无支架施工的系杆拱桥吊杆索力优化
系杆拱桥装配施工和吊杆索力调整探索
［ ］ Ｔ １ ０ ２ Ｉ ９ 铁路桥 涵设计基本规 范［ ］ １ Ｂ ０ ．－ ， ０ ９ Ｓ． ［ ］ Ｊ Ｇ １ ０２ ０ ， ２ Ｔ ６ —０ ４ 公路桥 涵设计通 用规 范［ ］ ３ Ｓ． ［ ］ 颜海泉 ． 梁船撞有限元仿真分析［ ． ３ 桥 Ｄ］ 上海： 同济 大学硕士
杆 １对 ３ ７ ４根。拱顶离地面为 ２ 安 装件高 、 ４ｍ， 窄的空 间不 稳定 是本桥施工 的难点 。
图 １ 第 一 阶段 支 架搭 源自 方 案 ２ 主桥成桥施工程序
２ １ 第一 阶段 ： ． 系杆 、 梁安装 横
１安装 系杆 、 梁 的 支架 搭设 及 预压 ； ） 横 全桥 共 有 系杆 ６对
关键词 ： 支架 ， 拱肋， 系杆， 吊杆 ， 索力调整
中 图分 类 号 ： ４ ８２ Ｕ ４ ．２ 文 献标 识 码 ： Ａ
１ 工 程概况
理， 桥跨适 中 ， 造价较为低廉 而成为市 民所接纳的新 型桥型之一 。 杭 甬运河义桥茅山大桥桥长 ６×２ ０ｍ＋７ ．８ｍ十６×２ ６４ ０ｍ，
２ 吊装系杆 、 ） 横梁预制节段 。 ３ 停 ２ｄ ） ～３ｄ观察并 调整 系杆 、 梁预制 节段标 高 、 横 轴线符 合设计要求后 ， 按先横梁再 系杆现浇湿接头混凝土 。 ４ 待系杆横梁湿接头混 凝土强 度达到 ９ ％设计强 度后先张 ） ０ 拉 系杆第一批预应力筋 ， 而后 张拉各横梁预应力筋及灌浆封锚 。
维普资讯
第３ ４卷 第 ２ ９期
・
３６ ・ ２
２ ８年 １ ０ ０ ０月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥ ｒＵＲＥ
Ｖｎ ． ４ ＮＯ ２ １３ ． ９ Ｏｃ ． ２ ０ ｔ ０８
无支架缆索吊装扣索索力计算方法特点分析
无支架缆索吊装扣索索力计算方法特点分析摘要：大跨径的钢管混凝土拱桥因其优美的造型以及适用的经济性，当今得到了迅速发展。
大部分钢管混凝土拱桥，尤为大跨径多采用无支架缆索吊装法和千斤顶钢绞线斜拉扣挂法施工。
针对这种多节段的吊装施工的方法，需要精确计算其索力，以保证施工过程中扣索的安全性以及成桥后全桥结构合理的受力和成桥线形满足设计要求。
关键词：钢管混凝土拱桥无支架缆索吊装施工扣索索力计算在大跨度钢管混凝土拱桥的无支架缆索吊装施工中，扣索的索力是需要十分重视的控制条件。
为了尽可能精确计算扣索索力，必须了解各种扣索索力计算方法特点，以选择合理的计算方法。
1、常见扣索索力计算方法1.1有限元法有限元法的基本原理是将求解域看作由许多极小的互连子域组成，该小的子域称即称为有限元，然后对每一单元假定一合适的近似解，进而推导求解这个域总能满足的条件然后得出解。
该方法得出的是一个近似解，而非精确解。
然而就大多实际问题都是难以得出精确解的，同时有限元法得出的近似解的精度已经足够满足解决实际问题的需要，且能适应各种复杂形状，因而能有效的应用与工程的计算分析中。
1.2零位移法零位移法的基本原理是按照桥梁的施工加载顺序，在分段吊装计算时于每段扣索处虚拟一个支座约束，利用相关的力学知识，加上每个阶段各支座反力为零的条件，可以求解出各扣索在各吊装阶段的索力值。
其计算原理十分简单，且各个阶段无需设置预抬值。
但是由于是按照桥梁的施工加载顺序计算，在吊装一个节段时，前面扣索的力以及控制的标高都需要调整。
在实际施工中十分繁琐，尤其是对于节段较多的情况，更是容易因为频繁的调索导致拱肋截面应力超限甚至在某些拉索处出现不符合实际情况的负值。
零位移法要求在索力计算过程中以考虑成桥预拱度后的设计拱轴线作为调索的目标线形，虚拟一个支座以替代扣索扣点处，用以约束扣点处的竖向和纵向位移。
由力学知识即可计算出支座反力，进而算出扣索索力。
如此即可保证在该索力下达到虚拟支座同样的效果，即扣点出位移始终为零。
系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计
望 状 态
１优 化 算 法 求 解 流 程
系杆 拱 桥 吊杆 张 拉 力 的 确 定 存 数 学 模 型 上 是 一 个 最 优
化问题。对于索力（ 吊杆 力 ） 优 化 ， 计 变 量 即 为 各 索 力 或 的 设 各 吊杆 力 值： 态 变 量 应 该是 桥 梁 结 构 的 内 力 或 变形 值 ； 状 目标 函数 即 为 对 设 计 者 希 望 达 到 的 桥 梁 状 态 的 数 学 表 述 。它 使
目标 函 数 的 确 定 是 整 个 求 解 过 程 的 关 键 ， 现 了设 计 者 体
实 质 上 得 出 的是 吊 杆 的 理 论 值 ， 在 施 Ｔ 阶 段 ， 杆 在 张 拉 而 吊 过 程 中 的 相 互 影 响 并 未 给 出具 体 定 值 ， ＭＩ Ａ ．Ｉ Ｉ 件 而 Ｄ Ｓ Ｖ Ｌ软 Ｃ
关键词 ： 系杆 拱 桥 ： 吊杆 张 拉 力 ： 限元 分析 有
由于 结构 轻 盈 、 形 美 观 、 筑 高度 小 、 越 能 力 大 ， 杆 线 建 跨 系 拱 桥 在 我 国桥 梁 建 设 事 业 中得 到 了 越 来 越 广 泛 的 应 用 和 研
用 二 次 抛 物 线 ， 肋 为 现 浇 Ｃ ０钢 筋 混 凝 士， 距 为 １． Ｉ， 拱 ５ 间 ８ ５ｎ 单 向人 行 道 和非 机 动 车 道 宽 度 为 ８５Ｉ， 算 欠 高 为 １ ， ． ｎ计 ０ｍ 矢
能 准确 地模 拟 在 施 工 阶 段 吊杆 的受 力情 况 。
