确定钢桁梁斜拉桥合理施工阶段索力的索长迭代法

为解决斜拉索无应力长度缺失带来的施工控制精度问题,实现大跨度钢桁梁斜拉桥施工控制的精细化、高效化,丰富合理施工阶段索力的计算方法,基于斜拉索的无应力长度表达式,根据张拉前的结构实际状态与斜拉索目标无应力长度,提出了求解钢桁梁斜拉桥合理施工阶段索力的索长迭代法,给出了迭代计算流程。基于北盘江大桥设计施工流程,分别采用正装迭代法和索长迭代法进行了正装分析。结果表明:在设计施工流程的计算中,当目标成桥状态及杆件无应力构形相同时,索长迭代与正装迭代得出的二张力基本相同,其最大差值仅为该索索力的0.14%,且两者得到的成桥状态十分接近,均能达到预定的目标成桥状态,其中索长迭代得到的标高、索力与目标状态的最大差值分别为3mm、8.9kN,验证了索长迭代法的可行性。

基于索长迭代法的斜拉桥合理施工阶段索力研究

为解决钢绞线斜拉索无应力长度缺失带来的施工控制难题,提高大跨度斜拉桥施工控制的高效性,将单根索内钢绞线视为整体,基于无应力状态基本原理,根据拉索张拉前结构状态与拉索目标无应力长度,提出了求解斜拉桥合理施工阶段索力的索长迭代法,并基于北盘江大桥实际施工流程,分别采用索长迭代法和索力控制法进行了正装分析。结果表明:在实际施工流程计算中,索长迭代法可很好地自适应施工工序和临时荷载的改变,通过索长迭代法得到的标高、索力与目标状态的最大差值分别为20.3mm、25.2kN,状态差值均较小且随着悬臂长度的增加状态差值最终都得以收敛;而采用索力控制时,成桥状态的偏差均较大,与目标线形、索力的最大差值达到了523.9mm、380.7kN,体现了索长迭代的实用性、优越性。

基于索长迭代的斜拉桥整体线形优化实用算法

针对密索体系斜拉桥整体线形优化问题,提出一种基于索长迭代的实用算法。该算法以无应力索长作为施调量,以主梁和主塔的位移值作为受调量,以锚点位移误差在斜拉索方向上的投影值作为修正值,代入索长-位移等代矩阵进行逐步逼近的正向迭代计算。首先,采用单索结构阐述算法原理,进行理论验证,并推广至密索结构;然后,进一步给出算法的具体实现方法并编制程序;最后,采用某无砟轨道斜拉桥进行应用验证。研究结果表明:算法收敛于理论解,收敛速度与梁索刚度比有关,当梁索刚度比k^(2)/k^(1)≤1.01时,迭代3~5次其误差降低至5%以内。随着迭代次数的增加,位移残差单调递减并逐渐稳定,索长调整量逐渐逼近于零位移法最小二乘解,证明了本文算法的收敛稳定性。当由混合梁、辅助墩等引起主梁刚度差异或局部变化时,本文解的均匀性优于零位移法最小二乘解。迭代18次,用时1.99 s即可得到一组合理的索长调整量,主梁及主塔线形偏差小于5.0 mm,线形平顺,索力均匀合理。本文算法可快速提供一系列接近零位移(或目标线形)的索长调整解,几何关系清晰,线形与索力均匀,实用性强,可应用于密索体系斜拉桥设计和施工控制中的线形优化调索。