大跨度斜拉桥拉索安全性分析方法研究
基于并行计算的大跨度斜拉桥行车安全分析
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与
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第２ ９卷第 ７期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＲＡＴＯＮ Ｂ Ｉ ＡＮＤ Ｓ ＨＯＣＫ
基 于并 行计 算 的大 跨 度斜 拉桥 行 车 安全 分析
杜新 光 ，金先龙 ，陈向东
（． １上海交通大学 高性 能计算 中心 ， 上海 ２０４ ； ０ ２ ０ ２０ ４ ） ０ ２０ ２ 上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室 ， ． 上海
率及脱 轨系数 ， 分析了桥梁的行车安全 ， 结果为斜拉桥的安全设计提供了参考依据 。
关键词 ：大跨度斜拉桥 ； 行车安全； 并行计算 ； 仿真分析 中图分类号 ：Ｕ ４ ．７ Ｕ ４ ； Ｐ ９ ． ４ ８２ ； ４ ７ Ｔ ３ １９ 文献标识码 ：Ａ
长久 以来 ， 们 就 意 识 到 进 行 铁 路 桥 梁 行 车 安 全 人
时 的加 速度 ， 为 时步 ｎ时的速度 ， 时步 ｒ时的位 Ｘ为 ｌ ，
移。 上 述方 程可 被改 写成 ： Ｍｘ ＝Ｆ 一Ｆ （） ２
等 分 析 了不 同的轨 道类 型下 的 列 车行 车 安全 指标 和
脱轨 评价值 ， 地 铁 车 辆 在 出 现 断裂 的轨 道 上 高 速 运 对
行时 发生脱 轨事故 的风 险进行 了评估 。
式 中 ， ＝Ｂｘ Ｆ ＋
基金项 目：国家 自然科学基金项 目（０ ７０ ３ ； ６ １４ ２ ） 科技部社会公 益研究专
项基 金 项 目（ ０４ Ｉ２０６ ２０ ＤＢ Ｊ４ ） 收 稿 日期 ：２０ ０ ９—０ ５—１ 修 改 稿 收 到 日期 ：０ ０～ ３～ ９ ３ ２ １ ０ ０
题 ， 因往 往 难 以 查 明 。针 对 此 问题 世 界 各 国铁 路部 原
斜拉桥索力检测磁通量法
斜拉桥索力检测磁通量法斜拉桥是一种通过索力将桥面悬吊在桥塔上的特殊桥梁结构，能够有效地减小桥梁自重，并且能够承受较大跨度的桥梁。
而为了确保斜拉桥的结构安全和稳定，需要对斜拉索力进行定期检测。
目前，斜拉桥索力检测常用的方法之一就是磁通量法。
磁通量法是一种应用电磁原理进行斜拉索力测量的技术。
它是基于法拉第电磁感应定律，通过测量磁感应强度的变化来求解斜拉索力。
具体的测量原理和步骤如下：1.原理：斜拉索力会导致桥墩中的变形，进而改变桥墩中磁线的通量密度。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，感应线圈中会产生电动势。
因此，通过测量感应线圈中的电动势变化，可以间接反映斜拉索力的变化。
2.测量步骤：-将感应线圈安装在桥墩上，并与测量仪器相连；-当索力产生变化时，桥墩中的变形会导致磁场的变化，产生感应电动势；-使用测量仪器测量感应电动势的变化，并记录数据；-根据测量数据计算出斜拉索力的变化。
磁通量法在斜拉桥索力检测中具有以下的优势和特点：1.无损检测：磁通量法不需要对桥梁结构进行改变或者破坏性的施工，可以实现无损检测。
这对于保护斜拉桥的结构完整性和安全性非常重要。
2.准确度高：通过精确测量感应线圈中的电动势变化，可以获得较为准确的斜拉索力变化。
这对于斜拉桥的运行和维护具有重要意义。