所 期 望 的 成桥 合 理 状 态 含 义 。 当前 对 于 “ 理 状 态 ” 判 断 合 的
有 两 种 观 点 ：） 构 的应 力包 络 合理 ：） 构 的弯 矩 合 理 。 １结 ２结 这
系杆拱桥施工中吊杆索力测试及调试问题的分析研究
系杆拱桥施工中吊杆索力测试及调试问题的分析研究系杆拱桥施工中吊杆索力测试及调试问题的分析研究一、引言随着经济的不断发展和城市建设规模的不断扩大，大跨径系杆拱桥的建设越来越受到人们的关注。
作为一种应用广泛的桥梁类型，系杆拱桥具有结构优越性能和良好的经济效益，因此在工程领域得到了广泛的应用。
系杆拱桥的施工过程中，吊杆索力的测试及调试是关键的一环。
本文通过对系杆拱桥施工中吊杆索力测试及调试问题的分析研究，旨在为系杆拱桥的施工提供有益的参考。
二、吊杆索力测试的重要性吊杆是系杆拱桥的核心构件之一，它承担着悬挂梁体的重量和荷载传递任务。
因此，在系杆拱桥施工过程中，吊杆索力的测试是确保桥梁结构安全可靠的重要步骤。
1. 索力测试的作用吊杆索力测试可以帮助施工人员了解桥梁结构的受力情况，及时发现并解决与索力有关的问题，如索力不平衡、索力过大或过小等。
通过对吊杆索力进行测试，可以实时监测并调整索力，确保吊杆在施工和使用过程中保持合理的受力状态，有效避免桥梁结构发生破坏或事故。
2. 索力测试的方法通常，吊杆索力的测试可以通过采用静载试验或动态试验的方法进行。
静载试验通常是在桥梁建设的早期进行，通过逐渐增加荷载并记录试验过程中的索力变化，确定吊杆的合理设计索力。
动态试验则主要用于评价桥梁的振动特性和结构响应，以及检测桥梁在不同工况下的索力情况。
三、吊杆索力测试及调试问题的分析研究1. 吊杆索力测试的困难与挑战（1）测试方法的选择问题：在吊杆索力测试中，不同的测试方法会产生不同的结果，因此选择合适的测试方法是至关重要的。
为了获得准确可靠的测试结果，需要根据实际情况选择合适的测试方法，如静态测试、动态测试或综合测试等。
（2）测试设备的选择问题：吊杆索力测试需要使用专业的测试设备，如传感器、数据采集系统等。
这些设备的选型需要根据桥梁的具体要求和测试目的进行选择，同时还要考虑设备的可靠性和测试成本等因素。
（3）测试过程中的安全问题：吊杆索力测试通常需要在高处进行，存在一定的安全风险。
有约束的最小能量法优化系杆拱桥成桥索力
外部 静定 、 内部超静 定 的系杆 拱桥 。 其结 构合 理， 在 小 跨径 范 围 内 有较 大 的竞 争 优 势 。系 杆拱
２ 有 约 束 的 最 小 能 量 法 的模 型
桥 的成桥 索力 对成 桥状 态恒 载 内力 的分布及 其 大 小 的影 响很大 。它 也是 施工 过程 中张 拉索 力 的 目 标 。无论 怎样 的系 杆 拱 桥结 构 体 系 ， 总能 通 过 调 整 吊杆 的张拉 力 获 得 一组 吊杆 张 拉 力 ， 使 得 结 构 在确定 荷载 下， 某 种 反 映 受 力 性 能 的 目标 达 到
总第 ２ ６ ３期 ２ ０ １ ４年 第 ２ 期
交
通
科
技
Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｓｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎ Ｏ． ２６ ３ Ｎｏ ．２ Ａ ｐｒ ．２ ０１ ４
有 约束 的最 小 能 量 法 优 化 系杆 拱 桥 成 桥 索 力
为各 吊杆 单位 索力作 用 下 的节点 位移 影响 矩 阵和 吊杆 索力 影响 矩 阵 。 相 同的方 法可 求 出各个节 点 处 的 内力 ：
２ ０ １ ４年 第 ２期
周 伟 等 ： 有 约 束 的最 小 能 量 法 优 化 系杆 拱 桥 成 桥 索 力
Ｍ １ 一 』 ⅥＩ ＋ＭＥ ＡＴ ， ｎ Ｍ Ｒ— Ｍ ｋ ＋ Ｍ Ｒ Ａ Ｔ 。 』 、 ， Ｉ 一 Ｎ Ｉ ＋ Ｎ１ Ａ Ｔ 。
在 吊 杆 的 张 拉 力 Ｊ的 作 用 下 ， 节 点 位 移 Ｄ— Ｄ。 ＋Ｄ Ｔ， 吊杆 索 力 Ｐ—Ｐ 。 ＋ Ｔ。式 中 ： Ｄ。 ，
为在 结 构 作 用 下 的节 点 位 移 、 吊杆索力 ； Ｄ ， Ｐ Ａ
系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计
摘要 ： 系杆 拱桥 吊杆 张拉 力 的优化 设计 问题是 工程 设 计 中的 重要 内容 ， 文采 用 Ａ Ｓ Ｓ 拟 吊杆 张拉 的 过程 ， 吊杆 应 该施 加 的初 始 张 本 ＮＹ 模 以 拉 力为基础 设计 变量 ， 用应 力模 拟 吊杆 张拉 力， 利 根据 一 阶优 化 算法 求 出每 根 吊杆 的张拉 控 制力 ， 得 吊杆 的预 张拉 力达到 规 定的设 计值 结合 使
施＿ 过程 ， 过 对＿程 实例 中问题 的计 算 ， 该方 法为 类似桥 梁 的设计 施 工的运 用提 供参 考 。 Ｔ － 通 ７ － 使
Ａ ｓ ａｔ Ｔｅ ｒｈ ｂｉｇ ｎｉ ｐｉ ｉ ｔ ｎ ｗｏ ｌ ｓｉ ａ ｐ ｒ ｎ ｐ ｒ ｏ ｅｇ ｅｒ ｇ ｄ ｓ ｎ ｔｉ ｐ ｐ ｄ ｐ Ｎ Ｙ ｉ ｌ ｅ ｔ ｂ ｔ ｃ： ｉ ａｃ ｒ ｅ ｔ ｓ ｎ ｏ ｔ ｚ ｉ ｂ ｍ ｓ ｎ ｉ ｏｔ ｔ ａｔ ｆ ｎ ｉ ｅｉ ｅｉ ， ｈｓ ａ ｍ ａ ｏ ｔ Ａ Ｓ Ｓ ｔ ｓ ｍ ａ ｅ ｒ ｄ ｄ ｅ ｏ ｍ ａｏ ｅ ｍ ａ ｎ ｎ ｇ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ
