斜拉桥索力优化与调整
零位移法进行斜拉桥调索
零位移法进行斜拉桥调索
摘要：斜拉桥调索方法有弹性支承连续梁法；零位移法；最小弯曲能法；影响
矩阵法，本工程实例运用零位移法进行斜拉桥索力调节。
关键词：斜拉桥索力调节，零位移法。
一、工程概况
独山镇人行桥跨径布置为(135+135)m，主桥全长276米，为独塔双索面半漂浮体系。
主
梁为双工字钢梁，钢桥面板，主塔采用方行平行式混凝土桥塔，下部采用承台及群桩基础。
（总体布置见下图）。
三、零位移法调索
（1）采用MIDAS建立斜拉桥的模型，并施加相关约束；
（2）斜拉桥的斜拉索单元设置成绗架单元并赋予初始拉力100KN;
（3）施加自重和二期恒载，MADAS进行静力分析；
（4）使用未知荷载系数，约束条件选择位移。
（5）生成荷载组合，斜拉索的索力就是初始拉力100KN和相应系数乘积。
调索后形成的梁平塔值合理成桥状态满足要求，所以可以看出使用零位移法调索是可行的。
四、总结
本文基于零位移法可快速准确的确定斜拉桥的合理成桥索力，可用于斜拉桥索力的优化。
本工程使用零位移调索的方法是可行的，因为本工程桥梁较小且是人形桥，存在的不足就是
没考虑钢桥的特性影响，还有影响矩阵的影响，还需结合实际施工的环境进行验证和改进。
参考文献
[1]陈伟德，范立础。
确定预应力混凝土桥梁恒载初始索力的方法[J]。
同济大学学报（自
然科学版）1998，26（2）：120-123
[2]耿继东，王雪枫，矮塔混凝土斜拉桥成桥索力优化研究[J].内蒙古公路与运输.
[3]梁鹏，肖汝诚.斜拉桥索力优化实用方法[J].同济大学学报，2003，31（11）：1270-1274。
斜拉桥为什么要调索斜拉桥的这些知识要懂得
斜拉桥为什么要调索斜拉桥的这些知识要懂得
啥叫调索?
大家知道，斜拉桥结构中体系主要是由桥塔、主梁和斜拉索组成。
其中斜拉索的作用有两个：一是把主梁自重及其承担的荷载传递到桥
塔上去，二是调整主梁并有和桥塔的内力分布和线形(线形指结构的几
何形状和位置)。
因此，斜拉索的拉力(称为索力)大小和分布规律对结
构内力和凹形起决定性作用。
而所谓的调索就是指在拉索原有状态基
础上对斜拉索的索力展开调整。
为啥要调?
原因有二：
(1)在斜拉桥施工过程中所，由于各种位移的存在，实际结构的事
前和线形不可能跟内力进行的理论计算完全一致，因此需要在施工过
程中通过改变索力来调整结构施工单位内力和线形，克服上列误差影响;
(2)由于跨径主跨大多采用分阶段施工方法，施工过程中的结构体
系与成桥后的结构体系不同，所要求的索力也不同，因此有时需要在
接近成桥阶段的适当时机进行调索，以适应成桥阶段的要求。
能调多少?并不是任何类型和大小的误差都能通过调索来的，调索
要以结构安全管理和满足索讨各种规范要求为前提。
例如，为了调整
因索力误差引起的线形偏差或内力偏差而或进行的调索是必要的和有
利的，但为了调整因制造和安装误差引起线形偏差而进行的调索，对
于线状是有利的，但却是以产生新的内力偏差为代价的，是不利的。
这时应该首先查找诱因，通过安装手段作几何调整，这是不改变内力
状态的调整方法。
即便如果通过安装手段仍然不能完全调整回来，再
考虑调索。
midas斜拉桥索力调整功能的应用
⏹索力调整功能使设计人员可以直接调整索力，并且不需要任何重新分析即可实时查看结构的内力、变形等情况，可以非常便捷、快速地获得初始张力⏹通过表格功能快捷设置未知荷载系数功能的约束条件⏹调整索力功能在工程上的应用⏹索力调整功能亮点斜拉桥索力调整功能通过表格功能快捷设置约束条件功能应用-斜拉桥索力调整前言斜拉桥索力的计算非常复杂，过去是依靠设计人员判断以及参考实际经验值来确定拉索张力的。
