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斜拉桥成桥索力优化方法研究综述

中国公路学报 2019年第5期32卷 17-37页

作者：戴杰秦凤江狄谨陈永瑞长安大学公路学院陕西西安710064 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400044 重庆大学土木工程学院重庆400044

为了深化对斜拉桥成桥索力优化问题的认识,系统回顾斜拉桥成桥索力优化方法的研究进展与代表性研究成果;在将斜拉桥成桥索力优化方法分为指定结构状态的优化方法、弯曲能量(弯矩)最小法、数学优化方法、影响矩阵法、分步优化方法的基础... 详细信息

为了深化对斜拉桥成桥索力优化问题的认识,系统回顾斜拉桥成桥索力优化方法的研究进展与代表性研究成果;在将斜拉桥成桥索力优化方法分为指定结构状态的优化方法、弯曲能量(弯矩)最小法、数学优化方法、影响矩阵法、分步优化方法的基础上,根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则阐述各类方法的求解思路与优化过程,并总结各类方法的特点、适用范围以及局限性;探讨斜拉桥成桥索力优化领域的未来发展趋势。研究结果表明:指定结构状态的优化方法其优化目标明确,力学概念清晰,计算方便,但无法兼顾主梁和桥塔的受力和变形,很难获得全局合理的结果,目前仅用于初定斜拉桥成桥状态;弯曲能量最小法的目标函数综合考虑了主梁和桥塔的受力与变形,体现了索力优化的本质特征,能够获得较为合理的优化结果,但在不添加任何约束条件时所得结果仍需进行后续调整,目前也多用于初定斜拉桥成桥状态;数学优化方法可根据不同类型斜拉桥的结构特点选择目标函数、约束条件与优化算法,所得结果也可兼顾斜拉桥各个构件的受力和变形,适用性较强,智能优化算法因其较好的全局收敛性、通用性和便于并行处理等特点,使得其在斜拉桥成桥索力优化乃至结构优化设计领域中的应用越来越广泛;影响矩阵是建立索力与目标函数关系的纽带,是一种综合的索力优化工具,但它需要在明确优化目标与约束条件的前提下求解;分步优化方法融合了多种优化方法的优势,可根据不同类型斜拉桥的受力和变形要求,分步骤选择不同方法全面优化斜拉桥的成桥索力;为适应斜拉桥大跨径化、主梁纤细化以及结构体系多样化的发展趋势,探索针对性或普适性更强的成桥索力优化方法、斜拉桥成桥状态与施工状态耦合优化、将更多优秀的智能优化算法应用于斜拉桥索力优化以及将数学优化算法与有限元程序进行嵌入式融合等问题均是该领域未来的发展方向。

关键词：桥梁工程斜拉桥综述成桥状态索力优化

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六广河特大桥施工过程张拉索力优化分析

桥梁建设 2017年第6期47卷 36-41页

作者：位东升彭旭民陶路尹光顺中铁大桥科学研究院有限公司湖北武汉430034 桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034

为保证平行钢绞线斜拉索的张拉精度及锚固性能,并提高张拉效率,以跨径为(242+580+242)m双塔双索面叠合梁斜拉桥——六广河特大桥为例,对斜拉索张拉方案进行优化。原方案以消除结构自重为主,兼顾结构受力,但需反复微调,耗时长且不利于锚... 详细信息

为保证平行钢绞线斜拉索的张拉精度及锚固性能,并提高张拉效率,以跨径为(242+580+242)m双塔双索面叠合梁斜拉桥——六广河特大桥为例,对斜拉索张拉方案进行优化。原方案以消除结构自重为主,兼顾结构受力,但需反复微调,耗时长且不利于锚固安全;优化方案提高了第二次张拉的索力值,减小当前节段湿接缝压应力储备,以控制下一节段钢主梁拼装时当前节段桥面板及湿接缝应力不超限为目标,并将第三次张拉调整时的单根张拉法改为大吨位千斤顶整体张拉。有限元计算及实施效果显示:采用优化后的张拉方案,施工过程及成桥后主梁应力及线形、斜拉索索力及桥塔偏位均满足规范要求,相对于原方案工期提前40d。