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考虑施工过程的下承式系杆拱桥吊杆索力二次优化法
安徽建筑中图分类号：U448.2+25文献标识码：A文章编号：1007-7359（2024）2-0052-04DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.2.021系杆拱桥是一种内部超静定、外部静定的自平衡结构[1]，主要由主拱、系梁、吊杆和桥面板等构件组成。
相比于传统圬工拱桥，系杆拱桥桥台处的水平推力与系梁相平衡，因此对桥台的抗推能力要求低，在城市和平原地区得以广泛运用[2]。
下承式系杆拱桥通过吊杆将桥面荷载传递给主拱圈，同时吊杆力的大小也影响系梁及主拱圈受力状态，是重要的受力构件。
许多学者对系杆拱桥吊杆索力的计算优化做了研究。
田志昌等[3]通过有约束的最小能量法，建立适用于吊杆索桥的优化模型以及约束的表达式，并结合工程实例来研究系杆拱桥成桥状态的吊杆索力优化；刘旭政等[4]考虑张拉过程中结构应力和变形的约束条件，兼顾张拉施工次数及顺序，采用影响矩阵法调整支架现浇系杆拱桥在落架后的吊杆索力；徐传昶等[5]以影响矩阵理论为基础对吊杆进行二次张拉，求解运营期间吊杆调索力，得到的理论值和实测结果接近；彭涛[6]以某下承式拱桥为研究对象，设置目标函数及约束条件并建立基于应力控制指标的数学优化模型，对吊杆张拉力进行优化，使得主拱应力、系梁应力及挠度均有不同程度减小。
目前，基于钢管混凝土系杆拱桥施工过程中分多次张拉吊杆的索力优化分析研究较少，本文以某下承式钢管混凝土系杆拱桥为例，借助MIDAS CIVIL有限元软件建立了施工全过程计算模型，分别采用弹性支撑连续梁法、最小弯曲应变能法以及二次优化法计算施工过程中分阶段张拉吊杆的索力大小，并对比分析了不同索力值对系杆拱桥成桥状态下各构件的受力与变形的影响。
1有限元计算模型1.1工程概况某下承式钢管混凝土系杆拱桥计算跨径为85.0m，矢跨比为1/5，拱轴线采用二次抛物线。
拱肋采用哑铃型钢管混凝土截面，按等截面布置，拱肋高2.1m，钢管外径85.0cm、壁厚1.4cm，内填充C50自密实补偿收缩混凝土；主桥混凝土构件、桥面铺装混凝土现浇层采用C50混凝土。
下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化
下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化随着城市化进程的加快，交通网络的扩展和改善变得尤为重要。
作为城市交通的重要组成部分，桥梁在其中发挥着至关重要的作用。
而下承式钢管混凝土系杆拱桥作为一种高效、经济、美观的桥梁形式，在城市交通建设中越来越受到青睐。
然而，由于桥梁的复杂荷载体系和结构特点，该类型桥梁的吊杆索力优化问题一直是研究的热点和难点。
下承式钢管混凝土系杆拱桥是一种将钢管混凝土柱作为主桥体的桥梁形式，通过系杆进行支撑和加固。
在施工过程中，吊杆起到了关键的作用，它能够承受桥梁的荷载并将其传递到桥墩上。
吊杆索力的合理优化不仅可以有效减小桥梁荷载对桥墩的影响，还可以提高桥梁的整体性能，延长其使用寿命。
吊杆索力的优化需要考虑两个方面的因素：结构约束和荷载约束。
结构约束主要是指桥梁吊杆系统的力学平衡关系，包括平衡方程的建立和各个受力点的力学关系分析。
荷载约束则是指桥梁所受荷载的限制条件，包括正常交通荷载、临时荷载和抗震荷载等。
通过综合考虑这两个方面的因素，可以得到吊杆索力的最优解。
在优化过程中，可以使用计算机辅助设计软件进行模拟计算和仿真分析。
通过建立桥梁模型和输入相应的荷载条件，可以得到吊杆索力的分布情况和大小。
通过对吊杆索力的分析，可以确定吊杆的截面形状和尺寸，以及吊杆与桥墩之间的连接方式。
此外，还可以借鉴其他相关工程领域的经验和方法，例如结构优化理论和材料力学理论等。
结构优化理论可以用于确定吊杆的最佳架构形式和材料使用方式，以满足荷载约束条件。
材料力学理论可以用于分析吊杆的受力情况，以确定吊杆的强度和刚度。
总之，下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化是一项复杂而重要的任务。
它涉及到桥梁结构的力学平衡和荷载约束等多个方面，需要综合考虑各种因素，通过科学的方法和工具进行分析和计算。
通过优化吊杆索力，可以提高桥梁的整体性能和使用寿命，为城市交通建设做出更大的贡献针对下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化的任务，结构约束和荷载约束是两个关键因素。
系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计
系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计施先正【摘要】系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计问题是工程设计中的重要内容,本文采用ANSYS模拟吊杆张拉的过程,以吊杆应该施加的初始张拉力为基础设计变量,利用应力模拟吊杆张拉力,根据一阶优化算法求出每根吊杆的张拉控制力,使得吊杆的预张拉力达到规定的设计值.结合施工过程,通过对工程实例中问题的计算,使该方法为类似桥梁的设计施工的运用提供参考.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2010(029)021【总页数】1页(P39-39)【关键词】系杆拱桥;拱桥;吊杆张拉力;有限元分析【作者】施先正【作者单位】城市建设研究院,北京,100000【正文语种】中文【中图分类】U441 系杆拱桥的结构特点系杆拱桥外部是无推力结构，但内部却是高次超静定结构。