为了使设计人员可以更加便捷地计算斜拉桥拉索的初始张力，midas Civil 提供未知荷载系数功能。
不过，由于未知荷载系数的功能提供的张力结果只是能够满足约束条件的解，所以有时无法完全满足技术人员的设计意图。
为了改善未知荷载系数功能，并且使设计过程中的反复调整工作尽可能简便，midas Civil 2010特别开发和提供了索力调整功能。
三跨混凝土斜拉桥拉索的初始索力计算流程图如下：三跨混凝土斜拉桥模型复制和粘贴STEP 1. 斜拉桥建模STEP 2. 定义主梁的恒载和各索单位荷载的荷载工况STEP 3. 输入恒载和单位荷载STEP 4. 对恒载和单位荷载进行荷载组合STEP 5. 利用未知荷载系数功能计算未知荷载系数STEP 6. 利用调索功能调整拉索初始索力STEP 7. 查看分析结果并最终确定初始索力⏹拉索的张力(或者荷载系数)可以利用输入窗口或柱状图进行微调来确定最优索力⏹在影响矩阵中确认对单元影响最大的张力后，使用搜索功能，确定最优索力索力调整功能亮点设计人员指定的范围(红线)随拉索张力变化的结果(蓝色)影响矩阵的值(绿色)利用搜索功能确定最优索力拉索的张力(或者荷载系数)可以利用输入窗口或柱状图进行微调来确定最优索力在影响矩阵中确认对单元影响最大的张力后，使用搜索功能，确定最优索力。
基于APDL参数化语言的斜拉桥的索力优化
果表 明该方法 简单、 有效。 关键词 ： ＮＳ ； Ａ ＹＳ斜拉桥 ； 索力优化
斜拉桥的索力优化
（、 １ 武汉绕城 高速公路 管理 处， 湖北 武汉 ４ ０ １ ２ 烟 台科信房地产开发 有限公 司， ３４ ５ 、 山东 烟 台 ２ ４０ ） ６ ０ ０
要： 化设计及结合其编程语言 Ａ Ｄ Ｐ Ｌ对一座独塔单索面部 分斜拉桥 进行 了索力优化设计 ， 计算结
33优化结果及分析斜拉索总索力的大小反映拉索所需截面的大小间接反映了索的用量从表可看出在优化模式优化后总的恒载索力增大约850拉索的用量增加并不会很大说明以主梁弯曲应变能最小为目标函数的索力优化可以在基本不增加索用量的情况下改善主梁的受力
科
市政 与路 桥 ｆ ｉＩ ｌ
基于 Ａ Ｄ Ｐ Ｌ参数化
斜拉桥成桥恒载内力 的分布及其Ｘ４ 是衡 面来拟和解空问，然后对该函 ＇ 量设计优劣的重要标志之』 。 斜拉桥设计自由度 数对陂值，这是—种普适的优 很大 ， 可以通过调整索力来改变结构的受力状态 ， 化方法， 不容易陷入局部极值 优化结构的受力。因此 ， 一旦斜拉桥结构体系确 点， 但优化精度不是很高 ， 因此 定， 总能找出一组索力 ， 它能使结构在确定性荷载 多用来做粗略优化的手段。 一 阶方法是将真实的有限元结果 图 １某独塔单 索面部分斜拉桥全桥布置图 作用下， 某种反映受力性能的指标达到最优。 这组 Ｃ ＡＲ 索力对应的成桥状态就是该 目 标下的成桥合理状 最小化， 而不是对逼近数值进行操作 ， 但容易陷入 ， ＬＥ 态， 求解这组最优索力 ， 并加以实施 ， 也就实现了 局部寻优， ＦＬ ＭＥ Ｑ ａ ！文件名 因此更力适合于精确的优化分析。 日 除此 ／ＩＮＡ ， ｉｏ 第二步， 定义参数化设计变量 Ｄ Ｖ 斜拉桥的恒载受力优化， 因此， 斜拉桥恒载状态的 之外 ， 用户还可以通过调用 Ｕ Ｅ Ｏ 子程序来执 ＳＲ Ｐ Ｌ ： ＯＤ １３ Ｏ 优化也就转化为斜拉桥索力优化问题。 行 自己开发的优化方法和工具。 