 。
【 关键词 】 矮塔 斜拉桥 ； 力学分析 ； 合理成桥 状态 【 中图分类号 】 Ｕ４．７ ４８２
矮 塔 斜 拉 桥 也 存 在 如 何 确 定 合 理 成 桥 状 态 的 问题 ， 而这 一 问
根据 国内外 目前 已建矮塔斜拉桥跨 径 比例分 析 ， 由于矮
塔 斜 拉 桥 刚 度 比斜 拉 桥 大 ， 近 于 连 续 梁 ， 边 、 跨 比值 常 接 其 中 采用 ０５ ． ２～０ ６ 。 在 特 殊 情 况 下 ， 、 跨 比 值 亦 可 小 于 ．５ 边 中
特（ ａｔ ） Ｇ ｎ ｒ 大桥 ， ｅ 是斜 拉一 连续 （ 刚构 ） 系桥 的先驱 ， 体 其混 凝 土箱 形梁由预应力混凝土斜拉板“ 悬挂 ” 在非常矮的塔 上 ，
这 种板 可 以看 成 是一 种 刚 性 的 斜 拉 索 ， 桥 的 出现 形 成 了斜 该 拉 桥 的 一个 分 支 一 板 拉 桥 ， 于 其 与 环 境 的 完 美 结 合 ， 为 出 现 为 其 后 的 矮 塔 斜 拉 桥 的 出 现 奠 目前 这 种桥 在各 国 得 到 了 广 泛 应 用 ， 日本 已建 成 此 类 桥
定 了基 础 。
梁２ ０多座 ， 中国大陆地区 已建 和在建 的达 １ ０多座 ， 中国 台
湾 地 区有 ２座 ， 士 、 律 宾 、 挝 、 劳 群 岛 、 罗 地 亚 各 １ 瑞 菲 老 帕 克 座 ， 国 珍珠 港 在 建 １座 ； 中 ， 国 已建 成 的 江 珠 高 速 荷 麻 美 其 中
矮塔斜拉桥方案设计论文
矮塔斜拉桥方案设计论文清晨的阳光透过窗帘的缝隙，洒在我的设计图纸上，那些曲线和结构在光影的映照下，仿佛活了过来。
十年的方案写作经验，让我对矮塔斜拉桥的设计有着独特的理解。
一、设计背景与目标这座矮塔斜拉桥位于繁忙的都市，连接着两岸的经济与文化。
我们的目标是打造一座既实用又美观的桥梁，它不仅要满足交通需求，更要成为城市的标志性建筑。
二、设计理念在设计之初，我们就明确了几个核心理念：简约、现代、和谐。
简约不仅仅是一种美学，更是一种对材料、结构和成本的合理控制；现代意味着我们要运用最新的设计理念和技术；和谐则是指桥梁与周围环境的协调统一。
三、总体布局桥梁全长3.2公里，主桥跨度达到560米。
矮塔采用钢结构，塔身高60米，倾斜角度为10度。
桥面宽度为双向六车道，两侧设有人行道和自行车道。
这样的布局既保证了交通的流畅，又为行人提供了安全舒适的通行环境。
四、结构设计矮塔斜拉桥的结构设计是其核心部分。
我们采用了高强度钢材和特种混凝土，确保了桥梁的稳定性和耐久性。
斜拉索的布置采用扇形，从塔顶向桥面两侧延伸，形成了一种动态的美感。
五、技术创新在设计中，我们运用了几项技术创新。
是采用了自振频率控制技术，通过在桥梁中设置特殊的阻尼装置，有效减少了风振和地震对桥梁的影响。
是运用了智能监测系统，通过传感器实时监测桥梁的健康状况，确保其安全运行。
六、视觉效果矮塔斜拉桥的设计充分考虑了视觉效果。
桥梁的线条流畅，塔身与斜拉索形成了一种韵律感。
夜幕降临，桥上的灯光亮起，宛如一道彩虹横跨在都市之上，成为夜晚的一道亮丽风景。
七、环保与可持续发展在设计中，我们也注重了环保和可持续发展。
桥梁采用了环保材料，减少了施工过程中的污染。
同时，桥梁的设计也考虑了未来可能的扩建需求，确保其能够适应城市发展的需要。