由于结构轻盈、线形美观、建筑高度小、跨越能力大，系杆拱桥在我国桥梁建设事业中得到了越来越广泛的应用和研究，尤其是钢管混凝土拱桥结构、预应力和泵送混凝土等施工技术日趋成熟，使得该桥梁结构形式得到了进一步的推广。
正因为系杆拱桥具有外部无推力结构，内部高次超静定结构这一特点，可以通过改变传递构件的内力来调整全桥结构的受力状态，使纵梁的内力或线形达到某一期望状态。
2 吊杆张拉力确定方法现有的吊杆张拉力确定方法归纳起来，主要有指定受力状态方法、无约束的索力优化方法、有约束的索力优化方法和影响矩阵方法。
这些方法以成桥时的桥梁体系为研究对象，以体系的某种受力性能或某种材料用量为优化目标。
3 利用优化算法进行求解的流程利用ANSYS的一阶优化算法确定全过程合理设计状态的求解思路是：将营运合理设计状态和成桥合理设计状态综合为一个目标函数，以吊杆张拉力为设计变量，以吊杆张拉施工过程中的应力、变形要求为状态变量，通过单元的“生死”仿真模拟吊杆的施工过程，通过一阶优化算法建立可调变量和目标函数之间的直接、正向联系，经过迭代收敛后即可得到全过程合理设计状态的吊杆张拉力。
系杆拱桥施工过程吊杆索力分析
系杆拱桥施工过程吊杆索力分析系杆拱桥是一种常见的桥梁结构，通过拱形桥墩和系杆连接桥梁上部结构的施工方式，可以有效地分担桥梁荷载，并具有较好的抗震能力。
在系杆拱桥的施工过程中，吊杆是起到连结桥梁上部结构和拱形桥墩的作用，承受着施工期间的荷载。
吊杆的索力分析是十分重要的一项工作，下面将对系杆拱桥施工过程吊杆索力分析进行详细说明。
系杆拱桥的施工过程中，吊杆的索力分析主要包括弦杆的张拉过程和系杆荷载的分析两个方面。
首先，弦杆的张拉过程。
在施工初期，吊杆需要安装，这时需要对吊杆进行张拉，使其达到设计要求的索力。
张拉过程中，需要考虑到吊杆的受力平衡问题，保证吊杆的合理工作状态。
一般情况下，吊杆的张拉力应该能够满足设计荷载要求，并确保吊杆产生的应力不超过允许范围。
可以通过施工中的张拉设备对吊杆进行张拉，并根据实测数据进行调整，调节吊杆的张拉力，以达到设计要求。
其次，系杆荷载的分析。
在施工过程中，桥梁上部结构和拱形桥墩承受着施工荷载，这些荷载会通过系杆传递到吊杆上，对吊杆产生一定的作用力。
系杆荷载的分析主要包括水平荷载和竖向荷载两个方面。
水平荷载是由风荷载引起的，桥梁上部结构对风荷载有一定的抵抗能力，但仍然会对吊杆造成一定的侧向作用力。
竖向荷载是由桥梁自重和施工荷载引起的，这些荷载会通过拱形桥墩传递到系杆上。
对于不同位置的吊杆，其受到的竖向荷载大小和方向也有所不同。
为了保证吊杆的安全性能，需要对吊杆受到的竖向荷载进行分析，并进行合理的结构设计。
在进行吊杆索力分析时，还需要考虑到材料的强度、刚度和变形等因素。
吊杆的索力分析一般通过计算方法进行，可以采用有限元分析或者结构力学分析等方法进行计算。
通过对吊杆的受力分析，可以确定吊杆的尺寸、材料和安装方式等，保证吊杆在施工过程中的安全可靠运行。
总结起来，系杆拱桥施工过程吊杆索力分析是一项重要的工作，对于桥梁的施工安全和质量具有重要的影响。
其主要包括弦杆的张拉过程和系杆荷载的分析两个方面，通过合理的计算和分析，可以为吊杆的安装和施工提供技术支持，确保桥梁的施工顺利进行。
系杆拱桥吊杆张拉方案优化试验研究
系杆拱桥吊杆张拉方案优化试验研究系杆拱桥外部为静定结构，内部为高次超静定结构［1］，吊杆内力的改变对全桥受力状态均有一定影响。
系杆拱桥最常用的是柔性吊杆，其应力-应变曲线呈非线性，在长期荷载作用下会产生应力松弛和应力损失［2］。
因此，系杆拱桥索力优化具有重要的实际意义。
2）提高对身体健康的重视程度，加大对身体形态科学标准、维持良好体型重要意义的宣传。
尤其针对偏胖或超重男生，减肥不是女生的专属，还必须成为男生的健康任务。
在高校很有必要开设健身塑形的课程，成立健身俱乐部或健身社团，有条件的还可举办健身大赛。
朱敏等［3］通过零位移法和能量最小法的优化组合形成最优化的成桥状态，建立了施工期结构状态变量与成桥状态目标之间的关系，从而得到不同施工阶段合理的吊杆张拉力。
任伟新等［4］指出将吊杆理想化为张紧的弦时，忽略了吊杆的垂度和抗弯刚度，在实际应用中会带来不可接受的误差。
因此对弦公式进行了修正，采用能量法和曲线拟合法，建立了分别考虑索垂度和抗弯刚度影响、由基频计算索力的实用公式。
张戎令等［5-6］从吊杆受力分析出发，结合抗弯刚度，在考虑转动惯量、剪切变形的影响和钢绞线及高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，HDPE）2 种复合材料耦合振动的情况下，推导出吊杆铰接下索力计算公式。
宋一凡等［7］引用斜拉索的动力计算长度概念得到吊杆的动力计算长度，然后将两端固结支承的拉索振动问题等效成两端铰结支承的拉索振动问题，从而解决了长期以来用振动法测估索力时遇到的有效吊杆长度取值难题。
既有研究成果完善了索体系理论，为实际工程索结构张拉提供了借鉴。