3.实时性好：磁通量法能够实时监测斜拉索力的变化，及时发现异常情况，提高了桥梁的安全性能。
4.适用性强：磁通量法适用于不同类型和不同材质的斜拉桥，具有较好的适用性。
然而，磁通量法也存在一些局限性和挑战：1.测量精度受限：由于磁通量法是间接测量方法，测量精度受到很多因素的影响，如磁场的均匀性、感应线圈的位置等。
因此，在实际应用中需要根据实际情况进行调整和修正。
2.设备要求高：磁通量法需要使用专业的测量设备，并且对设备的性能要求较高，包括感应线圈的选取、设备的灵敏度等。
3.用户技术要求高：磁通量法需要有一定的电磁原理和测量知识的用户来操作和解读测量结果。
斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析
斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析摘要：我国的斜拉桥起步较晚，1975年建成的跨径76m的四川云阳桥是国内第一座斜拉桥，80年代中后期是我国斜拉桥发展的鼎盛时期，至今为止建成或正在施工的斜拉桥共有100余座，其中跨径大于200m的有52座。
跨度超过400m的斜拉桥已达20座，居世界首位。
由于斜拉桥的成桥使用条件比较复杂且防护技术也不完善，因此，在斜拉桥运营若干年之后，桥体不可避免地会出现许多病害。
拉索是斜拉桥的主要受力构件，对斜拉结构桥梁的结构安全和实用寿命具有直接的重要影响。
然而，斜拉索从出现时起，就不可避免地受到腐蚀退化、振动疲劳衰减等各种不利因素的作用。
关键词：斜拉索；防护系统；主要病害；成因分析中图分类号： U448 文献标识码： A1.拉索病害及成因分析在斜拉桥设计、施工和使用过程中，尽管对斜拉索采取了各种防腐、减隔振措施，但由于方法、工艺、材料等不合理，使得斜拉索病害已成为制约斜拉桥使用寿命的关键性因素。
因此，分析斜拉索病害原因，在设计、施工和使用斜拉桥时给予足够的重视，并采取各种有效措施延长拉索的使用寿命。
1.1拉索腐蚀腐蚀是物质与介质作用而引起的变质或破坏。
由于腐蚀过程是自发的，所以在斜拉桥整个寿命期内，拉索的腐蚀破坏将会始终存在。
①拉索腐蚀部位拉索钢丝腐蚀程度基本上取决于橡胶护套的破损程度，因为这是雨水或露水顺钢索流入或渗入护套内产生的结果，所以钢丝腐蚀有两个明显特点：腐蚀程度大体遵循“上轻下重”规律，即处于较高位置的钢丝腐蚀较轻，处于较低位置的钢丝腐蚀较重；腐蚀较严重的部位，往往是靠近护套破损的部位以及破损处以下的一段部位。
②拉索腐蚀成因拉索遭受腐蚀的原因，主要是因为防护系统老化而出现大量的微孔、裂纹或裂缝，从而不能有效地隔绝空气、水汽、水和腐蚀介质。
这些物质进入护套后，容易在钢丝表面形成水膜，使钢丝发生电化学腐蚀，水膜中溶解的腐蚀介质，如S02和橡胶挥发物，对锌层腐蚀还有明显加速作用。
大跨度斜拉桥施工控制研究
大跨度斜拉桥施工控制研究
林晖
青岛路桥建设集团有限公司 山东青岛 ２ ６ ６ ０ ３ ２
【 摘 要】大跨度斜拉 桥 的施工是一 项十分复杂而艰难的工作 ， 为了 保 证大跨 度斜拉桥 的施 工质量， 对大跨 度 斜 拉桥 的进行严格的施工控制是必 不可少的。本文首先对斜拉桥 施工控制 系统进行了概述 ， 分析 了 施工控 制 的主要 内容并提 出了 控 制原则及 方法， 最终探 讨了 影响施工控制的一些因 素，为大跨度斜 拉桥施工控制提供参考， 【 关键 词】大跨度斜拉 桥 ； 施 工控 制 定性控 制是指 施 工各 阶段的局 部和整 体稳定 性， 一 般通过 稳定性 安全 系数进行 判断。（ ４ ） 安 全控制 。 施 工的安全性 是施工控制的 重要前 提， 桥梁施工的安全控制 与变形控制、 应 力控制及稳定控制是相辅相成 的。 由于桥 梁结 构形式 不 同， 影 响施 工安 全的主 要 因素 在各阶段也 不尽相 同， 在施 工控制 中应根据实际情况 ， 确定 其安 全控制的重点 。