八、经济效益矮塔斜拉桥的建设不仅是一项工程，更是一项投资。
通过精确的成本控制和高效的施工方案，我们确保了项目的经济效益。
桥梁的建成将促进两岸经济的交流与发展，为城市带来长期的回报。
矮塔斜拉桥的结构设计浅析
矮塔斜拉桥的结构设计浅析一、引言桥梁设计向大跨、轻型、轻质、美观、环保方向发展，因此，设计师对降低结构自重、结构轻型化及经济指标的要求变得越来越高。
1988年，法国工程师Jacgues Mathiv提出了新的桥梁结构形式——矮塔斜拉桥[1]。
1994年，日本建成了世界上第一座矮塔斜拉桥——小田原港桥，其跨度为（74+122+74）m，桥面宽13.0m，双塔双索面的固结体系，拉索通过塔顶的鞍座后锚固在主梁上。
其后在日本得到迅速发展。
我国虽起步稍晚，但发展势头迅猛，并在全国各地广泛采用[1] [2]。
矮塔斜拉桥的发展过程与混凝土结构的发展相似，混凝土结构从普通钢筋混凝土→预应力混凝土→部分预应力混凝土；桥梁是连续梁→斜拉桥→矮塔斜拉桥，部分预应力混凝土的出现，填补了普通钢筋混凝土与全预应力混凝土之间的空白，同理，矮塔斜拉桥的出现，也填补了刚性桥与柔性桥之间的空白，为桥型方案的选择提供了更广阔的空间。
二、矮塔斜拉桥的结构设计要点2.1、矮塔斜拉桥的受力特性分析矮塔斜拉桥是介于具有柔性斜拉桥和刚性梁桥之间的一种过渡性桥梁结构形式，就是一种刚柔相济的新型桥梁，其受力特征及梁高介于两者之间，并在布索、结构尺寸及受力特点等方面与常规斜拉桥有着较大的差别，同时在总体抗力中梁与斜拉索共同作用，其抗力的比例与斜拉索刚度和梁的刚度的比值有关，且塔高较矮，如图1所示。
图1 桥型布置图根据以上桥型特点及受力分析可知：连续梁受弯、受剪为主，矮塔斜拉桥的受力特点接近一般预应力混凝土梁桥的体外索，梁受压、受剪，斜拉索受拉；斜拉桥的梁受压，斜拉索受拉，三种桥型方案的最大差别在于主梁的力学行为不同，同时连续梁→矮塔斜拉桥→斜拉桥的主梁承受弯矩逐渐减小，但轴力逐渐增加[1][2]。
因此，矮塔斜拉桥既不是梁桥也不是传统的斜拉桥，它是一种斜拉桥和梁桥的协作体系，该体系解决了主梁体内预应力钢束配置效率不高和空间不足的问题，同时降低主梁结构刚度及自重，并充分发挥了斜拉桥不经济或梁桥刚度不够的跨度优势。
高低塔斜拉桥动力特性分析
文章编号:100926825(2007)0620297202高低塔斜拉桥动力特性分析收稿日期6225作者简介甘 露(82),男,重庆大学土木工程学院桥梁与隧道工程专业硕士研究生,重庆 5甘 露摘 要:通过对国内某高低塔单索面斜拉桥建立三维空间有限元模型,进行了自振频率、振型的模态分析,总结了该结构体系斜拉桥的动力特性,可为同类桥梁的分析提供参考。
关键词:斜拉桥,有限元模型,振型,动力特征中图分类号:U448.27文献标识码:A引言从1955年瑞典建成世界上第一座现代斜拉桥后,斜拉桥在世界范围内迅速发展,斜拉桥的复兴被称为20世纪下半叶世界桥梁界最重要的事件。
进入21世纪以来,斜拉桥跨径进一步加大。
同时,随着跨度的不断增大,其结构刚度越来越柔,斜拉桥在动力荷载(如风、地震和汽车荷载等)作用下的动力分析和结构性能倍受工程界关注。
斜拉桥的动力特性包括结构的自振频率和振型等,反映了斜拉桥的质量分布和刚度指标,对正确地进行桥梁结构的抗风研究、抗震设计都具有重要意义。