关键词：六广河特大桥斜拉桥叠合梁钢绞线斜拉索张拉施工控制有限元法索力优化

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基于影响矩阵和粒子群算法的异形斜拉桥调索

城市道桥与防洪 2024年第4期 265-270,I0018,I0019页

作者：黄琮赵文剑潘若妍张雷华汇工程设计集团股份有限公司浙江绍兴312000 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 公路数智养护浙江省工程研究中心浙江杭州310058

斜拉桥的合理成桥索力的确定是斜拉桥设计和施工中的关键环节,获取符合条件的初索力是建立桥梁的有限元模型、完成施工阶段的分析和施工索力监测的基础.异形斜拉桥的结构相对比较复杂,其受力特点不同于常规的斜拉桥,传统的迭代法或具有... 详细信息

斜拉桥的合理成桥索力的确定是斜拉桥设计和施工中的关键环节,获取符合条件的初索力是建立桥梁的有限元模型、完成施工阶段的分析和施工索力监测的基础.异形斜拉桥的结构相对比较复杂,其受力特点不同于常规的斜拉桥,传统的迭代法或具有不适用性,且迭代法需要进行多次试算,过程较为繁琐.粒子群算法可以高效便捷地得到合理的成桥状态,实现索力优化的自动化和智能化.为验证结合粒子群算法的索力优化方法的可行性,以某异形斜拉桥项目为背景,建立三维有限元模型,结合影响矩阵法和粒子群算法编MATLAB程序对桥梁斜拉索的初始索力进行求解,并与传统迭代法的优化结果进行比较,验证该方法的可行性.结果表明:传统迭代法在优化结构较复杂的异形斜拉桥时具有局限性,基于影响矩阵和粒子群算法的索力优化方法能够用来自动化求解结构较为复杂的异形斜拉桥的初始索力群,优化过程简便、高效.

关键词：桥梁工程异形斜拉桥影响矩阵索力优化粒子群算法

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千米级斜拉桥空间非线性两阶段索力优化

中国公路学报 2006年第3期19卷 34-40页

作者：张建民肖汝诚广州市市政工程安全质量监督站广东广州510050 同济大学桥梁工程系上海200092

针对斜拉桥的施工控制技术问题,提出了斜拉桥两阶段索力优化的方法,采用一阶最优化计算方法来确定某千米级斜拉桥在施工状态和成桥状态下的合理索力。首先将斜拉桥成桥后的线形和梁塔的最小弯曲应变能设为目标函数,通过对目标函数的最... 详细信息

针对斜拉桥的施工控制技术问题,提出了斜拉桥两阶段索力优化的方法,采用一阶最优化计算方法来确定某千米级斜拉桥在施工状态和成桥状态下的合理索力。首先将斜拉桥成桥后的线形和梁塔的最小弯曲应变能设为目标函数,通过对目标函数的最优化处理,求出各施工阶段的斜拉索索力和主梁的预转折角,用空间非线性有限元法模拟钢箱梁的悬臂拼装过程;成桥后,将斜拉桥梁塔的最大和最小弯矩设为目标函数,求出斜拉索索力的合理调整值。计算结果表明:该方法是可行的,结果也是合理的。

关键词：桥梁工程斜拉桥一阶分析法索力优化空间非线性

基于定矢量力输出的八索并联机构索力优化及实验研究

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机器人 2015年第6期37卷 641-647页

作者：曹凌唐晓强王伟方清华大学机械工程系北京100084 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

提出一种八索并联机构来实现任意定方向矢量力的输出,完成对火箭发射推力的实时模拟.首先通过运动学建模和受力分析,得到八索并联机构的动力学方程.在建立定方向矢量力输出模型的基础上,采用力封闭的索力优化计算理论,对输出定方向矢量... 详细信息

提出一种八索并联机构来实现任意定方向矢量力的输出,完成对火箭发射推力的实时模拟.首先通过运动学建模和受力分析,得到八索并联机构的动力学方程.在建立定方向矢量力输出模型的基础上,采用力封闭的索力优化计算理论,对输出定方向矢量力时的机构索力进行了优化求解.最后,分别研究了终端输出不同矢量力时的索力变化规律,并在八索并联机构实验装置上实现定方向矢量力的输出,验证了理论研究的正确性.