４ ． 斜拉桥施工控制的原则及源自法 ４ ． １ 施工控制原则 斜 拉桥 施 工控制 的原则是 ： １ ） 主梁 悬臂 施工 阶段 ， 首要 任务是 确 保 主梁线 形平顺、 标高 正确 ， 施 工过程 中以标 高控制 为主； ２ ） 恒载 施工 时， 为保证结构 整体 的内力和变形 处于规 定状态 ， 斜拉 索张拉 时， 以索 力控制为主 。 应该 注意 的是 ， 标 高控制为主 ， 并不意 味 着仅控制主梁标 高， 而应 同时关注索力等问题， 只是主次不 同。 ４ ． ２ 施工控制方法 桥梁 结构形式 、 控 制内容等 的不 同均会对施工控制方法产生影响 ， 般， 施 工控制可分为 事后控制 、 预测 控制 、 自 适应 控制以及 最大宽 容 度法 。
斜拉桥索力影响参数分析
Value Engineering———————————————————————作者简介:莫永春（1978-），男，安徽庐江人，本科，高级工程师，研究方向为施工与企业管理。
0引言近年来，我国基础设施建设得到了飞速发展，斜拉桥由于其卓越的跨越能力和良好的受力性能在交通运输中扮演了十分重要的角色。
斜拉桥主要由主塔、主梁、斜拉索组成，主梁直接承受自重及汽车荷载等外荷载，然后再通过斜拉索将荷载传递给主塔，主梁基本呈现为压弯受力状态[1-3]。
主塔除受自重引起的轴力外，还需承受由斜拉索传递的轴力及水平分力，因此索塔属于压弯构件[4，5]。
目前针对斜拉索索力影响因素方面的研究较少，因此本文为研究斜拉桥索力影响参数对斜拉索索力的影响规律，以某大跨度斜拉桥为工程背景，分别选取斜拉桥的主梁刚度、桥塔刚度、斜拉索刚度以及斜拉索损伤情况等四个影响参数，采用有限元软件建立三维空间有限元模型，分析在不同索力影响参数下斜拉索索力的变化规律。
1工程概况某大桥主桥为70+150+70m 双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，采用150m 主跨跨越深水区域，采用70m 边跨跨越两岸大堤，总长290m 。
塔柱采用双柱式，柱尺寸顺桥向4.5m 长，横桥向2.5m 宽，壁厚顺桥向1.25m ，横桥向0.65m ，两主塔均采用塔、梁固结体系，主墩顶设支座。
桥型布置图如图1所示。
2斜拉桥刚度参数对索力影响分析2.1主梁刚度参数选取斜拉桥主梁的刚度分别为原刚度的0.5、1.0、1.5、2.0以及2.5倍五种不同主梁刚度，原主梁刚度记作E 1，提取不同主梁刚度模型计算后的斜拉索索力数据，如图2所示。
由图2可以看出，主梁刚度的改变对于全桥的斜拉索的索力影响都很大，其中边跨编号SC12~SC01斜拉索索力和中跨编号MC01~MC06斜拉索索力随着主梁刚度的增大呈现出逐渐增大的变化规律，最大增大幅度为14.5%；但在中跨跨中编号MC07~MC07’斜拉索索力反而随着主梁刚度的增加呈现减小的变化规律，最小减小幅度为14.33%。
桥梁工程中斜拉桥施工技术的应用探究
桥梁工程中斜拉桥施工技术的应用探究一、斜拉桥的特点和优势斜拉桥是一种采用斜拉索将桥面支撑的桥梁结构，它以其特有的结构形式和设计理念，成为了21世纪跨度大、美观大气的特大桥型，具有以下几个特点和优势：1. 跨度大：斜拉桥可以实现跨度较大，因此可以应用于一些特殊的场合，比如河流较宽、跨越山谷、跨越湖泊等。
