钢桁梁斜拉桥成桥索力优化的实用算法

第３６卷第６期２０１４年６月

铁 道 学 报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＨＥＣＨＩＮＡＲＡＩＬＷＡＹＳＯＣＩＥＴＹ

Ｖｏｌ畅３６　Ｎｏ畅６Ｊｕｎｅ２０１４

收稿日期：２０１２‐０４‐２５；修回日期：２０１２‐１０‐２５基金项目：国家自然科学基金（５１１７８４７１，５１３２２８０８）；教育部新世纪优

秀人才支持计划（ＮＣＥＴ‐１２‐０５５０）

作者简介：何旭辉（１９７５—），男，贵州遵义人，教授，博士。Ｅ‐ｍａｉｌ：ｘｕｈｕｉｈｅ＠ｃｓｕ畅ｅｄｕ畅ｃｎ

文章编号：１００１‐８３６０（２０１４）０６‐００９９‐０８

钢桁梁斜拉桥成桥索力优化的实用算法

何旭辉１，２，杨贤康１，２，朱　伟１，２

（１畅中南大学土木工程学院，湖南长沙　４１００７５；２畅高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南长沙　４１００７５）摘　要：根据影响矩阵原理对斜拉桥３种成桥状态（塔直梁平状态、塔梁弯曲能量最小状态和塔直中跨梁平状态）索力进行计算。分析表明，塔直中跨梁平状态能更好地在保证索力分布均匀的同时使得塔梁变形趋于最小。在塔直中跨梁平状态的基础上，本文提出一种简单实用的成桥索力优化新算法，该算法可避免常规计算时大型单元内力矩阵的计算和提取，无需编程。利用该算法对某铁路钢桁梁斜拉桥进行分析计算，通过与设计成桥索力的比较，证明计算结果的准确性；同时，基于对称原则将索力求解模型进一步简化后，有限元分析时可省略主塔建模过程，仅以主梁、拉索为分析对象便可快速得到一组准确可靠的对称索力。实桥验算结果表明，当拉索布置关于主塔对称时，对于钢箱梁斜拉桥该算法也具有很好的适用性。关键词：钢桁梁斜拉桥；合理成桥状态；索力优化；影响矩阵

中图分类号：Ｕ４４３畅３８ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０畅３９６９／ｊ畅ｉｓｓｎ畅１００１‐８３６０畅２０１４畅０６畅０１６

ＰｒａｃｔｉｃａｌＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＣａｂｌｅＦｏｒｃｅｓｉｎＣｏｍｐｌｅｔｉｏｎｏｆ

ＳｔｅｅｌＴｒｕｓｓＧｉｒｄｅｒＣａｂｌｅ‐ｓｔａｙｅｄＢｒｉｄｇｅｓ

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１，２

（１畅ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａ；

２畅ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＨｉｇｈＳｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｂｌｅｆｏｒｃｅｓｉｎｔｈｒｅｅｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｓｔａｔｅｓ（ｔｈｅｔｏｗｅｒｂｅｉｎｇｖｅｒｔｉｃａｌａｎｄｇｉｒｄｅｒｂｅｉｎｇｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ；ｔｈｅｂｅｎ‐

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近些年来，随着芜湖长江大桥、天兴洲长江大桥等公铁两用斜拉桥的建成，大跨度斜拉桥逐渐运用于铁