关键词：索并联机构定矢量力输出索力优化索力控制

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大跨度拱桥拱肋线形调整中的扣索索力优化

工程力学 2004年第6期21卷 187-192页

作者：张治成叶贵如王云峰浙江大学土木工程系浙江杭州310027 浙江大学建筑设计研究院浙江310027

将最优化计算理论引入到大跨度拱桥拱肋的线形调整中,采用有限元计算同优化分析相结合的方法来对扣索索力调整量进行逆向求解,解决了线形调整中的索力精确计算问题;索力的优化计算是以拱肋各标高控制点的高程偏差平方和最小为优化目标,... 详细信息

将最优化计算理论引入到大跨度拱桥拱肋的线形调整中,采用有限元计算同优化分析相结合的方法来对扣索索力调整量进行逆向求解,解决了线形调整中的索力精确计算问题;索力的优化计算是以拱肋各标高控制点的高程偏差平方和最小为优化目标,拱肋的内力及各个控制点的变位为状态变量,采用一阶分析法对设计变量——索力调整量进行迭代优化;基于 ANSYS 软件的优化分析功能,将该方法应用到一座钢管混凝土拱桥拱肋合拢前的线形调整中,取得了很好的应用效果。

关键词：拱桥斜拉扣索线形调整索力优化一阶分析法

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斜拉桥索力优化实用方法

同济大学学报（自然科学版） 2003年第11期31卷 1270-1274页

作者：梁鹏肖汝诚张雪松同济大学桥梁工程系上海200092

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... 详细信息

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.

关键词：斜拉桥成桥合理状态索力优化影响矩阵法

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上承式拉索拱桥成桥索力优化研究

北京工业大学学报 2011年第9期37卷 1343-1347页

作者：刘迎春薛素铎李雄彦北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 华东交通大学土木建筑学院南昌330013

针对影响矩阵法和单位荷载法建立索力优化计算的数学模型,未考虑施调索力间相互作用的不足,提出了双影响矩阵法,并对其进行理论推导;该方法以拱肋弯曲应变能最小为优化目标建立数学模型,计算无迭代过程,可直接得到优化索力的精确值;并以... 详细信息

针对影响矩阵法和单位荷载法建立索力优化计算的数学模型,未考虑施调索力间相互作用的不足,提出了双影响矩阵法,并对其进行理论推导;该方法以拱肋弯曲应变能最小为优化目标建立数学模型,计算无迭代过程,可直接得到优化索力的精确值;并以1座200 m跨上承式拉索组合拱桥为例,采用3种不同的方法进行索力优化计算.结果表明:双影响矩阵法计算速度快、精度高.

关键词：上承式拱桥索力优化影响矩阵法单位荷载法双影响矩阵法

七索并联对接机构作业空间分析及索力优化设计

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机械工程学报 2012年第21期48卷 1-7页

作者：唐乐为唐晓强汪劲松柴晓明清华大学精密仪器与机械学系北京100084 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

柔性索并联机构具有工作空间大、能耗低和惯量小等优点,适合于重载及长径比大的工件吊装对接。提出一种七索驱动的6自由度柔性并联对接机构。借助静力学方程推导出该七索柔性并联机构的结构矩阵,并根据结构矩阵的零空间,计算得到设计参... 详细信息

柔性索并联机构具有工作空间大、能耗低和惯量小等优点,适合于重载及长径比大的工件吊装对接。提出一种七索驱动的6自由度柔性并联对接机构。借助静力学方程推导出该七索柔性并联机构的结构矩阵,并根据结构矩阵的零空间,计算得到设计参数下的可控工作空间和可行工作空间。通过比较工作空间大小,确定出动平台铰接点角度、动平台半径和下拉索分布半径3个设计参数。以下拉索索力均匀为优化目标,计算出下拉索索力变化情况,并结合工作空间分析和索力变化特点,给出一组满足设计要求的尺度参数。

关键词：索并联机构对接机构工作空间索力优化