2. 结构轻巧：相对于梁桥和拱桥，斜拉桥的自重虽然也比较重，但由于其结构形式的特殊性，可以使得整座桥梁结构显得十分轻巧。
3. 美观大气：斜拉桥的设计可以体现出工程的美学和艺术价值，因此在城市和旅游区的选择上也比较普遍。
4. 施工周期短：采用斜拉桥结构的桥梁施工周期相对较短，可以快速投入使用，减少了施工对交通造成的影响。
二、斜拉桥施工技术的关键点斜拉桥的施工技术与传统桥梁的施工技术相比，具有一些特殊的要求和关键点：1. 斜拉索的预应力调整：斜拉桥的主要受力构件是斜拉索，而斜拉索的张拉和预应力调整是整个桥梁施工过程中的一个非常关键的环节。
2. 斜拉索的固定和锚固：斜拉桥的斜拉索一般是通过锚固构件固定在桥塔或桥墩上，而这个固定和锚固工艺对斜拉索的受力和桥梁的承载能力有着直接的影响。
3. 钢梁的制作和吊装：斜拉桥的主梁一般是采用大跨度的钢梁，它的制作和吊装是整个桥梁工程中的另一个重要环节。
4. 桥塔和桥墩的施工：斜拉桥的桥塔和桥墩一般都比较高大，这就对施工工艺和安全要求提出了很高的标准。
5. 桥面系的施工：斜拉桥的桥面系一般由混凝土浇筑的桥面板和支座组成，而混凝土的浇筑和支座的安装也是整个施工过程中的关键环节。
1. 斜拉索的预应力调整斜拉索的预应力调整是整个斜拉桥施工过程中最为核心的环节之一。
通过预应力调整可以有效地控制斜拉索的受力情况，从而保证整座桥梁的稳定性和安全性。
在这个环节中需要采用先进的张拉设备和技术手段，以及合理的调度和协调，确保每根斜拉索都能够达到设计要求的预应力状态。
2. 斜拉索的固定和锚固3. 钢梁的制作和吊装斜拉桥的主梁一般是采用大跨度的钢梁，它的制作和吊装是整个桥梁工程中的另一个重要环节。
斜拉桥斜拉索的安全系数
斜拉桥斜拉索的安全系数斜拉桥是现代桥梁工程中最常见的结构形式之一，它通过斜拉索将桥面承载的重量传递给桥墩，具有较高的强度和稳定性。
而斜拉索作为斜拉桥的重要组成部分，其安全系数的确定对于确保斜拉桥的稳定性和可靠性至关重要。
安全系数是衡量结构设计合理性的重要指标之一，用于评估结构在正常使用条件下的安全性。
对于斜拉索而言，安全系数主要包括静力安全系数和疲劳安全系数两个方面。
静力安全系数是指斜拉索在正常工作荷载下的抗拉能力与荷载作用力的比值。
具体来说，它衡量了斜拉索的承载能力是否足够大，能否抵抗各种荷载的作用，确保结构的稳定性。
通常情况下，静力安全系数在1.5到2.0之间被认为是较为合理和安全的范围。
如果安全系数过低，表示结构的承载能力不足，可能会导致斜拉桥的变形过大、产生塑性变形甚至发生结构破坏。
因此，在斜拉桥的设计中，必须确保斜拉索的静力安全系数达到或超过规定的标准，以保证桥梁的稳定性和安全性。
另一方面，疲劳安全系数则是针对斜拉索在长期使用及不同荷载下可能发生的疲劳破坏情况进行考虑。
疲劳是由于交通荷载、环境温度变化等因素引起的结构材料的疲劳破坏，会导致斜拉索的断裂或变形。
为了确保斜拉索的安全性，设计师需要考虑到斜拉索的材料特性、荷载工况、设计寿命等因素，通过疲劳安全系数的计算来评估斜拉索的抗疲劳能力。
通常情况下，疲劳安全系数要求在2.0以上，以确保斜拉索具有较好的抗疲劳性能。
如果疲劳安全系数过低，表示斜拉索的材料和设计寿命存在一定的隐患，可能存在疲劳破坏的风险。
综上所述，斜拉索的安全系数是确保斜拉桥稳定和安全使用的重要指标。
静力安全系数衡量了斜拉索在正常工作荷载下的抗拉能力，而疲劳安全系数则考虑了斜拉索在长期使用及不同荷载下的疲劳破坏情况。
