斜拱弯梁桥合理成桥索力优化
综合法初定斜拉桥合理成桥状态

能 主。作压构要塔弯不 太:塔塔为弯件求内矩
( )主 梁 。主梁 弯矩 在 恒 、 2 活载 作用 下 弯 曲
应力 小且分 布均匀 。
( )斜 拉索 。斜拉 索的 索力 从 自身 出发 要满 3 足两 方面要 求 : 斜拉 索垂 度要求 的最小 索力 ; 材料
总 第 2 9 z期 2l 年第 o o 3 期
交
通
科
技
S ra O 3 e ilN .2 9
No. 2 A pr 2 0 . 01
Tr n p ra in S in e& Te h o o y a s o t t ce c o c n lg
综 合 法 初定 斜 拉桥 合 理成 桥 状 态
下不 出现负反力 。 12 综合法初 定成桥 状态 . 综 合法 即最小 弯曲 能 量法 结 合应 力 平衡 法 ,
备 , 支座反力作 为 约束条件 。综上所述 , 将 索力优
化 的优化模 型 I : 为 ・
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1 1 合理成 桥状态 的确定 原则 . 在确定理 想 成桥 状 态过 程 中 , 必须 综 合 考虑
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斜跨拱塔斜拉桥架设施工方案的优化分析

2023斜跨拱塔斜拉桥架设施工方案的优化分析•引言•斜跨拱塔斜拉桥概述•施工方案优化分析•数值模拟与实验研究目•结论与展望•参考文献录01引言斜跨拱塔斜拉桥作为一类重要的桥梁结构形式,具有结构独特、造型优美、跨越能力大等优点,在交通工程中具有广泛的应用价值。
在当前桥梁建设实践中,斜跨拱塔斜拉桥的架设施工方案对桥梁质量、施工安全性及施工效率具有重要影响,因此,对斜跨拱塔斜拉桥架设施工方案进行优化分析具有重要意义。
研究背景与意义本文旨在针对斜跨拱塔斜拉桥的架设施工方案进行优化分析,以提高桥梁建设质量、施工安全性及施工效率,并为类似桥梁工程建设提供参考。
研究目的采用理论分析、数值模拟与工程实例相结合的方法,对斜跨拱塔斜拉桥架设施工方案进行优化分析。
首先,对斜跨拱塔斜拉桥的结构特点、受力特性及施工工艺进行理论分析;其次,利用数值模拟技术对不同架设施工方案进行模拟分析,对比各方案的优劣;最后,结合工程实例,对优化后的架设施工方案进行验证与应用。
研究方法研究目的与方法02斜跨拱塔斜拉桥概述由主拱、塔柱、斜拉索和桥面组成。
斜跨拱塔斜拉桥结构特点结构组成属于组合式结构,主拱与塔柱通过铰接或固接的方式连接。
结构类型主拱作为主要承重构件,承担桥梁的竖向荷载,而斜拉索通过塔柱将主拱固定在地面上。
结构特点斜跨拱塔斜拉桥施工流程塔柱施工按照设计要求进行塔柱的施工,包括基础工程、塔柱竖向钢筋的绑扎、模板的搭设等。
施工准备包括场地布置、材料采购、技术交底等。
主拱施工进行主拱的施工,包括拱圈的安装、钢筋的绑扎、混凝土的浇筑等。
桥面铺装完成桥面的铺装工作,包括防水层、保护层等。
斜拉索安装在塔柱和主拱上安装斜拉索,并对其进行张拉,使主拱与塔柱连接起来。
斜跨拱塔斜拉桥架设中的问题由于斜跨拱塔斜拉桥的结构特点,施工过程中难以精确控制拱圈的形状和尺寸,容易导致施工误差。
施工精度控制难度大索力调整难度大施工安全风险高工程量大、工期长斜拉索的索力调整是整个施工过程中的难点之一,需要通过反复试验和调整来确定合理的索力分布。