高低塔(姊妹塔)斜拉桥是介于独塔斜拉桥和普通双塔斜拉桥之间的一种特殊桥型,在结构上有自己的特点。
目前这种桥型在国内修建得不多,对其动力特性分析的文献较少,因此有必要对这种桥型的动力特性进行较深入的分析。
1 斜拉桥动力特性计算1.1 计算理论实际斜拉桥结构是一个质量和刚度连续分布的体系,结构具有无限多个自由度,在进行有限元分析时需要将结构离散为只有有限个自由度的有限元计算模型,由于阻尼对结构自振特性的影响很小,因此在求结构的自振频率和振型时,通常忽略阻尼的影响。
设结构具有n 个自由度,则该体系的自由振动可用式(1)表示:MU ″(t)+KU (t)=0(1)式中:M ,K ———分别是结构体系的质量、刚度矩阵;U (t )———体系各节点的位移矢量。
与上述n 个自由度的模型相对应的特征方程可表示为式(2):(K -ω2M )U =0(2)3.4 支护内力施工结束时支护内力如图4～图7所示。
矮塔斜拉桥结构特点及动力特性分析
的， 并将之命名为“ ｘｒ —ｄｓｄＰ ｒ ｇ ” 直译 为 “ Ｅｔ ａ ｏｅ Ｃｂｉ ｅ ， ｄ 超剂量
预应力混凝土桥梁 ” ９ ０年 德 国的 Ａ ｔ ｉ Ｎ ａ ａ提 出了 。１９ ｎ ｎｅ ａｍ ｏ
一
种组合体外预应力索 桥 ， 体外索 的一部 分伸 出主梁 ， 固 锚
部分斜拉桥中的拉 索应力 幅 比常 规斜拉 桥 中的拉索应
力幅小 ， 因此其拉索的允许应力是采用体外预应力 索的允许
应力 ， 即极限应力 的 ６ ％ ～ ０ ， ０ ７ ％ 安全 系数 １ ； 常ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ斜 拉 ７而
桥中的拉索允许应力仅 ４ ％ ， ｜ 安全 系数 ２ 。也 就是说 ， Ｄ ５ 部分
土梁 桥 与 斜 拉 桥 之 间 兴 起 了一 种 新 的 桥 梁 结 构 形 式— — 矮
【 文献标 识码 】 Ａ
梁， 因而它兼 有 连续梁 桥 与斜 拉桥 的优 点。与连 续 梁桥 相
比， 它有如下优点 ： １ 跨越能力较连续粱桥大。当中支点梁 （）
高相 同时 ， 部分斜拉桥 的跨度可 比连续梁桥大 １ 倍以上 ；２ （） 对 于大跨度梁 而 言 ， 同跨 度 的部 分斜 拉桥 比连续 梁桥 经 相 济。与斜拉桥相 比， 它有如下 优点 ： １ 塔高较 矮 ， （） 塔身结 构
塔斜拉桥 （ 也称部 分斜拉桥 ） 并 在 日本 、 ， 菲律宾 、 士 、 国 瑞 韩 得 以应用 。在我国 ， 矮塔斜拉桥将成为 中小跨 径桥梁 中的主 流桥 型之一 。本文首先 简要 的介绍矮 塔斜拉 桥 的发展历 程 及结构特点 ， 以四川某矮塔斜拉桥为例进行 了结构动力特 并
性 分 析 ， 深 对 矮 塔 斜 托 桥 的理 解 。 加
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工学硕士学位论文答辩
专业名称：桥梁与隧道工程 研究方向：桥梁结构与结构分析理论 研 究 生： 郭文龙
指导教师：黄安录 副教授
2011年 月 日 年
论文题目： 论文题目：
矮塔斜拉桥合理设计状态及 动力特性研究
矮塔斜拉桥合理设计状态及动力特性研究