Ｌ＝ ０ ０ １ ２３ ０ 以各索的初始索力为设计变量， 给定一 １索力优化的常用方法 ３应 用实例 目 前索力优化的常用方法可归结为三类 ： 指 ３１桥梁概况 ． 大于 ０的初值 定受力状态的索力优化，无约束的索力优化和有 研究对象为一独塔单索面部分斜拉桥， 跨径 第三步 ， 进入前处理器 ， 利用参数化创建有 约束的索力优化日 。 布置为 ３ ｍ ８ ｍ ８ ｍ ４ ３ ｍ 其 中主桥为 ８ ｍ ２ ＋０ ＋０ ＋Ｘ ２ ， ０＋ 略） 指定受力状态优化方法的代表是 刚性支承 ８ ｍ 桥面总宽为 ２ｍ， ０。 ７ 按双向四车道布置， 全桥布 限元模型（ 第四步， 进入求解器 ， 施加荷载 ， 执行参数化 连续梁法和零位移法。 置如图 １ 所示。主塔为 ２ ｘ ５ Ｉ 形实心钢筋混 ｍ３ｎ Ｈ 略） 索力无约束优化法的典型例子是弯 曲能量 凝土截面， 桥面以上高 ３ ２ｍ 斜拉索为竖琴式单 的分析求解（ ￣５ ， 第五步 ， 进入后处理器 ， 后处理并创建状态 最小 弯矩最小法 排索单索面 ， 位于中央分隔带上 ， 塔上索距 １ ４ ．～ ５ Ｖ与目 标变量 Ｏ ｊｃｖ（ ｂ ｔｅ ｅ ｉ 略） 索力的有约束优化的典型例子有： 用索量最 １ ７ 梁上索距 ４ ｍ， ５ ｍ， ． 采用 １６ Ｐ 环 氧全涂 变量 ｓ ０ ８０Ｍ ａ 小法 最大偏差最小法目 、 。 刚绞 线 ，共 ２ 根 ，１ ｓ 、ｌ ｓ＇ 为 ５ Ｏ ｓ ＿５Ｓ＇ ｓ － ￣束 － ５根 其中， 四步中， 第 用降温法来模拟索力 ：＝ Ｎ ￣ ｘ Ｔ 式中 ０ Ｅ ． ／ 为拉索材料的热膨胀系数 ， 为 Ｅ 根据斜拉桥的受力托 ， 选用以弯曲能量最 ￣１． ，６ Ｓ ０Ｓ １ 束为 ４ ５ ４￥ － １、 Ｓ 晦 ２ ３根 ‘１． ， Ｐ ５ ４ 斜 ｏ Ａ Ａ ， Ｊ２ Ａ △ 为降低温度。 第五步 小为优化 目 ， 标 利用大型有限元分析软件 Ａ Ｓ Ｓ 拉索在塔顶连续通过索鞍， ＮＹ 两侧对称锚固于梁体 弹 漠量， 为拉索面积， Ｔ 标函数的提取借助于参数化语言 Ａ Ｄ 进 ＰＬ 的优化设ｉ及结合其编程语言 Ａ Ｄ 来实现。 ｔ ＰＬ 上。 主梁采用单箱三窒大悬臂截面， 中支点处梁高 中，目 ２优化设计基本要素 ３ ｍ 边支点处梁高 ２ ｍ 梁高按二次抛物线变 行数值积分来实现 ， ． ， ８ ． ， ４ 其中数值积分采用采用复化 计算公式为： ２ 在 Ａ ＳＳ ． １ Ｎ Ｙ 的优化模块中， ３ 有 大变量 ： 化。箱梁顶宽 ２ ｍ 翼板悬臂长 ４ ｍ 箱梁底宽 辛普生公式 ， ７， ． ， ５ 设计变量 、 状态变量 、 目标 函数， 它们统称为优化 １． ～ ７ ｍ， ６ ４ １． 中室净宽 １ ｍ， ２ ０ ． 斜拉索锚固在 中室。 ８ 桥面铺装层为 ｌｃ Ｏ ｍ厚的 Ｃ ０ ４ 防水混凝土。其中 变量。 设计变量 为设计过程中需要不断调整赋值 主梁、 桥塔材料为 Ｃ ０ 弹性模量为 ３ ｅ０ ａ ５， ． ｌＰ ， ５ 斜拉 式 中： －＿ ＿ 为计算时所取的步长 ｈ ｂ ａ － － 同 样主梁 的参数， 是设计的自变量， 优化结果的取得就是通 索标准强度为 １６ Ｐ ， ８０Ｍ ａ 公称直径 １． ｍ ， ５ ４ ｍ 计 ２ 过改变设计变量的数值来实现的。每个设计变量 算 弹性模量 １ ５ ｌＰ ， ９ ｅ １ ａ主梁预应力刚绞线 ， 准 的最大位移、 标 最大应力 ， 都利用参数化语言 Ａ Ｄ ＰＬ 都有上下限， 用于规定设汁变量的 取值范围。