叠合梁斜拉桥合理成桥索力确定新方法

叠合梁斜拉桥合理成桥索力确定新方法探讨摘要:叠合梁斜拉桥的主梁是一种组合结构,在确定合理成桥索力时,与其它类型的斜拉桥有着不同之处。
本文针对叠合梁斜拉桥的特点,结合具体算例,采用平面双层框架模型模拟主梁,首先根据零位移法初定一个成桥索力,然后在此基础上考虑恒载和活载的共同作用,根据应力平衡法确定主梁弯矩的合理恒载可行域,最后,根据索力对主梁弯矩的影响矩阵进行索力调整,所得索力更加符合斜拉桥的要求。
关键词:斜拉桥叠合梁合理成桥状态索力1.前言叠合梁斜拉桥就是主梁为钢结构,桥面系为混凝土结构的斜拉桥。
叠合梁斜拉桥的结构分析与其它类型的斜拉桥一样,确定理想的成桥索力是一个非常关键的问题。
同时,由于叠合梁斜拉桥又具有它自身的特点,使得在确定成桥索力时又存在着与众不同的问题[1]。
对于叠合梁斜拉桥,叠合梁一般可以按照常规的方法将混凝土翼缘板面积换算为等效的钢截面,然后按普通的斜拉桥的计算方法进行计算。
但这在进行施工过程的分析计算时又有很大的困难,计算过程比较繁琐。
本文采用平面双层框架模型对叠合梁进行模拟,可以很方便的根据施工顺序进行施工过程的模拟计算。
2.采用分步算法确定叠合梁斜拉桥合理成桥索力对于叠合梁斜拉桥来说,由于主梁截面由两种材料组成,在确定成桥状态时既要考虑钢主梁又要兼顾桥面板的受力,单一采用某一种方法难以取得满意的结果,往往需要综合比较使用才能达到设计者的要求。
本文以控制结构在正常使用状态下最大、小应力为主要目标,采用分步算法进行成桥索力优化。
2.1分步算法确定叠合梁斜拉桥合理成桥索力的步骤首先,用零位移法初定成桥状态。
用零位移法将能得到一个主梁和塔内弯矩较小、主梁线形合理,且索力基本均匀的成桥状态,但是这时的状态并不是最合理的,这种成桥状态也不是最终的目标,它是后面进行理想成桥状态调整的基础;根据主梁上下缘的拉压应力控制条件,综合考虑活载应力,即可得到主梁在成桥状态下恒载弯矩的合理范围[2];最后进行合理成桥状态调整。
斜拉桥的索力优化

斜拉桥的索力优化斜拉桥索力优化简介一、斜拉桥得概况斜拉桥又称斜张桥,其上部结构由主梁、拉索与索塔三种构件组成。
它就是一种桥面系以加劲梁受弯或受压为主,支承体系以斜拉索受拉与主塔受压为主得桥梁。
斜拉索作为主梁与索塔得联系构件,将主梁荷载通过拉索得拉力传递到索塔上,同时还可以通过拉索得张拉对主梁施加体外预应力,拉索与主梁得结点可以视为主梁跨度内得若干弹性支承点,从而使主梁弯矩明显减小,主梁尺寸以及主梁重量也相应减小,大大改善了主梁得受力性能,显著提高了桥梁得跨越能力。
根据主梁所用建筑材料得不同,可将现代斜拉桥分为钢斜拉桥、混凝土斜拉桥、结合梁斜拉桥以及混合式斜拉桥等。
早期斜拉桥得主梁均为钢结构,其形式主要为双箱或单箱配以正交异性板。
随着技术进步,19世纪中期出现了第一座现代意义得混凝土斜拉桥,从此,混凝土斜拉桥进入了人们得视野。
混凝土斜拉桥得主梁与索塔一般由混凝土材料构成,为了提高主梁与索塔得适用性能,主梁可以优先采用预应力混凝土主梁,索塔可以釆用钢结构劲性骨架加强或环向预应力结构。
在密索体系混凝土斜拉桥中,拉索受拉,主塔与主梁以受压为主,可以充分利用钢丝或钢绞线优异得受拉能力与混凝土良好得受压能力,同时,斜拉索水平分力对主梁形成预压作用,提高了主梁得抗裂能力。