内容简介: 一、发展历程及存在问题 二、合理恒载内力状态的优化 ——提出了一套综合优化方法 三、斜拉索施工初张力的确定 ——提出了基于有限步倒拆的正装迭代法 四、墩墩梁不同连结方式下结构的动力特性 五：总结与展望
图 1.5 Sunniberg桥 桥
1.1.5矮塔斜拉桥发展在中国
我国的矮塔斜拉桥与国外相比起步较晚，但有后来居上之势。较有代表性的主要有： 2000年建成的芜湖长江大桥(图1.6)，主桥为180+312+180m，双层钢桁梁的公铁两用 桥。该桥为目前世界上主跨最大的矮塔斜拉桥，也是世界上首次采用钢桁梁作主梁 结构。2001年成的福建漳州战备桥(图1.7)，主桥为80.8+132+80.8m的预应力混凝土 箱梁结构，桥宽27m，桥梁全长为293.6m。惠青黄河公路大桥(图1.9)，主桥布置为 (133+220+133m)，为目前国内跨径最大的双塔单索面预应力砼矮塔斜拉桥。
1.1、矮塔斜拉桥的发展历程
1.1.1 雏形
随着桥梁建造技术的日新月异，人们对桥梁的造以及与环境的协调性要求越来越 高，各种轻巧、美观的组合体系随之产生。其中比较有代表性的有：梁拱组合、 斜拉—连续(梁)组合，以及斜拉—拱组合等。矮塔斜拉桥便是斜拉——连续梁组 合体系的典型代表。最早的类似于矮塔斜拉桥结构的桥梁有：Christian Menn于 1980年设计建造的甘特(Ganter)大桥(图1.1)，其主梁为预应力砼箱梁，索塔与 主梁之间采用钢斜拉板结构，也可以看作是刚性拉索。
图 1.3 小田原港桥
图1.4 木曾川桥
1.1.4 受力接近于常规斜拉桥的矮塔斜拉桥
在欧洲，1998的，瑞士修建的Sunniberg桥则是另一种类型的矮塔 斜拉桥(图1.5)桥跨布置为(59+128+140+134+65m)，桥梁全长为526m， 主梁为肋板式梁，跨中板高仅为0.32m，塔根处板高为0.4m，两个边 肋高为0.8m，该桥高跨比为(H/L=1/175)，远小于一般的矮塔斜拉桥 结构(H/L=1/70)。不过，该桥的受力状态更接近于常规的斜拉桥结 构，可见，矮塔斜拉桥随着其索梁荷载比的不同，即使外形上相似， 其受力状态也会有很大差异。
图1.7 芜湖长江大桥
图1.8 漳州战备桥
图 1.11 斗山二 号高架桥 (中国台湾）) 中国台湾） 中国台湾
图1.12 开封黄河二桥(主桥 开封黄河二桥 主桥) 主桥
图1.13 津沪联络线特大桥
1.2矮塔斜拉桥合理成桥状态索力优化方法的研究现状 斜拉桥成桥状态内力的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弯矩[14]。这种状态即可降低徐变 收缩的影响、便于设计，又可以充分发挥各种材料的性能。正如拱桥的合理拱轴 线一样，由于实际工程中，桥梁结构会受到设计施工等各种条件的限制，要求每 座斜拉桥都满足零弯矩状态是不可能也是不现实的。然而，一旦斜桥拉的结构体 系、尺寸及设计荷载确定后，总能找到一组索力值，使得桥梁在既有条件下，满 足安全及使用功能要求，或者说使得某种反映结构受力性能或用材指标的目标达 到最优，求解这组索力的过程就是成桥状态的索力优化问题。确定斜拉桥成桥阶 段索力的优化方法主要有：指定受力状态法，无约束的索力优化方法和有约束的 索力优化方法三大类[13]。 1.2.1指定受力状态的索力优化方法主要可分为：刚性支承连续梁法、内力平衡法、 零初索力法和零支反力法等，其具体的细分和详细特点如下： （1）刚性支撑连续梁法 优点：力学意义明确，目标函数的确定方法简单，且成桥的索力值更接近于“稳 定初张力”，而且能够考虑砼的收缩徐变及预应力效应，成桥内力均匀，数值一 般较小。 不足：①、只考虑了主梁的内力状态和位移，不能顾及索塔的内力及位移状态， 当边跨跨径与(1/2)中跨跨径不相等(也就是边中跨不对称)时，塔根的弯矩过大， 塔顶的位移也较大；