在 强度为 １６ ａ公称直径 １． ｍｍ， ８ ０ＭＰ ， ５４ ２ 弹性模量 来求出。 斜拉桥的索力优化中，采用斜拉索索力为设计变 １ ５ｌ Ｐ ， ９ ｅ １ａ 张拉控制应力为 １９ Ｍ ａ ３ ５ Ｐ（ １ ． ￣图 １ 。 ３ ２创建优化 ． ２ 控制文件 ＱａＯ ｔ ａ ｉ ｐ ｎｃ ｏ ａ 量。 ３ ２索力优化分析过程。 ． ａ 设计变量。 本桥索 第一步， 执行第一次参数化分析 状态变量是设计要求满足的约束条件变量 力优化计算 中， 设计变量取为每根拉索的初始索 Ｆ ＮＩ Ｈ ｌ Ｓ 参数 ， 用来体现优化的边界条件 ， 它们相 当于“ 因 力 Ｌ共有 ２ 个设讨，量。叫犬 ， ０ Ｉ 变 态变量。由于斜拉 ｆ Ｐ Ｚ Ｑａ． ｃ ｌ Ｕ Ｎ ｉ － ｏ ｍａ 变量”是设计变量的函数。用来体现结构设计应 ， 平位移能直观反映全桥 第二步， 执行优化分析过程 该满足功能上或性能上 的要求 以及其他一些要 的设计是否合理， 为使成桥线型达到理想状态 ， 一 幻 求。状态变量可有上下限， 或只有单方面的限制。 般限定结构的部分位移。 在优化 － 过程中， 状态 Ｏ Ａ Ｌ Ｑａ－ ｅ ＰＮ ｉ ． ． ｏ ｍａ ！ 指定分析文件 在本问题中， 可以取主粱、 主塔控制截面的应力或 变量取主梁的最大位移 ＤＭＡ Ｘ和主梁最大应力 名 索力均匀性约束、 边墩和辅助墩支座反力约束等 Ｓ Ｘ ａ 标函 。 ＭＡ 。 目 数 优化分析中采用二种不同的 第三步 ， 声明优化变量 作为状态变量。 目 标函数对拉索的张拉力进行优化， 然后比较几 Ｏ Ｖ Ｒ ，Ｖ ， ０ Ｐ Ａ 工１ ， ０ ０ Ｄ ０ ８ １ 指定索力为设计 目 标函数就是设计中极小化的变量参数 ， 它 组索力， 从中选出最理想的索力。 各个 目 标函数的 变量 必须是设计变量的函数，即改变设计变量的数值 具体构成如下 ： 优化模式①以主梁弯曲应变能最 将改变目 函数的数值 ， 标 而且在每次优化过程中 ， 小作为 函数； 优化模式②以主梁及主塔弯曲 ＯＰ ＶＡＲ， ＤＭＡ Ｓ Ｘ，Ｖ－ ！ 主梁最大位移为 只能设定一个 目 标函数。目 函 标 数的选取对于优 应变能最小作为目 标函数 ； 弯曲应变能为 （ ） ｏ 状态变量 化结果的优劣是至关重要的。 在本问题中， 取 ∑ ｆ 可以 ＶＡＲ ＭＡＸ，Ｖ Ｓ Ｓ ！ 主梁最大应力为 。 ｄ， ｓ 其中ｎ 主 为 梁和主 弯曲 能 ０Ｐ 塔 应变
斜拉桥合龙后索力最优调整方法
施 凋向量 ： 结构 Ｌ指 定 町实 施调 整 以改变 受调 向 ｝ Ｊ
受 向量 ： 构 物 中需 要 控 制 的参 数 个 数 为 ｍ， 结
｛ ． Ｂ 为成 桥状态 的控制参 数值 ， 控制 参数 包括 成桥
结合 实测 索 力 与设 计 目标 索 力 的偏 差 ， 订 凋 索 方 制 案， 使结构 的 内力分 布与 没计 目标状 态的偏差最 小
状 念下 的索 力 、 主梁和 塔 的弯矩 、 墩反 力 、 桥 关键 截 面
关键词 ： 斜拉 桥 ；索 力最 优 调 整 ； 响 矩 阵 法 ； 影 可行 域 ；最小 二 乘 法
中 图分 类 号 ：Ｕ ４ ． ７ ４８ ２
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ ４－ ６ ５（０ １ Ｏ ０ ５ ０ １ ０ ４ ５ ２ １ １— ０ ２— ２ Ｊ