本文以兰新二线新疆乌鲁木齐河特大桥为1 跨128 m 系杆拱桥为背景，建立室内1/16 缩尺模型，研究不同初张拉力时张拉过程中索力变化规律及拆除支架后系梁的应力和线形，可为同类桥梁的吊杆张拉方案提供借鉴和参考。
1 模型试验1.1 模型设计该桥为双线铁路桥，拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/5，系梁为单箱双室，每道拱肋上有17 组吊杆，每组2 根，采用先梁后拱的施工方法。
系杆拱桥连接与约束的优化
系杆拱桥连接与约束的优化系杆拱桥是一种结构优化的桥梁类型，具有优良的力学性能和美观的外观，广泛应用于公路和铁路的建设中。
然而，在设计和施工过程中，如何优化系杆拱桥的连接与约束，以提高其稳定性和耐久性，仍然是一个具有挑战性的问题。
本文将从连接和约束两个方面进行讨论，并提出一些优化措施。
一、连接的优化1.拉索连接拉索连接在系杆拱桥中被广泛使用，特点是连接紧凑、刚度大、对高温和海水腐蚀性能好。
但在设计中需要考虑拉索的材料性能和受力方式，以确保连接的稳定性和可靠性。
优化措施：-选择合适的拉索材料，如高强度钢丝绳或纤维增强塑料拉索，以提高拉索的承载能力和耐久性；-合理确定拉索的受力方式，根据桥梁的设计荷载分配拉索，并采用适当的张力调整装置，确保拉索的应力分布均匀。
2.焊接连接在系杆拱桥的连接中，焊接连接可提供高强度和刚性，适用于两种连接件的连接。
然而，焊接连接的质量和可靠性受到焊接工艺和焊接材料的影响，需要进行合理的优化。
优化措施：-选择合适的焊接材料，如高强度钢材和焊条，以提高焊缝的强度和耐腐蚀性；-合理设计焊接工艺，如焊接电流和电压控制，焊接速度和压力控制，以保证焊接质量和可靠性；-进行焊接接头的非破坏性检测，如X射线和超声波检测，以发现潜在的缺陷和裂纹。
1.支座约束支座约束是系杆拱桥中重要的约束方式，关系到桥梁的稳定性和安全性。
合理设计和优化支座的约束方式，对于提高桥梁的承载能力和耐久性至关重要。
优化措施：-选择合适的支座材料，如聚合物复合材料或高强度钢材，以提高支座的刚度和耐久性；-合理设计支座的刚度和摩擦系数，以使其能够有效地约束拱墩和拱脚；-采用合适的支座类型，如弹簧支座或摩擦支座，以适应桥梁的变形和沉降。
2.系杆约束系杆约束是系杆拱桥中常用的约束方式，主要通过连接部件和接头的设计和优化实现。
合理设计和优化系杆的约束方式，对于提高桥梁的稳定性和耐久性至关重要。
优化措施：-选择合适的系杆材料，如高强度钢材或纤维增强复合材料，以提高系杆的承载能力和耐久性；-合理设计系杆的截面形状和尺寸，以减小自重并提高刚度；-优化系杆的连接件和接头设计，如采用螺栓连接和受力柱连接，以提高连接的刚度和可靠性。
系杆拱桥吊杆索力调整之我见
系杆拱桥吊杆索力调整之我见1、基本概况清水尖大桥主跨为74m系杆拱桥，拱圈采用工字型截面的钢筋混凝土结构，拱轴线为二次抛物线，L0=70.0m，F0=14.0m，F0/L0=1/5。
拱肋截面高为200cm，宽度为120m，吊杆横桥向间距为1330cm，全桥均为单吊杆；系梁为预应力混凝土构件，跨中截面高为170cm，端部截面高为200cm。
其结构型式见下图：2、有限元模型[ ]采用有限元软件MIDAS/CIVIL进行计算，拱肋、横梁、系梁及风撑均采用梁单元模拟，吊杆采用桁架单元进行模拟。
拱肋及系梁固结，桥梁结构外部为静定结构，故其外部约束采用简支。
为便于描述，按照实际张拉顺序，从两边到中间依次对吊杆进行编号为吊杆1～吊杆7。
3、成桥阶段最优索力确定[ ][ ]为确定本桥成桥阶段最优索力，采用成桥阶段模型进行计算，为此，本次未知荷载系数调整法设定如下三个约束条件[ ][ ]：1、各吊杆成桥索力分布均匀（索力值相差150KN以内）；2、恒载作用下，系梁挠度较小（最大竖向位移值Dz≤10mm）；3、恒载作用下，系梁弯矩值较小（最大弯矩值Mmax≤2×103KN·m）。
各吊杆张拉力均采用1000KN，作为初始张拉力，并将各吊杆初始张拉力单独作为一个工况。
本次索力优化仅考虑恒荷载，采用的荷载工况组合为：CB1=1.0×恒荷载+1.0×1#索力+1.0×2#索力+1.0×3#索力+1.0×4#索力+1.0×5#索力+1.0×6#索力+1.0×7#索力。
由此，采用未知荷载系数法，计算出的满足上述三个约束条件的荷载工况组合为：CB2=1.0×恒荷载+1.432×1#索力+0.945×2#索力+0.888×3#索力+0.826×4#索力+0.781×5#索力+0.748×6#索力+0.749×7#索力。
基于系杆拱桥成桥吊杆索力优化方法
基于系杆拱桥成桥吊杆索力优化方法
李广群
【期刊名称】《四川水泥》
【年(卷),期】2015(000)005
【摘要】一般来说，在系杆拱桥施工进程当中，针对成桥吊杆索力进行确定并完成有效优化可谓是其关键工作内容，其重要性不容忽视。
在此，本文将针对基于系杆拱桥成桥吊杆索力优化方式进行简要探讨。
【总页数】1页(P293-293)
【作者】李广群
【作者单位】兴化市金桥工程有限公司，江苏兴化 225700
【正文语种】中文
【中图分类】G322
【相关文献】
1.刚性系杆拱桥成桥吊杆索力优化方法的适用性研究
2.钢筋混凝土系杆拱桥成桥吊杆索力确定方法对比分析研究
3.确定系杆拱桥成桥吊杆索力及施工张拉力的方法研究
4.确定刚架系杆拱桥合理成桥状态和成桥吊杆力的方法探讨
5.空间三索面斜吊杆非对称系杆钢拱桥合理成桥索力优化
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于成拱桥吊杆施工索力优化