从设计方面瞧,既要考虑结构总体布置、结构体系选择得合理性,又要考虑釆用何种方法寻求成桥索力得最优解,还要考虑施工得便捷性、经济效益、社会效益以及美学功能等多种因素;从施工方面讲,既要确定合理得施工流程,设法寻求合理得施工初拉力,还要做好施工过程中施工参数得动态控制与调整等方面工作。
另外,在整个过程中,还要考虑设计参数变化、温度、徐变、几何与材料非线性以及施工方法等因素对设计与施工得影响。
二、斜拉桥索力优化方法斜拉桥就是高次超静定结构,其主梁、主塔受力对索力大小很敏感,而基于斜拉索索力可以调节得特点,我们可通过对拉索索力得调整来优化斜拉桥成桥恒载状态。
有约束的最小能量法优化系杆拱桥成桥索力

外部 静定 、 内部超静 定 的系杆 拱桥 。 其结 构合 理, 在 小 跨径 范 围 内 有较 大 的竞 争 优 势 。系 杆拱
2 有 约 束 的 最 小 能 量 法 的模 型
桥 的成桥 索力 对成 桥状 态恒 载 内力 的分布及 其 大 小 的影 响很大 。它 也是 施工 过程 中张 拉索 力 的 目 标 。无论 怎样 的系 杆 拱 桥结 构 体 系 , 总能 通 过 调 整 吊杆 的张拉 力 获 得 一组 吊杆 张 拉 力 , 使 得 结 构 在确定 荷载 下, 某 种 反 映 受 力 性 能 的 目标 达 到
总第 2 6 3期 2 0 1 4年 第 2 期
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通
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Tr a n s p o r t a t i o n S c i e n c e & Te c h n o l o g y
Se r i a l N O. 26 3 No .2 A pr .2 01 4
有 约束 的最 小 能 量 法 优 化 系杆 拱 桥 成 桥 索 力
为各 吊杆 单位 索力作 用 下 的节点 位移 影响 矩 阵和 吊杆 索力 影响 矩 阵 。 相 同的方 法可 求 出各个节 点 处 的 内力 :
2 0 1 4年 第 2期
周 伟 等 : 有 约 束 的最 小 能 量 法 优 化 系杆 拱 桥 成 桥 索 力
M 1 一 』 ⅥI +ME AT , n M R— M k + M R A T 。 』 、 , I 一 N I + N1 A T 。
在 吊 杆 的 张 拉 力 J的 作 用 下 , 节 点 位 移 D— D。 +D T, 吊杆 索 力 P—P 。 + T。式 中 : D。 ,
为在 结 构 作 用 下 的节 点 位 移 、 吊杆索力 ; D , P A
斜跨拱桥结构特点及力学性能分析的开题报告

斜跨拱桥结构特点及力学性能分析的开题报告标题:斜跨拱桥结构特点及力学性能分析一、选题背景和意义目前,人们对公路和铁路的运输需求越来越高,因此,桥梁作为连接各地区交通的重要枢纽设施受到越来越多的关注。
在桥梁结构中,斜跨拱桥具有许多优点,如跨度大、承载能力强、钢材用量少、造价低等,被广泛应用于世界各地的公路、铁路及其他建筑工程中。
因此,对斜跨拱桥的研究和分析具有重要意义,能够为桥梁结构设计提供参考和指导。
二、研究目的和内容本研究旨在深入分析斜跨拱桥的结构特点和力学性能,为斜跨拱桥的设计和施工提供指导。
具体研究内容包括:1. 分析斜跨拱桥的结构特点,包括桥面板、承台、拱腿、拱脚等组成部分的结构特点。
