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叠合梁斜拉桥成桥索力优化及合理施工状态研究

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叠合梁斜拉桥成桥索力优化及合理施工状态研究

作者：殷传伍重庆交通大学

学位级别：硕士

叠合梁斜拉桥是一种高精度、高技术含量的桥梁结构,近年来因其主梁自重较轻、节约施工工期得到广泛应用。与普通斜拉桥相比,叠合梁斜拉桥的结构受力更加复杂,对施工过程控制的精度要求及技术要求更高。本文以某叠合梁斜拉桥为研究背景,... 详细信息

叠合梁斜拉桥是一种高精度、高技术含量的桥梁结构,近年来因其主梁自重较轻、节约施工工期得到广泛应用。与普通斜拉桥相比,叠合梁斜拉桥的结构受力更加复杂,对施工过程控制的精度要求及技术要求更高。本文以某叠合梁斜拉桥为研究背景,对其成桥索力优化、合理施工状态确定以及结构参数敏感性分析与识别展开了深入研究。本文的主要研究内容及成果如下:(1)针对叠合梁斜拉桥成桥索力的优化问题,探究了基于影响矩阵法以及刚性支撑连续梁法的综合法对合理成桥索力的求解过程。同时完善了综合法的控制目标,将叠合梁的钢主梁以及混凝土桥面板的弯矩作为控制目标,从而确保所获取的成桥索力及对应的成桥状态与叠合梁受力体系更为吻合。(2)考虑到影响矩阵法是建立在结构完全线性的基础上并采用线性叠加原理进行成桥索力求解且未纳入非线性影响,提出了一种通过减小索力调整幅度从而降低非线性效应的影响矩阵法改进方法,并针对改进后的影响矩阵法进行了验证。结果表明,改进后的影响矩阵法求解得到的成桥索力所对应的成桥状态控制截面弯矩与合理成桥状态下的目标弯矩误差较小,可用于指导实际施工。(3)针对传统斜拉桥施工控制过程中时存在未明确提出施工过程索力优化目标的问题,施工过程索力通常根据施工经验选取,因此本文提出了一种基于无应力状态法的施工过程索力的优化求解方法,将计算得到的施工过程索力带入正装计算,从而确保所获取的成桥状态相比于施工过程索力常规取值更加接近合理成桥状态。(4)针对传统叠合梁斜拉桥存在主梁施工方法效率较低、施工工期较长的问题,拟定了两种主梁施工优化方法,并针对上述施工方法进行正装计算,对比分析了施工过程应力、成桥应力、成桥索力等,从而确定了一种基于结构安全及施工效率为前提的叠合梁斜拉桥主梁最优施工方法。(5)针对理论计算所采用的参数取值与实际施工的结构参数实际值存在偏差的问题,结合叠合梁斜拉桥结构特点所确定的有效参数进行了敏感性分析,从而得出混凝土面板自重以及拉索终张索力两个参数对成桥状态敏感性影响较高;基于上述通过BP神经网络对混凝土面板自重进行识别,并与实桥测量数据进行对比,证明识别效果较好,可用于指导实际施工。

关键词：叠合梁斜拉桥成桥索力优化合理施工状态敏感性分析与识别

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无背索斜拉桥成桥索力优化研究

无背索斜拉桥成桥索力优化研究

作者：蒋陈陈长安大学

学位级别：硕士

斜塔无背索斜拉桥具有优美的外形，是一种新颖独特的桥梁结构形式，利用塔柱倾斜来平衡桥梁恒活载，无背索丰富了桥梁结构与景观之间的协调关系。由于斜塔无背索斜拉桥结构的不对称性和具有无背索的特点，后期成桥索力调整对桥梁结构内... 详细信息

斜塔无背索斜拉桥具有优美的外形，是一种新颖独特的桥梁结构形式，利用塔柱倾斜来平衡桥梁恒活载，无背索丰富了桥梁结构与景观之间的协调关系。由于斜塔无背索斜拉桥结构的不对称性和具有无背索的特点，后期成桥索力调整对桥梁结构内力和线形的最终状态达到设计要求具有关键作用。本文研究主要内容： 1、本文通过对国内外现有的无背索斜拉桥分析，给出了无背索斜拉桥成桥索力优化方法及各方法的优缺点，着重介绍了索力优化状态的确定及本桥所采用的成桥索力优化方法。 2、无背索斜拉桥成桥优化计算方法是依托延安市子长县康复秀延河大桥建立MIDAS有限元模型，通过对成桥索力优化方法比较分析，采用未知荷载系数法与影响矩阵法进行成桥索力优化，选取合适的成桥优化控制目标、优化约束条件从而进行索力求解。所采用的成桥索力优化方法对同类桥型的索力优化具有指导意义。 3、无背索斜拉桥成桥优化施工控制阶段，利用成桥优化计算索力的方法能够求出一组索力优化值，但是桥梁施工过程中未能采取严格的施工控制措施尤其是索力张拉锚固不到位，成桥后桥梁仍不能达到成桥最优状态。本桥施工采用自适应控制理论进行严格的施工控制，着重分析了索力张拉锚固时的注意事项，为确保索力张拉的准确性采用压力传感器与锚索计双重控制，最后通过分析塔梁变形值，验证成桥优化合理性。