斜拉 桥 悬 臂 阶段 的施 控 制 一般 以线 形 控 制 为 主 。施 工控制 的主要 ¨标 是使 索 力接 近 没计 值 ， 以达 到合龙后 结 构 的 内力 状 念符 合 设 订‘ 求 。但 由 于在 要 悬臂施工 过 程 中为 控 制 主 梁 的线 彤 及 内 力而进 行 索
斜 拉 桥 合 龙 后 索 力最 优 调 整 方 法
吴 斌 暄
（ 上海公路投 资建设发展 有限公 司， 海 ２ １０ ） 上 ０ １８
摘 要 ： 拉 桥 合 龙 后 ， 际 的索 力与 没 汁 ｝ 值 存 住 … 定 差 别 ， 要 进 行 索 力 优 化 。提 斜 实 １ 需 ‘ 采用影响矩阵 ， 种 以满 足斜 拉
高速铁路斜拉桥斜拉索施工工艺及索力控制方法
高速铁路斜拉桥斜拉索施工工艺及索力控制方法随着高速铁路建设的不断推进，斜拉桥作为高速铁路的重要组成部分，已经得到了广泛的应用。
而斜拉桥中的斜拉索则是该桥的关键部分之一，直接影响到桥梁的稳定性和安全性。
因此，斜拉索的施工工艺和索力控制方法显得尤为重要。
一、斜拉索施工工艺1. 斜拉索选材斜拉索的材质一般采用高强度钢丝绳，可根据桥梁的设计和要求进行选择。
在选材时，应考虑材料的强度、耐腐蚀性、耐疲劳性等因素，以确保斜拉索的持久性和安全性。
斜拉索的架设需要考虑以下因素：（1）架设位置：在斜拉桥施工中，应根据桥梁设计和要求，确定斜拉索的起始点和终点位置。
（2）支座设置：斜拉索的支座应根据设计要求，在桥梁的主梁上设置好。
（3）张力控制：在斜拉索架设过程中，需要控制斜拉索的初始张力，避免过度引起索力过大或过小的情况。
在斜拉索张拉过程中，需要控制索力的大小和均匀性，以确保桥梁的稳定和安全。
（1）张拉方式：斜拉索的张拉方式一般采用斜拉式或悬挂式，其中悬挂式张拉更为常见。
（2）张拉控制：在斜拉索张拉过程中，需要通过测量仪器等手段，控制张拉的力度和均匀性。
同时，还需要按照设计要求，逐步增加张拉力，并进行密集的检查和监测，以确保斜拉索的安全性。
二、斜拉索索力控制方法在斜拉桥的正常使用过程中，斜拉索的力度可能会发生变化，因此需要采取一些措施以控制索力。
1. 索力监测斜拉索的索力需要进行实时监测，以及时发现和处理问题。
常用的监测方法包括电阻应变法、静力法、动力法等。
2. 索力调整当斜拉索的索力发生变化时，需要采取相应的调整措施。
调整方法一般包括张拉、松弛、加固等。
3. 索力均衡在斜拉桥相邻跨径斜拉索相接处，需要进行索力均衡，以保证桥梁的稳定性和安全性。
索力均衡一般采用多组减张筋或压杆的方法。
综上所述，斜拉索的施工工艺和索力控制方法是高速铁路斜拉桥设计和建设中的关键环节，需要充分考虑桥梁的设计要求和施工实际情况，以确保斜拉桥的高效、安全、稳定运行。
斜拱塔无背索斜拉桥的施工索力优化
本文所介绍 的桥梁结构 是斜拱 塔无 背索斜 拉桥 ，
主塔是钢箱梁 结构 ， 内填混凝 土 ， 常规 斜拉 桥相 比， 和 其最大 的不 同是其 将塔身倾 斜 ， 主塔作 为悬臂 梁来 将 抵挡斜拉索传 递的梁面荷 载 ， 组成 了梁塔 结构 的平衡
一
种优化方法 。
以塔根截 面 的应力 （ 主要 是 混凝 土 的拉 应力 ） 不
抗震性 能试验研究 ［ ］ 土木工程学报 ， ０ ， ２ ： ３ ． Ｊ． ２ ５ （ ）２ ０ ７— １ ［ ］ 李 国强 ， ２ 王城． 外挂 式和 内嵌 式 Ａ Ｃ墙 板钢 框架结 构 的滞 回 Ｌ 性能试验 研究 ［ ］ 钢结构 ， ０ ， １ ： ５ ． Ｊ． ２ ５ （ ）５ ０ ２— ６ ［ ］ 李 国强 ， ３ 方明霁 ， 陆烨． 钢结 构建筑轻 质砂加 气混凝 土墙体 的 抗震性 能试验研究 ［ ］ 地震工程与工程振动 ， ０ ，２ ： ． Ｊ． ２ ５ （ ）８ ０ ２ ［ ］ 李国强 ， 钢结构住宅体系墙 板及墙 板节点 足尺模 型振动台 ４ 等．