１ ０＃ １＃ １ １＃ ２ １＃ ３ １＃ ４ １＃ ５ １＃ ６
１２ ９ ４ １３ ９ ４ １２ ２ ２ １２ ６ ７ １３ ２ ３ １３ ０ ９ １４ ４ ３
７ ２７ ７０ ３ ６ ７５ ７７ ３ ７ ４５ ７１ ３ ７４ ６
中、 下承式 拱桥 受力 良好 ， 一些 地势 较为平 坦 在 的地 区较为常 见 。 吊杆 是 中 、 承式 拱 桥 的关 键 构 下 件 ， 因施工 不 当 、 护 不 到位 等 原 因 ， 可 能导 致 若 养 则
肋 吊杆 采用 Ｐ Ｓ Ｅ Ｍ７—１７ 边 拱肋 采用 Ｐ Ｓ ２， Ｅ Ｍ７— ３ ７。
３ 索 力调 整
３ １ 索 力调 整原 理 ．
本 次 索 力优 化 以位 移控 制 为 主 ， 证 成 桥线 形 保
满足 目标值 ， 设关心截面的位移向量为 ｛ ｝索力对 ，
位移 的影 响矩 阵为 ［ ］ 则 当索 力 调 整 向量 为 ｛ ｝ Ｃ ，
时 ， 移变 为 ： 位
力不对称 问题的下承式拱桥为例 ， 利用有限元方法模拟其受力状况， 并采用影响矩阵法对 吊杆 索力进行优化， 结果表明： 优化后该桥 受力有较为明显的改善 ， 且成桥后 吊杆索力较为均 匀， 主
拱 圈受力 良好 。
关 键词 ：下承 式拱 桥 ；吊杆 ；索 力 ； 化 优
中图分 类号 ： ４ ． ２ Ｕ４８２ 文献标 识码 ： Ｂ
调整 索力后 全桥 应力 （ 于 数据 过 多 仅 列 出 主 由・
３ 期
莫晓华 ， ： 等 于成拱桥吊杆施工索力优化
表 ５ 成 桥阶段索力值
８ １
吊杆 中问／ 西侧／ 东侧／ 吊杆 中间／ 西侧／ 东侧／ 编号 ｋ Ｎ ｋ Ｎ ｋ Ｎ 编号 ｋ Ｎ ｋ Ｎ ｋ Ｎ
钱江四桥双层桥面系杆拱桥——吊杆内力的多次调整及优化分析
一般是刚性连接，吊杆固结在拱肋上，下端与横梁形成槽形刚架，吊杆兼受轴力和弯矩，故可按 偏心受拉构件计算。
梁拱组合体系由于吊杆的张拉力将引起整个结构的内力重分布，尤其是大跨径桥梁吊杆 的张拉力可能需要多次张拉调整，以满足施工期结构内力状态及成桥状态线性和内力的要求。 因此，如何确定不同施工阶段吊杆的张拉力值就成为问题的关键。只有合理地确定不同施工 阶段吊杆的张拉力值才能保证施工期的安全，使成桥状态得到很好地控制，最终达到较为理想 和合理的成桥内力状态及线形要求。
ｍｉｎＵ（ｚ）
ｇｉ（Ｚ）≥０（ｉ＝１、２、…、ｎ１）
ｈ，（ｚ）≥Ｏ（ｊ＝１、２、…、“２）
式中：
ｍｉｎＪ（ｙ，“）（其中，ｎ∈Ｕ，ｙ∈Ｙ） ｕ（ｚ）——成桥状态桥梁结构的应变能；
ｇｉ（Ｚ）ｈｊ（Ｚ）——ｇ。（ｚ）≥Ｏ，（ｉ＝１，２、…、“１）及ｈｉ（ｚ）ｔ＞０，（，＝１、２、…、ｎ２）为结构状态参
数约束范围；ｚ表示与应变能Ｕ有函数关系的施工期结构状态变量；
组合体系，施工期结构可测变量采用吊杆内力、结构位移或二者的组合。对于必须同时进行结
构成型内力和线性优化的桥梁及仅需进行成型线性优化的桥梁，可分别对目标进行优化。当 结构为完全线性时，将得到成桥状态施工优化分析的精确解；而对于大跨度、非线性影响较明 显的结构，须经过一个迭代过程，可采用牛顿迭代法等常规数学解法。
新分配，使各施工阶段的内力和线形达到合理的要求。针对结构成型的特点，全跨利用钢劲性
骨架进行无支架施工，因此作为拱、梁之间传力构件的吊杆的内力随旎工阶段的变化而变化。
所以，吊装钢劲性骨架系梁，吊杆内力进行预张拉后，尚需在以下几个阶段对吊杆内力进行调
整：①现浇系梁混凝土，第一次对称张拉吊杆内力；②安装下层横梁，第二次调整吊杆内力；③
拱桥成桥状态下吊杆索力优化
拱桥成桥状态下吊杆索力优化田志昌;孙超;韩永华;赵根田【摘要】One of the standards which measures the arch and rigid frame is to check the internal force distribution and size under the finished state. When the bending stress of the arch rib and the main girder under the action of constant and live load is small and well-distributed, the bridge can be regarded as reasonable. The method and theory of cable force optimization mainly takes cable-stayed bridge as the object of research. The cable optimization model and the constrained expression were constructed on the basis of cable-stayed bridge's cable force optimization and constrained energy minimization method. The cable force optimization of arch bridge's completion state was also studied with reference to engineering practices in this paper.%衡量刚构与拱组合体系系杆拱桥的标准之一是查看其成桥状态下内力分布与其大小.