关键词：无背索斜拉桥成桥索力优化未知荷载系数法影响矩阵法锚索计

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矮塔斜拉桥成桥索力优化与施工仿真分析

矮塔斜拉桥成桥索力优化与施工仿真分析

作者：李博四川农业大学

学位级别：硕士

斜拉桥是一种高次超静定结构,常规有限元和数值方法在进行成桥索力优化时采用单点逐次计算效率和精度较低,优化后成桥内力不够理想,遗传算法具有并行计算和全局搜索能力可以有效解决这些问题。但相比于常规斜拉桥,矮塔斜拉桥主梁通常采... 详细信息

斜拉桥是一种高次超静定结构,常规有限元和数值方法在进行成桥索力优化时采用单点逐次计算效率和精度较低,优化后成桥内力不够理想,遗传算法具有并行计算和全局搜索能力可以有效解决这些问题。但相比于常规斜拉桥,矮塔斜拉桥主梁通常采用变高度预应力混凝土结构、边跨和塔根附近无索区较长,采用普通遗传算法进行成桥索力优化时未考虑上述特点,求解后索力不均。为提高矮塔斜拉桥成桥索力优化的计算效率,同时使优化后成桥状态更加合理,本文在遗传算法基础上,加入精英保留机制并将索力方差作为约束条件,提出了基于改进遗传算法的索力优化方法,并结合东莞市某在建矮塔斜拉桥进行成桥索力优化验证该方法的可行性,主要工作内容如下:(1)总结目前矮塔斜拉桥的索力优化理论,基于矮塔斜拉桥的受力特点,提出基于改进遗传算法的矮塔斜拉桥成桥索力优化方法。(2)采用基于改进遗传算法的索力优化方法对东莞市某在建矮塔斜拉桥进行成桥索力优化。相对有限元法,改进的遗传算法优化效率更高,优化后正负弯矩分别减少9.9%和5.6%,成桥内力更加合理;相对普通遗传算法,改进遗传算法优化后成桥内力变化不大,但收敛速度更快、索力分布更均匀。(3)以改进遗传算法优化后得到的成桥索力作为目标成桥索力,通过正装分析法求解初张拉力指导施工,并对施工过程中拉索应力、主梁应力和线形进行分析,施工过程中最大拉索应力为627.40MPa,拉索应力安全系数为2.96,主梁最大压应力为14.48MPa,成桥后主梁最大恒载变形为185mm,满足安全要求。

关键词：矮塔斜拉桥改进遗传算法成桥索力优化施工仿真分析

基于影响矩阵法的斜拉桥成桥索力优化与合理施工状态研究

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基于影响矩阵法的斜拉桥成桥索力优化与合理施工状态研究

作者：毛健吉林大学

学位级别：硕士

斜拉桥是由梁、塔、索三部分组成的组合体系桥梁,斜拉索作用到主梁上相当于对主梁提供了多点弹性支撑,这虽然改善了主梁的受力状态,增加了桥梁的跨越能力,但也使得斜拉桥成为高次超静定结构,对于设计计算更加复杂。斜拉索的张拉对整个... 详细信息

斜拉桥是由梁、塔、索三部分组成的组合体系桥梁,斜拉索作用到主梁上相当于对主梁提供了多点弹性支撑,这虽然改善了主梁的受力状态,增加了桥梁的跨越能力,但也使得斜拉桥成为高次超静定结构,对于设计计算更加复杂。斜拉索的张拉对整个斜拉桥的受力有很大的影响,而索力的大小通常是通过施工阶段多次调节确定的,如何合理的在施工阶段对索力进行张拉使斜拉桥最终达到合理的成桥状态已经成为斜拉桥设计中的关键。本文第1章先是对斜拉桥的发展历程进行了简单的概述,并对斜拉桥受力特点做了总结,最后对斜拉桥索力优化的研究现状进行了介绍,并提出本文研究的主要内容。第2章和第4章为理论研究部分,分别对成桥索力优化方法及合理施工状态确定方法进行了概括总结,并对影响矩阵原理进行了说明,最后介绍了基于影响矩阵理论的成桥索力优化与合理施工状态确定方法的实现过程。第3章和第5章是实例分析部分,先是以某独塔斜拉桥为例采用影响矩阵法对其进行合理成桥索力优化分析,优化结果与设计结果基本一致,验证了该方法的可行性;随后基于影响矩阵理论分别对采用满堂支架施工及悬臂浇筑施工的斜拉桥进行合理施工索力确定,结果表明按照确定的施工索力进行施工,最终成桥时能够得到合理成桥状态,同时各个施工阶段受力满足规定要求,最后对成桥运营阶段进行计算,运营期间受力满足要求。最后一章对本文的工作进行总结,并对本文未考虑的问题进行了归纳,同时对影响矩阵理论在其他桥型上的应用做了展望。

关键词：斜拉桥成桥索力优化合理施工索力影响矩阵理论有限元

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矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化分析