2. 建立斜跨拱桥的力学模型,分析其受力情况和力学性能。
3. 选择合适的计算方法和软件,进行斜跨拱桥的静力学和动力学分析,研究其受力变形及动态响应特性。
4. 分析实际工程案例,验证计算结果与实际情况的一致性,提出优化建议。
三、研究方法和计划1. 研究方法本研究将采用文献资料法、计算机模拟法和实际工程案例分析法相结合的方法进行。
通过收集和整理相关经典文献,建立斜跨拱桥的数学模型,利用计算机软件进行静力学和动力学分析,验证计算结果与实际工程情况是否一致。
2. 研究计划本研究计划分为以下三个阶段:第一阶段:文献调研和分析(2周)收集和整理国内外相关文献资料,分析斜跨拱桥的结构特点和受力情况。
第二阶段:计算机模拟和分析(4周)建立斜跨拱桥的数学模型,利用计算机软件进行静力学和动力学分析,研究其受力变形和动态响应特性。
第三阶段:实际工程案例分析和优化(2周)针对实际工程案例,验证计算结果与实际情况的一致性,提出优化建议。
四、预期成果和贡献本研究将对斜跨拱桥的结构特点和力学性能进行深入研究和分析,对基于斜跨拱桥的设计和施工提供专业建议和指导。
同时,本研究结果还可以为相关领域的研究提供参考。
斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态的确定

Th e S t ud y o n t h e Re a s o n a b l e F i n i s h e d S t a t e o f t he La r g e — — s p a n Ca b l e — — s t a y e d — — s us p e n s i o n Br i d g e s
一 一 一 一 ~ ~ ~ 一 ~ ~ 一 ~ 一
内。
在成桥状态下 , 加劲梁 的恒载 弯矩要控 制在 “ 可行域” 范 围
( 4 ) 主塔 弯矩
对于 自锚式斜拉一悬索协作体系桥来说 , 应该使 主塔在恒 载作用下 的弯矩尽量小 , 并且使塔 顶水 平变位 接近于 零。
二. 斜拉・愚素协作体系桥合理成桥状态确定的算法
参 数 方程 法 、 节线法等。
2斜拉一悬 索协作体 系桥合理成桥状态 的确定原则
( 1 ) 斜 拉 部 分 索 力 分 布
很 少 。本 文 结合 A NS YS的优 化 模 块 . 对 斜 拉一 悬 索协 作 体 系
索力要分 布均 匀 , 但又有较大的灵活性。通常短 索的索力
小, 长索 的索力大 , 呈递增趋势 , 但 局 部 地 方 应 允 许 索 力 有 突 变。 ( 2) 主 缆 线 形
5 6
的确 定是 设 计 中要 解 决 的一 个 重 要 的 结 构 受 力 问 题 . 目前 针 对 斜 拉 桥 和 悬 索桥 成 桥 状 态 的 确 定 方 法 已 经 比 较 成 熟 .但 关
于斜 拉 一 悬 索协 作 体 系这 种 新 桥 型 的 成 桥 状 态 的 确 定 方 法 还
小法 、 用索量最小法和影响矩 阵法等。 悬索桥成桥状 态确定 的主要 方法有 : 抛 物线法、 悬链线法 、
(完整版)斜拉桥施工索力张拉控制及优化

斜拉桥施工索力张拉控制及优化研究背景:随着经济和技术的发展,以及斜拉桥合理的结构形式,我国修建了大量的斜拉桥。
因此该类桥梁的施工控制就显得尤为重要。