塔、 主梁的 内力及线形也在不 断发生变化 。因此 ，
衡示意如 图 １ 所示 ， 设钢塔 的混凝土浇筑分为 ｎ ， ｉ 次 第 次浇筑高度为 ｈ ，表示 索号 ，表示第 号索第 ｔ 张 ｔ 次 拉 Ｊ号索在塔上的锚 固点到塔根 的距离 为 ， ｐ 表示 第． 『 号索第 ｔ 张拉 的索力 ， 次 浇筑 到第 ｉ 段混凝 土时 ：
方法， 要确定及优化其施工索力 ， 就需要确 定施 工过程 中斜拱塔混 凝土 的分 段浇筑 高度及初 张拉索 力 ， 结合工 程 实例， 介绍 以塔 根截 面的应力 和塔 身测点的位移为控制 目标 的方 法进行优 化 ， 采用本方 法得到 了一 个较为合理 的
斜拉桥索力调整依据
斜拉桥索力调整依据
调整斜拉桥索力的依据主要有以下几点：
1. 桥梁设计参数：包括斜拉索的材料和规格、索距等设计参数。
根据桥梁设计规范和工程要求，对斜拉索的张力进行计算和调整。
2. 强度和刚度要求：根据斜拉桥的载荷情况，调整斜拉索的张力，使其保证桥梁的强度和刚度要求。
例如，在重载桥梁中，要确保斜拉索的张力能够承受动态和静态荷载，以保证桥梁的安全性能。
3. 桥梁调整和维护：斜拉索的张力需要在桥梁调整和维护中进行调整。
例如，在桥梁的使用过程中，可能会出现索力不平衡或索张力变化等情况，需要进行调整和校验。
4. 环境和气候因素：环境和气候因素也会对斜拉索的张力产生影响。
例如，在高海拔地区或强风区，由于气候和温度的变化，索力需要进行调整，以确保桥梁的正常使用。
综上所述，斜拉桥的索力调整主要根据桥梁设计参数、强度和刚度要求、桥梁调整和维护以及环境和气候因素等进行。
这些依据可以保障斜拉桥在使用中满足安全性能和使用要求。
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16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -125
上缘应力(MPa)
主 力组 合最 大应力 主 力组 合最 小应力 恒载变 化最 大应力 恒载变 化最 小应力
主梁内应力
SG ∈ S lim SQ
恒载作用下主梁正应力的可行域:
σ min ≤ σ G + σ Q ≤ σ max
σ min σQmin ≤ σG ≤ σ max σQmax
σ Q ∈ σ Q min , σ Q max
17
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
合理目标内力状态的确定
9
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
预应力混凝土斜拉桥结构参数的识别
结构恒载 永存预应力 参数 支座反力 斜拉索索力
10
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
预应力混凝土斜拉桥结构参数的识别
参数识别中遵循: 尽可能真实地模拟当时的施工情况(包括施工方案, 节段重量,施工中拉索索力,定位标高,桥面线形 等) 模拟从施工到运营至今桥梁发生的收缩徐变情况
14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -125 -100 -75 -50 -25 0 25 50