设计师在斜拉桥的设计过程中，必须充分考虑这些安全系数要求，确保斜拉索具有足够的承载能力和抗疲劳性能，以确保整个斜拉桥的安全、稳定和可靠运行。
只有这样，斜拉桥才能成为城市的地标，为人们出行带来便利，同时也能够保障行人和车辆的安全。
斜拉桥桥桥梁结构调研报告
斜拉桥桥桥梁结构调研报告斜拉桥是一种常见的桥梁结构，其主要特点是悬挂在主塔上的斜拉索，用于支撑桥面的荷载。
斜拉桥由于具有较大的跨度和较高的刚度，被广泛应用于公路和铁路交通。
本文将对斜拉桥的桥梁结构进行调研，并详细分析其优势和局限性。
斜拉桥的主要结构组成包括主塔、斜拉索和桥面。
主塔是斜拉桥的支撑结构，通常采用钢筋混凝土或钢结构。
主塔的高度取决于斜拉索的倾角和跨度大小。
斜拉索是斜拉桥的核心部分，分布在主塔和桥面之间。
斜拉索通过压缩力使桥面受力均匀，减小了桥面的弯曲变形，提高了桥梁的刚度和承载能力。
桥面是斜拉桥上行人和车辆行驶的平台，通常采用钢筋混凝土或预应力混凝土构造。
斜拉桥相比于其他桥梁结构具有许多优势。
首先，斜拉桥的主塔和斜拉索的布置使得桥面的刚度和强度较大，可承受大跨度和大荷载。
其次，由于主塔和斜拉索的特殊结构，斜拉桥采用的材料量较少，工程施工和维护成本较低。
此外，斜拉桥的美观性和建筑艺术性也是其吸引人的特点之一。
然而，斜拉桥也面临一些局限性。
首先，斜拉桥的复杂结构需要严密的计算和精确的施工，给工程带来较高的技术要求。
其次，斜拉桥在施工期间需要大量的临时支撑和固定设备，增加了施工难度和时间。
此外，斜拉桥的设计和施工要求较高，需要有专业的设计和施工团队保障工程的质量和安全。
总的来说，斜拉桥作为一种特殊的桥梁结构，在大跨度和大荷载的条件下具有较好的应用前景。
斜拉桥不仅可以满足交通运输需求，而且具有良好的建筑美观性。
然而，斜拉桥的设计和施工需要较高的技术和经验，同时还需要充分考虑其承载能力和结构可靠性，以保障工程的安全运行。
未来，随着技术的发展和经验的积累，斜拉桥有望在更多的地区得到应用，并为交通运输事业做出更大的贡献。
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大跨度斜拉桥拉索安全性分析方法研究
对斜拉桥结构安全性进行衡量的最为关键的一个标准就是运营期间斜拉桥斜拉索的安全性。
出于对斜拉索钢丝与高强拉丝不均匀性之间相互影响的考虑，本文立足于可靠度观点对桥梁运营条件下斜拉索安全系数的变化进行了分析，然后以此为基础对分析大跨度斜拉桥拉索安全性的有效对策进行了分析。
标签：斜拉桥；拉索；安全系数
对斜拉桥结构安全进行衡量的重要指标就是运营期间斜拉桥斜拉索的安全性，由于钢丝本身的疲劳和锈蚀而导致断裂，这一现象是导致斜拉索受到破坏的关键原因，斜拉桥在使用期间的失效事故大部分都是由拉索失效引发的。
本文以某大桥斜拉索工程为例，对大跨度斜拉桥拉索安全性的分析方法进行了分析。
1.大跨度斜拉桥拉索强度模型分析
大跨度屋盖中的索承体系、吊桥的吊索、悬索桥的吊索和主缆、斜拉桥的斜拉索等在对静荷载和动荷载进行承受的时候都采用了缆索。
通常在设计阶段将组成索的钢丝公称破断力加起来作为钢索公称破断索力。
但是因为在结构评估阶段需要对拉索承载力进行准确的计算，并且要对在增长的荷载作用下钢索出现的失效过程的复杂性进行考虑，对钢丝在承受荷载和变形的时候出现的索内断丝、腐蚀、交互效应等情况的综合影响进行考虑[1]。
2.采用Monte Carlo法对拉索强度进行估算
首先，钢丝样本本构之间的关系：因为受到了试验设备条件的影响，一般从钢丝样本的室内拉伸试验中对拉索的强度进行研究。