成桥在恒、活荷载的作用下拱肋与主梁所承受的弯曲应力小且均匀,此时方能称为合理的成桥状态.关于拉索索力优化的方法和理论大多以斜拉桥为研究对象.在借鉴斜拉桥索力优化的基础上,通过有约束的最小能量法,建立适用于吊杆索桥的优化模型以及约束的表达式,并结合工程实例来研究系杆拱桥成桥状态的吊杆索力优化.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2017(014)002【总页数】7页(P296-302)【关键词】系杆拱桥;索力优化;成桥状态;有约束的最小能量法【作者】田志昌;孙超;韩永华;赵根田【作者单位】内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,内蒙古包头 014010;内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,内蒙古包头 014010;广东平兴高速公路有限公司,广东广州 510640;内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,内蒙古包头 014010【正文语种】中文【中图分类】U448.22+5随着桥梁建设的发展，刚构与拱组合体系桥梁作为一种新型组合体系，被越来越多地应用于实际工程中[1]。
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的湿接头，张拉中横梁及系梁内剩余预应力钢束；现 得到各吊杆一次调索所需增量｛△Ｔ。７，△Ｔｚ７，…，△Ｔ。’｝
浇横梁间的桥面板；调整吊杆内力，控制结构线形达 Ｔ，此增量不随调索方法和调索次序变化而变化，称之
到竖曲线要求。
为目标索力增量（记为｛△Ｔ）。。）。由于调索次序不同，
（７）桥面系的施工，并拆除拱脚处的支架。
度。
采用平面结构有限元计算程序（桥梁博士）对整 ６ 调索索力计算实例
体桥梁进行受力分析，根据施工过程至成桥自动形成
蕴藻浜大桥共有１６对吊杆，运用桥梁平面计算
索力、系梁位移和拱圈应力、弯矩图设计成桥索力，一 程序“桥梁博士”建立平面有限元杆系模型进行系杆
般需进行试算的过程来确定设计索力。
拱桥吊杆索力调整计算。根据施工单位现场提供两个
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图３恒载作用拱肋及系梁目标索力作用下位移图
万方数据
上冯么咯Ｎ。．４ ２００５
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◎ｓ一一－一一 图４恒载作用拱肋及系梁分批调索后位移图 图５组合¨作用钢管目标索力作用下正应力包络图
图６组合¨作用拱肋分批调索后正应力包络图
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吊杆索力调整过程来达到设计的成桥索力。无论哪种 施工方法都需要经过“索力调整”的施工步骤，使得桥 梁实际最终索力与设计最终索力一致，才能保证结构 受力合理，运营安全。
２ 工程概况 蕴藻浜大桥是上海市Ａ５（嘉金）高速公路一期工
程（Ａ３０～北青公路）一标桥梁，主桥为计算跨径８５ｍ的 下承式钢管混凝土系杆拱桥，矢高１７ｍ，矢跨比１：５，桥 面宽１７．６ｍ。主拱肋采用哑铃形，高２ｍ，宽０．９ｍ，钢管 壁厚１６ｍｍ，内充Ｃ５０微膨胀混凝土。拱轴线方程：
段。通航标准为国家四级航道，通航净高１ ０ＩＩｌ，净宽６嘶，
最高通航水位３．５ｍ。桥梁纵横断面布置如图１所示。
图１蕴藻浜大桥纵横断面布置
３ 施工步骤和初始索力形成 蕴藻浜是上海内河的主要河道之一，船舶运输比
收稿日期：２００５—１０一１３
万方数据
上蟛么咯Ｎ。．４ ２００５
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◎ｓ一…一ｓ一 较繁忙，桥梁施工期间不允许断航。因此，主桥上部结 构采用无支架施工方式，其施工步骤如下： （１）主桥桥墩钻孔灌注桩、承台和立柱施工；主桥 桥墩处搭设支架，现浇拱脚和端横梁；混凝土达到设 计强度后，张拉端横梁预应力钢束。
５ 分批调索方法 在进行理论计算时，设计索力一般是采用一次性
同时调索达到的，而实际施工过程中吊杆对数较多， 不可能达到一次同步调索，依据施工单位设备机具，
（２）施工现场钢管拱成型，采用吊装法单片吊装 一般一对或两对吊杆进行分批同步调索。在吊杆索力
就位；安装临时索；钢管拱拱脚处的连接处理；钢管拱 调整过程中，张拉任何一批吊杆，不仅直接改变所张
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无支架施工的系杆拱桥 吊杆索力优化
张国泉１徐 雷２ （同济大学桥梁工程系１闵行区公路管理署２）
摘要：本文结合蕴藻浜大桥施工过程，吊杆索力调整的计算和实施，采用平面有限元模型对其进行索力调整 计算，探讨了吊杆调索方法及运用”桥梁博士”进行索力调整的方法，可为以后系杆拱桥的设计施工提供实用参考意 义。
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由下式
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计算即可得到索力影响矩阵网。 （３）计算１６根吊杆调索时需张拉的索力增量｛△】。醐＝
是：在该索力作用下，拱圈各部位受力较均匀，合理，
［８］｛△｝ｎ×，＝｛△１’）ｎｘｔ