二、矮塔斜拉桥索力优化的具体步骤
对于新设计的桥梁来说，结构各种参数，比如是主梁成桥状态下的恒载轴力N均 为未知数，而具体的索力调整又与这些参数密切相关，所以详细的设计过程也是 一边试算一边修改的调整过程。 一、初拟结构尺寸 根据收集的资料或借鉴同类桥梁的设计经验，确定主要截面的尺寸、拉索面积的 初估、材料类型及特性等。 二、用最小弯曲应变能法初定成桥索力 虽然最小弯曲应变能法不能考虑预应力筋的效应，但对于一个各种参数均未确定， 特别是预应力钢束的数量和布置方式还是待定的情况下，此时结构中并无预应力 筋信息,而且这也不是最终的成桥状态。关键是运用最小弯曲应能法，能够使结 构的内力较小均匀，同时还可以结合第三步的可变荷载效应求得最小的配筋用量 和预应力钢束的布置方式。 三、活载分析 根据第二步得到的初步成桥索力作为施工初张力模拟施工全过程至成桥，并进行 活载效应计算，按照规范的要求进行组合,计算出各控制截面的最不利作用(或荷 载)组合效应值，以及活载作用下各截面上下缘的应力效应值。
1.2.3有约束优化法 有约束优化法又可分为：拉索用量最小法、结构应变能最小法、考虑预应力法、、 结构应变能最小法、徐变准则法 其中用索量最小法，是以索力乘以索长的累加值作为目标函数，再加上其它约束 条件，如各控制截面节点位移、控制截面单元内力或桁架内力作为约束条件，该 方法对于约束条件的选取非常重要。 1.2.3存在问题 1）、合理成桥状态优化 （1）、现有的优化方法大多是针对常规斜桥，而对于矮塔斜拉桥这种预应力占 索梁荷载比例较大的结构来说，有些方法并不能完全适合； （2）、任何单一的方法均不能有效地解决斜拉桥的索力优化问题； （3）部分文献所提的综合经方法在斜拉桥调索过程中，特别是成桥后二次调索 中仅能顾及主梁弯矩在弯矩可行域内，而主梁应力特别是中跨主梁应力容易超标。 2）施工初张力确定 (1)、部分确定施工初张力的方法中，往往需要进行倒拆计算，需要编制专门的 能够进行倒拆分析的软件，更显著的是需要较长的计算机时； (2)、无应力状态法中，需要考虑主梁的无应力曲率的连续问题，一般在主梁合 拢时需要进行专门的调索以及配重。而同时考虑施工中主梁的无应力曲率连续、 同时还 兼顾问题主梁安全（即不开裂）不容易实现 ，往往需要合拢大范围调索， 再大范围二次张拉
五、用最小二乘法求得主梁最小位移，兼顾斜拉索索力，特别是塔顶零位移及塔 根弯矩较小时的各斜拉索初拉力荷载及边跨压重荷载集度 由于矮塔斜拉桥主梁结构中预应力效应占索梁荷载比的比例较常规斜拉桥大很多， 而最小弯曲应变能法未考虑主梁的预应力效应，所以有必要采用一种能够同时考 虑主梁预应力和斜拉索两种效应的方法。在第四步得到的主梁预应力及其布置方 式的基础上作一次成桥计算，用最小二乘法计算使得结构产生最小位移(或总体 上基本不下挠)，特别是塔顶位移为零及塔根内力较小的约束条件下各斜拉索索 力。