土木工程 2018年第6期7卷 871-877页

作者：沈翔肖龙孙文陈金波宁波市杭州湾大桥发展有限公司浙江宁波江苏法尔胜材料分析测试有限公司江苏江阴东南大学土木工程学院江苏南京

以常熟碧溪大桥(矮塔混凝土斜拉桥)为工程背景,基于影响矩阵方法,考虑主梁体内预应力作用,以主梁和主塔弯曲能量最小为目标函数,以主梁和主塔控制截面的内力为约束条件,进行了成桥索力优化分析。分析结果表明:优化计算获得的大桥合理成... 详细信息

以常熟碧溪大桥(矮塔混凝土斜拉桥)为工程背景,基于影响矩阵方法,考虑主梁体内预应力作用,以主梁和主塔弯曲能量最小为目标函数,以主梁和主塔控制截面的内力为约束条件,进行了成桥索力优化分析。分析结果表明:优化计算获得的大桥合理成桥索力有利于减小混凝土收缩徐变和预应力损失给桥梁运营带来的不利影响;对成桥状态下进行了移动荷载分析,结果表明活载作用对结构状态影响较小;此成桥状态满足设计规范及合理成桥状态优化目标要求。

关键词：矮塔斜拉桥影响矩阵未知荷载系数成桥索力优化

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矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化分析

山东交通科技 2015年第1期 62-64页

作者：牛东强山西省交通科学研究院山西太原030006

以广东南澳大桥为背景,考虑结构自重、二期恒载以及预应力作用,对其成桥索力进行优化设计,将得到的成桥索力施加于结构上,施加活载作用,研究此时结构线形和内力,并综合考虑恒载及活载效应,对成桥索力进行整体优化。

关键词：矮塔斜拉桥影响矩阵成桥索力优化未知荷载系数法

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矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化研究

内蒙古公路与运输 2012年第1期 1-4页

作者：耿继东王雪枫内蒙古交通设计研究院有限责任公司内蒙古呼和浩特010010

在研究一般斜拉桥成桥索力优化方法的基础上,针对矮塔混凝土斜拉桥结构受力特点,依据影响矩阵调值原理,提出了以结构整体弯曲能量最小为目标、以主梁主塔单元的弯矩和轴力以及部分关键节点的位移为约束条件的矮塔混凝土斜拉桥索力优化... 详细信息

在研究一般斜拉桥成桥索力优化方法的基础上,针对矮塔混凝土斜拉桥结构受力特点,依据影响矩阵调值原理,提出了以结构整体弯曲能量最小为目标、以主梁主塔单元的弯矩和轴力以及部分关键节点的位移为约束条件的矮塔混凝土斜拉桥索力优化方法。应用MIDAS/CIVIL2010"未知荷载系数"模块,对某混凝土矮塔斜拉桥实际工程进行成桥索力优化。分析结果表明,此种方法可以方便得到满足设计要求的合理成桥索力。

关键词：影响矩阵未知荷载系数矮塔斜拉桥成桥索力优化

基于弯矩可行域的组合梁斜拉桥成桥状态确定方法

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湖南交通科技 2024年

作者：涂光亚邢斌尹晓峰高若涵长沙理工大学土木工程学院

为探究弯矩可行域法对于组合梁斜拉桥合理成桥状态计算的适用性,本文在分析研究常规斜拉桥分步算法的基础上,针对组合梁斜拉桥的特点,采用双层梁单元来模拟组合梁,即下层为钢梁单元,上层为混凝土梁单元,两者用刚臂连接,将钢梁和混凝土... 详细信息

为探究弯矩可行域法对于组合梁斜拉桥合理成桥状态计算的适用性,本文在分析研究常规斜拉桥分步算法的基础上,针对组合梁斜拉桥的特点,采用双层梁单元来模拟组合梁,即下层为钢梁单元,上层为混凝土梁单元,两者用刚臂连接,将钢梁和混凝土组合截面换算为混凝土等效截面配置合理预应力,计算全截面弯矩可行域与实际成桥弯矩,再通过影响矩阵法进行调整得到合理成桥状态。并以柴埠溪大桥为工程背景进行了实例验证。计算结果表明:组合梁主梁全截面弯矩可行域综合反映了钢材和混凝土的受力要求,预应力估算方法明确,优化后的成桥状态,索力均匀,主梁应力均满足斜拉桥合理成桥状态的要求。说明全截面弯矩可行域法可较好地适用于组合梁斜拉桥合理成桥状态的确定,为该类桥型合理成桥状态的计算提供了有益的参考。

关键词：组合梁斜拉桥合理成桥状态弯矩可行域成桥索力优化分步算法

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系杆拱桥初始索力确定

四川建筑 2016年第1期36卷 139-140,143页

作者：赵国强中国市政工程中南设计研究总院安徽分院安徽安庆246002

文章针对潜江河大桥施工过程中初始索力确定的问题,通过对多种初始索力计算方法进行对比分析,找出了一种简单、适用、高效的初始索力计算方法。为同类桥梁的施工控制提供参考。

关键词：系杆拱空间有限元成桥索力优化初始索力优化无应力状态法未闭合配合力