满足规范要求，并具有一定安全度；系梁在成桥恒载
通过求解上式，可得到每根吊杆张拉调整时所需
作用下竖向位移基本为零；同时吊杆应力保持较均匀 的索力增量，通过张拉这些增量，即可达到最终索力
状态，应力幅值在满足规范要求下还具有一定安全 目标增量，从而达到设计索力。
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｛△。△各…，△。。）Ｔ：由最终成桥索力和调索前实测索力计算
目标索力增量：△毕Ｗｉ。（ｊ＝１Ｚ…，１６）；然后运用Ｃ语言
或Ｃ＋＋，运用高斯消元法，同步或异步迭代法等编制小程 序解线性方程组
［８］｛△），６×－＝（△Ｔ｝。６×· 即可得到１６根吊杆依次调索张拉时所需索力增量ｆ△。，
杆单元索力Ｆ：ｆ。＋△，，运行计算后可得到第２根吊杆 的初始索力，’；在第１．也阶段输入索力群吊杆单元索力
各吊杆张拉时的张拉力也完全不同，故需计算各根吊
根据施工步骤，吊杆的初始索力是在施工过程中 杆在各自张拉批号张拉时对其他吊杆索力的影响程
由系梁重量、系梁内预应力荷载、横梁重量、桥面板重 度。将第ｉ批张拉的吊杆增加单位力后对其他吊杆索
量、部分施工荷载及混凝土收缩徐变影响力等荷载作 用下形成的。
力产生影响力记为｛８ｍ８ｉ：，…，８ｉ一，１，８ｉ州，…，８ｉ。），对ｎ批 吊杆均给予一个单位增量进行计算即可建立一个单
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上蟛么醯Ｎ。．４ ２００５
万方数据
国匿蓥蚕匿蚕》——————————一——ｓＨＡＮＧＨＡＩＨＩＧＨｗＡＹｓ◎
千斤顶进行吊杆索力调整，为了使施工便利，拟定张拉调 整次序为，按顺桥向由一端向另一端顺次调整，并一次完 成张拉，如图２所示。这样可避免千斤顶不停换位，减少施 工工序。
△各…，△１６｝１。 （４）调索过程结构受力分析：索力增量虽然确定，但必
（５）现浇系梁预制节段间的湿接头；混凝土达到 运用计算程序计算各批吊杆张拉时的索力增量。
设计强度后，张拉系梁内部分预应力钢束，临时索转
在运用程序进行计算，应要求施工现场提供各吊
换成体内永久索。
杆的实测索力，记录为｛Ｔ，７，Ｔ：’，…，Ｔｎ７｝７（ｎ为张拉的总
（６）安装中横梁预制节段，现浇中横梁与系梁间 批数），成桥设计索力（目标索力）记为｛Ｔ。７，Ｔ２７，…，Ｔｎ７）７，
只：厂’＋△，，运行得到第３根吊杆的初始索力戍；依 此类推完成调索过程结构受力分析。
（５）注意事项：①由于索对数较多，调索阶段也较多， 而且混凝土收缩徐变对系杆拱桥受力及索力影响会较大， 故建议调索的各个阶段施工天数应填最小值，这样计算得 到的索力与目标索力误差较小。②为了减小误差，在形成 索力影响矩阵时，宜取３位小数进行线性方程的求解，这 样可以满足计算精度要求，误差较小。
须保证施工时索力调整过程中结构受力安全可靠，故必须 分析施工阶段和成桥后结构的内力、位移等状况。前已说 明桥梁博士计算程序中不能直接输入索力增量，故必须分 别计算各根吊杆在张拉调整前的初始索力厂’，再加上张
拉时所需索力增量△ｉ，才能得到输入索力Ｆ：ｒ’＋△ 进行计算。第１根吊杆ｆ：：ｆ。，在第１＋１阶段输天１１样吊
图２吊杆索力调整次序示意图 运用桥梁博士程序调整吊杆索力方法如下： （１）输入初始索力：在调整索力的最初阶段（Ｉ阶段）输 入施工单位现场实测索力ｆＺ ７，五７，…，丁ｊ。）Ｔ； （２）计算索力影响矩阵［６］：根据张拉次序添加１６个 阶段（Ｉ＋１￣Ｉ＋１６阶段），依次对１～１６＃吊杆进行索力调整。 由于桥梁博士程序的索力仅能输人最终索力，而非索力增 量，根据笔者计算经验，在形成索力影响矩阵时，１～１酣吊 杆可均输入１ｋＮ进行计算，且计算误差较小。计算完毕输 出第１￣Ｉ＋１ ６阶段的索力，记为［厂］。副，：
ｙ＝一罟工２（ｆ＿１７ｍ，Ｌ＝８５ｍ）。吊杆采用０ＶＭＤＳ（Ｋ）７—
５５成品吊杆锚具，纵桥向间距为５ｍ，与中横梁间距对 应，共１６对。吊杆采用单端张拉，系梁梁底为锚固端，拱 顶为张拉端。系梁采用预应力混凝土小箱梁，先分段预 制，吊装后现浇接头成型。系梁标准断面宽１．４ｍ，高 １．６ｍ，中间空心部分１．１）（０．６ｍ，在横梁连接处变为实心
下承式系杆拱桥的施工方法主要包括以下几种： ①对于无通航要求、河道较浅的可采用满樘式有支架 式施工；②对于有通航要求的桥梁，一般用少支架，河 中间留出一最小的临时通航孑Ｌ，对拱肋及系杆分段预 制，在支架上进行拼接安装；③对于通航要求较高的 桥梁，采用无支架施工方法，做到不断航或尽可能少 断航。
对于有支架施工方式的系杆拱桥即使根据设计 要求调整好了初始张拉力，使其按照设计所考虑影响 索力因素后成桥达到最终成桥索力，然而桥梁施工中 包括许多道施工工序，其中又或多或少存在着一定的 误差，故成桥后实际吊杆索力并不能达到设计所要求 的最终张拉力，必须通过调索来实现；对于无支架施 工，根据施工方法一般吊杆初始索力由施工过程中结 构各部分自重及所施加预应力形成，故必须经过一个
８４１ ６
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成桥后期结构位移对比如图３一图４所示，正常使用 组合Ⅱ作用下钢管及索应力对比如图５一图８所示：
图示表明，分批调索后，成桥索力虽与目标索力存在 一定的误差，拱肋位移基本一致，梁的位移上拱，但满足规 范要求。分批调索后拱肋钢管受力优于目标索力作用，索 的应力基本一致。可见文中所述调索方法及调索次序是可 行且精度满足规范要求。