在工程施工后期，分别选取其上游两个拉索中的长钢丝实施静力试验。
本文以试验结果为根据，选择两阶段模型对拉索钢丝的本构特性进行模拟，采用线性对第一阶段进行表示；采用简化成线性的方式对样本非线性后屈服特性进行表示。
尽可能少的控制点、计算更加方便、简单是简化钢丝将本本构关系时必须遵守的原则。
通过对E、εe、εu、σu 等四个随机变量的利用，以试验结果为根据对随机变量的统计分布参数进行确定，其中统一量均值和试验均值之比就是均值系数，标准差与均值之比就是变异系数[2]。
统一的统计分布式所有变量的服从对象。
在本次研究中选择对数正态分布和正态分布，并未对随机变量之间的相关性等进行考虑，各个变量之间假设具有相互独立性。
下表1为随机变量的统计分布。
其次，钢丝本构关系：采用简化模拟的方式将一根钢丝模拟成一个串联系统，这个串联系统是由m段钢丝试样共同组成的，那么该钢丝的强度也就是其中最弱节段的强度。
采用L和L0来表示钢丝的长度和节段长度。
这时候如果将拉力施加在钢丝端部，就会有不同的应变出现于不同的节段。
在这种情况下，这个问题就变成了串联问题。
最后，拉索模型强度：可以采用钢丝串联模型对平行钢丝束拉索的强度进行模拟，在斜拉索中不需要对断裂后钢丝的摩擦效应进行考虑，认为一旦某根钢丝出现断裂的情况就会在承载中退出去。
在钢索平均强度不断减小的同时，其同时也具有越来越小的强度变异系数，特别是一些中等数量钢丝的拉索中这个定值就是其平均强度。
而这个效应就是所谓的Daniel效应，在该大桥拉索中钢丝数位109—301，因此必须考虑Daniel效应的影响。
3.分析拉索的安全性
3.1被活载引起的最大索力
在非线性几何分析大跨度斜拉桥时，分析的初態应该为恒载状态，分析活载的内力。
如果斜拉桥的跨度不大于600米，可以使用线性挠度来对其进行分析。
在初始状态下，可以对索力的影响线进行直接计算，通过一次性加载，将最不利的加载位置分析出来。
首先，通过非线性专用和桥梁线性，并使用系统BAP活载分析程序，能够将斜拉索的索力影响线分析并计算出来[3]。
其次，按照最不利的位置来对索力影响线进行布置。
最后对其影响线进行加载，能够将不同活载形式得到的最大活载索力增量求出来。
3.2分析恒载索力
通过优化方法能够得出设计阶段拉索的恒载索力。
但是实际施工中计算理论的简化以及其他因素都会对索力产生直接的影响。
在完成施工之后，为了得到成桥索力还要对其进行调索。
在桥梁的运营过程中，桥梁结构会受到各种因素的影响而出现局部或者整体损伤，例如温度影响、环境侵蚀、荷载作用等等。
3.3分析安全性
按照一定的方法可以求出拉索95%强度保证值的安全系数。
活载在不同的检测期会有所差别，从而影响安全系数，但是变化值较小。
因此在进行拉索安全系数计算时只需考虑断丝概率的演化公式，不必考虑活载的影响。
4.结语
本文认为以钢丝样本实验结果为根据，能够对斜拉索的强度特性进行模拟，如果钢丝数量少于500，还要考虑到Daniel效率。
在对斜拉桥对拉索进行安全评估时要考虑到断丝概率的线性增长。
本文的结果可以被应用于评定斜拉索的安全性，并与斜拉桥运营期间的索力检测相结合，作为拉索维护和进一步损伤检测的重要参考。
参考文献
[1]朱立伟，李宏伟，等.基于人工鱼群算法的大跨度斜拉桥模型修正算法研究[J].公路交通技术. 2015，（01）.
[2]杨承洞，史锦华.贵州武佐河大桥斜拉索制作关键特性控制与质量评价[J].公路交通技术.2015，（01）.
[3]徐登云，孙小猛，赵飞，等.超高钻石型索塔“拉杆一撑杆”优化设计方法研究[J].铁道标准设计. 2015，（04）.。