拱、弯梁与索空间组合桥梁的成桥调索方法

利用修正的Ernst公式考虑吊索几何非线性,以影响矩阵法为理论基础,以目标索力差值和拱肋横向位移为双控制目标,采用以弯曲应变能最小为约束条件的最小能量法进行拱、弯梁与索空间组合结构的索力优化计算,约束最优方法求解出拱、弯梁与索空间组合结构的施调索力、最优调索顺序以及调索过程索力控制终值。结合世界上跨度最大的拱、弯梁与索组合结构的工程调索实例,利用有限元法实现了调索计算。结果表明,该方法所确定的调索张拉顺序、施调索力能够满足调索施工控制要求,最终成桥状态亦达到设计要求,为今后类似结构的调索工程提供了重要参考。

多拱肋蝶形拱桥的施工索力优化研究

多拱肋蝶形拱桥由于各拱肋的异化导致结构的受力异常复杂且空间效应明显,针对该桥型索力优化问题的特点,并考虑施工过程中混凝土的收缩徐变和结构的几何非线性等因素的影响,采用割线迭代法进行施工索力的调值计算,并对4种不同的调索方案从钢管内核心混凝土的拉应力、索力的不均匀程度、拱顶位移等方面进行对比分析。结果表明:割线法迭代速度较快,但适用范围小;调索顺序对各关心量值的影响较大,调索顺序不合理甚至会导致构件的破坏而影响结构在施工阶段的安全性及成桥阶段的承载能力;钢管内核心混凝土在索力调整过程中容易受拉开裂,在确定蝶形拱桥的调索顺序时,可将拱脚截面混凝土拉应力的变化规律作为切入点初拟调索方案,再从多个角度判断该方案的可行性。

鞍山体育中心劲—柔索张拉穹顶屋盖优化设计

采用北京交通大学研究开发的劲—柔索张拉穹顶结构应用于工程实践尚属世界首次.以鞍山体育中心训练馆的工程为例,论述了该结构系统工程设计中的结构选型、结构分析及优化设计.结果表明,采用新型结构优化后经济性能和受力性能均得到提高.所提出的适合于此种结构的优化设计方法为该结构的推广应用积累了宝贵的经验.

钢-混组合结构蝶形拱桥索力优化

以中承式钢-混组合结构蝶形拱桥为研究背景,对以异型拱为代表的拱桥的索力优化问题进行研究。运用MIDAS/Civil软件建立桥梁结构的有限元模型,通过对比分析不同张拉索力下的拱肋轴力、弯矩、应力以及索力不均匀程度,确定最合理的吊杆张拉力,同时对4种不同的张拉方案从拱肋轴力、拱肋弯矩、主梁应力以及吊杆内力等方面进行对比分析,以确定最优的吊杆张拉顺序,最后以确定的吊杆张拉力和张拉顺序对吊杆进行验算。研究结果表明,该蝶形拱桥的第二次吊杆张拉力选取中索450kN、边索550kN较为合理,最优的张拉方案为先张拉拱顶两侧的两根吊杆,再张拉拱顶吊杆,然后从拱脚向拱顶对称张拉,吊杆的最大应力和应力幅均满足规范要求。

大跨径斜拉桥索力优化与受力特点分析

斜拉桥在结构体系上是高次超静定的,结构的力学行为与其他桥梁有所差别;在基本的力学性能上,恒载作用下,斜拉索既起到弹性支撑的作用,又能通过千斤顶施加初张力以平衡外荷载,由此可见斜拉索的索力是可调的,不同的索力下主梁的线形和受力就会不同。为了使结构达到合理的成桥状态,即结构的线形和受力合理,最重要的一步就是对斜拉索的索力进行优化,以一座大跨径双塔双索面斜拉桥为例,对大跨径斜拉桥的索力优化过程进行描述,对成桥状态下结构的受力特点进行分析。

中承式提篮拱桥“过程最优,结果可控”索力优化法研究

为研究基于“过程最优,结果可控”一次张拉索力优化法在中承式钢管混凝土提篮拱桥的适用性,以采用斜拉扣挂法施工的某中承式钢管混凝土提篮拱桥为背景,对比“过程最优,结果可控”和“过程可控,结果最优”两种控制思路下主拱安装施工计算结果。结果表明:两种思路下的扣索力相差10%左右,拱肋预拱度趋势保持一致,松索线形较为接近,均满足国标和行标的要求;“过程最优,结果可控”思路的预拱度增量更小,拱肋横向位移对称性更强,其拱肋线形更为平顺,且该思路在保证松索线形精度的前提下还能控制施工过程中的线形偏差,更利于保障施工安全,验证了“过程最优,结果可控”一次张拉索力优化法对中承式钢管混凝土提篮拱桥的适用性。

特大型斜拉桥运营期内力调整方法研究

文章针对某斜拉桥运营期差异沉降较大的现象,分析了差异沉降对桥梁结构运营的影响,提出消除差异沉降产生的影响和调整主梁内力的方法,并在实施过程中通过采集关键参数验证内力调整方案的效果,找到运营期斜拉桥内力调整优化的方法,为其他类似工程提供经验参考。

钢管拱肋分段吊装扣索一次张拉索力改进算法

为改善大跨钢管拱肋分段吊装扣索索力常用算法迭代效率低、计算时耗长,且忽略了温变影响等不足,建立了可考虑温变影响和提高计算效率的改进算法;基于材料力学和几何学相关知识,推导了吊装过程中拱肋位移变化与温变的理论关系,并在计入温变引起索长和拱肋位移改变的情况下,推导出扣索索力变化与温变的理论关系;基于扣索一次张拉法和ANSYS零阶优化法,开发了考虑温变影响且在迭代子步中对程序自动搜索实施宏观调控的扣索索力计算程序;运用改进算法对某主跨300 m钢管混凝土拱桥开展了分段吊装施工控制分析。分析结果表明:推导的理论公式和有限元分析结果的变化规律一致,拱肋位移变化的最大相对误差为11%,索力变化的最大相对误差为18%,均能满足工程精度要求;与原算法相比,采用改进算法的迭代次数由26次缩减到17次,迭代效率提高了35%,计算索力与实测索力的最大偏差由276 kN减小到100 kN;拱肋松索成拱位移理论值与实测值的最大偏差为7 mm,成拱线形正常;建立的改进算法可实现扣索一次张拉,提高迭代效率和计算精度,运用改进算法控制大跨钢管拱肋吊装施工可使拱肋松索成拱线形满足设计要求。

钢管混凝土拉索组合拱桥索力优化研究

钢管混凝土拉索组合拱桥是一种施工中以桁受力为主,成桥后以拱受力为主的新桥型,采用柔性拉索代替传统桁式组合拱桥中混凝土斜杆,使结构成为可调体系。基于钢管混凝土拉索组合拱桥施工过程中和成桥后的受力特点,采用恒载"零弯矩"法,确定悬臂施工过程中的拉索索力;以拱肋恒载弯矩分布最优为控制目标,以拉索索力为控制变量,借助影响矩阵,确定结构的合理成桥索力。最后,通过对已建成的天子山桥的计算分析表明该方法优化效果明显。