国内外学者及工程技术人员对斜拉桥的施工控制进行了许多研究,提出了卡尔曼滤波法、最小二乘误差控制法、自适应控制法、无应力状态控制法等许多实用控制方法。
这些方法的实质都是基于对施工反馈数据的误差分析,通过计算和施工手段对结构的目标状态和施工的实施状态进行控制调整,达到对施工误差进行控制的目的。
施工控制的方法必须与各类斜拉桥设计、施工的特点相结合才能在确保结构安全及施工便捷的前提下切实可靠地实现控制的目标。
目前国内大多数斜拉桥的施工控制都是针对常规的混凝土斜拉桥进行的,其相应的控制方法也是针对常规混凝土斜拉桥的施工特点提出来的,本文着重阐述对于常规混凝土斜拉桥的施工控制过程中的索力张拉控制及优化方法。
斜拉索施工过程:斜拉索安装完毕,即进行张拉工作。
张拉前对千斤顶、油泵、油表进行编号、配套,张拉设备定期进行标定。
斜拉索正常状态按设计指令分2次张拉,第1次张拉按油表读数控制,张拉时4根索严格分级同步对称进行;第2次张拉是在监控利用频率法测完索力后,以斜拉索锚头拔出量进行精确控制。
施工监控包括对索力、应力、应变、线形、温度、主塔偏位的监控。
施工监控在凌晨气温相对稳定时进行,保证在凌晨5点前完成。
索力测试采用应变仪捕捉索自振频率,当测出索力误差超过2时,应对索力进行调整,直到满足要求。
索力调整完毕立即对应力、应变、线形、温度、主塔偏位进行测量。
可分阶段地进行张拉、调索。
在牵索挂篮悬浇时,在控制好挂篮底模标高后,在节段砼灌注过程中,当砼灌注至1/4、2/4、3/4,及砼灌注完后,均需进行调整索力及挂篮底模标高。
当主塔施工至与边跨合拢前、中跨合拢前和合拢后、二期恒载安装后均需按设计要求对全桥斜拉索进行统一检测调整,使全桥线型满足设计要求。
并在对每节段主梁悬浇进行监控时,对主梁最前端的5~6对拉索的索力进行测定,观察其变化幅度是否在设计范围内。
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斜 拱 弯 梁 桥 合 理 成 桥 索 力 优 化★
张
摘
晶 黄 海新
张
丹
要: 结合具体 的工程 实例 , 用 A S S有 限元分析软件 , 利 NY 分别采 用刚性 支承连续 梁法、 内力平衡 法、 刚性 吊杆法和 能
量 法对其成桥 索力进行 了优化设计 , 并利用影响矩 阵法对 刚性 吊杆 法进 行 了修正 , 最后 , 经过 对 比分析 指 出 了结合影 响
截面弯矩为控 制 目标 。
首先要达 到刚性 支承 连续 梁 的弯矩状 态 , 即取消 所有 吊索 ,
[ ]X} D c { :{ } () 3 其 中, c 为影 响矩 阵 , 中的元素可对应于 内力 、 [] 其 应力 、 位移
等力学 量中的一个 ; } { 为施调 向量 , 指结构中指定 可实施 调整 以 改变受调 向量的 n个独立元素 ( ≤m) n 所组成的列向量 ;D1 { 为受
第3 8卷 第 4期 20 l2年 2 月
山 西 建 筑
S NXI ARC r c RE HA Hr E TU
Vo . 8 No 4 13 .
F b. 2 1 e 02
・1 75 ・
文章编号 :0 96 2 ( 0 2 0 - 15 0 10 -8 5 2 1 )4 0 7 - 2
索力、 、 移、 、 内力 位 应力 反力等量值 附加约束 条件 , 求得 的索力 使
更 具实际意义。
12 .
内力 平衡 法
1 5 影 响 矩 阵 法 .