本阶段优化的关键意义：(1)使得主梁在索梁共同作用下不至于下挠过大； (2)索塔在恒载作用下塔顶竖直，塔根弯矩尽可能的小。 六、以第五步求得的初张力作为施工初张力，模拟施工过程至成桥，安装全部构 件及张拉主梁体内预应力钢束，计算结构此次成桥状态时的“即有成桥内力状 态”、成桥索力和弯矩可行域。 七、基于即有成桥内力状态下的二次调索 以第六步形成的结构内力作为既有内力状态，以结构主梁上下缘弯矩可行域的上 下限值与结构即有内力状态之差值作为结构内力浮动区间,采用线性规划法，进 行二次调索，计算出在既有内力状态下，使得结构满足内力浮动要求的，各斜拉 索索力的增量(△T)，T′= T0+△T,使得结构的内力状态基本合理； 八、以第七步得到的成桥内力状态，与活载及其它荷载产生的效应组给进行极限 状态验算。对于局部构件的结构强度或应力不满足要求的现象，此时可采用基于 施工—成桥两阶段结构体系的影响系数法进行局部调整,直至结构全部验算均满 足规范要求，最终的成桥索力为T=T0+∑△T。 若以上步骤均不能满足最终承载力要求，则需要修改设计，重新按三～八步进行 新一轮计算。以上各步可绘成以下流程图：
初拟结构尺寸 用最弯曲应变能法 初定成桥索力 活载分析 求主梁合理预 加力及配束 确定在主梁、塔顶位移为零、 塔根弯矩较小时的索力及边 跨压重荷载集度 计算结构此时的即有成桥 内力状态及弯矩可行域 基于即有成桥内力状 态下的二次调索 结构成桥验算 是否满足规范要求
1.1.2 第一个未实施的桥型方案
1988年由法工程师Jacgues Mahtivat在设计阿勒特·达雷(Arre^t Darre`)高架桥 的替代方案时，第一次提出Extradosed Pressed Bridge(图1.2)的概念，其主要 设计构思为：斜拉索不是锚固在索塔上，而是通过主塔上的索鞍直接锚固于塔另 一侧的主梁上，该桥从外观上看象斜拉桥，但从受力上讲，更象于体外预应力束 的转向块，而拉索则成了体外预应力钢束。
②、当出现索距不均匀，特别象矮塔斜拉桥这种主梁存在无索区段的结构，若采 用此方法，部分支点、截面的反力及内力值可能为过大； ③、对于双塔三跨式的矮塔斜拉桥，中跨跨中的拉应力过大。 （2）内力平衡法的主要特点是： ①、可以考虑活载的共同作用，力学概念明确； ②、能够充分发挥材料的性能，提高材料利用效率； ③、对于上下缘对称的截面最为适用，对于主梁为(钢—砼)叠合梁的结构形式来 说，有利于正弯矩受力，不利于负弯矩效应； ④、该方法亦未考虑索塔的内力，而且该方法未计入拉索引起的轴力效应，对于 斜拉索锚固点不在主梁形心上的结构，拉索偏心距所产生的弯矩效应则不能考虑。 1.2.2无约束优化法 无约束优化法又可分为：直接法、简化法、加权法 该方法是以结构的弯曲应变能作为目标函数，具体步骤为：①可把全桥主梁及索 塔的抗弯刚度人为降低10-5，②施加自重和压载，作一次落架计算，③调整压重， 并修改主梁或索塔的抗弯刚度折减系数(相当于调整梁塔的受力权重)，直到计算 结果满意为止。用此方法所求索力和结构内力，即为弯曲应量能最小时结构的最 优索力和内力。但该方法不能考虑预应力效应，对于矮塔斜拉桥这种预应力所承 担荷载占结构总荷载效应较大比例的结构来说，是非常不合理的。最小弯矩平方 和法，与最小弯曲应变能相似，本文不再赘述。