如果结构满足线性叠加原理 , : 则
以截 面内力 为控制 目标 , 控制截 面可包 括主梁 和拱肋 。本文
研究 的斜拱 弯梁桥是以主梁为研究对象 , 以吊索与 主梁连接 处 的
些元素一般是截 面内力 、 应力 或位移 , 它们 在调 值过程 中接 受调
整, 以期达 到某 种期 望状 态。
则对 于任一 吊索与主梁连接点 i 处弯矩 应有 :
以主梁在恒 载作 用下 弯 曲内力 成等代 刚性 支承 连续 梁 为优 化 目标 。将 主梁 、 吊索相 交 的地 方设 置 为 刚性 支承 进 行结 构 分 析, 计算 出各支点反力 , 以此作为吊索的竖 向分力 。
量法 , 只计弯矩平方 和称 为弯矩 最小 法。在优化 过程 中, 以对 可
矩 阵法的刚性 吊杆法和基于能量法原理 的有 约束优化 法是较 为合理的求解方法 , 以期 为同类桥 梁设计提供参考 。
关键词 : 斜拱 弯梁桥 , 合理成桥 , 索力优 化 , N Y A SS 中图分 类号 :4 8 2 U 4 .2 文献标 识码 : A
0 引言
? 为 吊索总数值 ; 为第 根 吊索 的张 拉力值 ; 为由恒载 产生 v m
=
1 索 力优 化方 法
根据不 同的优化 目标 , 要有 以下几 种优 化 方法 : 定受 力 主 指
. + 『 』 + + 』
+
+ _ 『
() 2
状态法 , 如刚性支承 连续 梁法 、 零位 移法 等 ; 无约 束 的索力 优 化 ,
其 中 , , , Q , T分 别 为构件 两主 惯性轴 轴 、 M M Q , N, Y轴 的弯矩 , 剪力 及轴力 , 扭矩 ; , 分别为 轴、 k Y轴方 向的剪 切不
以结构的应 变能最小为优化 目标 , 以每根 吊索 的初始 张拉力
为设计 变量 。对 于空 间受力 的结构体 系不 仅需要 考虑 面 内的弯
目前对于合理成 桥状态索力优化 的研究 主要 针对 于斜拉桥 , 曲 , 剪切和轴 向力效应 , 需要 考虑面外 的弯曲 , 切以及扭 转效 还 剪 本文通过借鉴斜拉 桥 索力 优化 的方 法 , 运用 A S S有 限元软 件 应 , NY 空间结构体系势能可写成如下形式 : 对 斜拱弯梁桥进行合理成桥 索力 优化。
如弯矩能量最小法 , 弯矩最小法等 ; 有约束 的索力 优化 , 如用 索量 最小法 、 大偏 差最 小法 , 最 以及影 响矩 阵法 。本 文分别 采用 以 均匀 系数 。 对 实际桥梁分析时 , 以根据情 况减 少考 虑 的因素 , 而简 可 从 下几种方法对斜拱 弯梁 桥进 行索力优化 。 化对 于问题 的求 解 。例 如只计 由弯矩 引起 的势 能称最小 弯 曲能 1 1 刚性 支承连 续 梁法 .
节点处主梁截面的弯矩值 。 随着科学技术 的进步和社会文化水平 的提 高 , 梁 的美 学问 的 i 桥
. 题越来越被重视 , 出现 了一大批 造型 新颖 的异 型拱桥 , 拱 弯梁 1 3 刚性 吊杆 法 斜
以拱 为主要研究 对象 , 过调整 吊杆 张拉力 , 通 使恒 载尽 可能 桥便是其 中一 例。其结构 的复杂性 使其合 理成 桥状 态索 力 的确 定成为设计 的重点 和难 点 , 需要进行深入研究分 析。 由拱来 承担 , 即使 梁拱相 应 吊杆 节点 无位移 差 。在具 体计 算 中, 取 吊杆 轴向刚度很大 , 例如 使 吊杆截 面面积 增加 10倍 , 吊杆 0 而 合理成桥状态是 指成桥时 , 桥梁结 构在荷 载作用 下 内力 和变
调 向量 , 指结构 中关 系截面上 m个独立元 素所 组成 的列 向量 , 这
在 吊索与主梁 的连 接处 用 刚性 支 承代 替 , 取 相应 截 面 的弯矩 获
值, 并以此为控制 目标 。
然后建立 力的平衡方 程 , 用拉 力代 替相 应 的 吊索 力 , 有 的 原
约束条件不变 。