主 力组 合最 小应力 恒载应力 主 力组 合最 大应力
上缘应力(MPa)
-100
-75
-50
-25
0
25
50
75
100
125
主 力组 合最 小应力 恒载应力 主 力组 合最 大应力
下缘应力(MPa)
委内瑞拉马拉开波(Maracaibo)桥
英国的Wye桥
3
一
工程背景(续)
预应力混凝土斜拉桥内力调整的现状和工程实例
上海新五桥
广州海印桥
4
一
工程背景(续)
预应力混凝土斜拉桥内力调整的现状和工程实例
当前该领域还需解决的问题: 采用的模型与实际结构不符,造成的误差; 缺乏对结构内力状态的一整套评估方法,以及是否进 行内力调整的决策系统; 已有的调整理论过于复杂,不易操作.
23
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
实现合理目标内力的施工分析
不同拉索调整方案的比较: 方案A:从长索依次调整到短索 方案B:从短索依次调整到长索 其他调整方案:增加工作量 索力
增加调索施工中拉索
24
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
实现合理目标内力的施工分析
不同拉索调整方案的比较: 方案A:偏差0.54% 调整的结果 方案B:偏差0.58% 方案A:最大308吨 调整中索力 方案B:最大380吨 两者都 有可行 性 千斤顶 最大张 拉300 吨左右
25
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
实现合理目标内力的施工分析
验算并确定索力调整方案:
目标索力 设计索力 实测索力
1000
拉索索力
500
0 E14 E13 E12 E 11 E 10 E9 E8 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 W 1 W 2 W 3 W4 W5 W6 W 7 W 8 W9 W 10 W 11 W 12 W 13 W 14
拉索索号
14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -125
-0.2
-0.1
-0.3
-0.1
-0.2
-0.4
-0.2
-0.3
-0.5
拉 索 索 号
0.8
影 量 响
影量 响 对5号点上缘影响量(MPa)
对1号点下缘影响量(MPa)
1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
影 量 响
0.7
对2号点下缘影响量(MPa)
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -0.1
下缘应力(MPa)
-100
-75
-50
-25
0
25
50
75
100
125
20 15 10 5 0 -5 -10 -125 -100 -75 -50 -25 0 25 50
主 力组 合最 大应力 主 力组 合最 小应力 恒载变 化最 大应力 恒载变 化最 小应力
75
100
125
26
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
14
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
合理目标内力状态的确定
灵敏度分析:找到不同拉索对主梁内应力影响程度
选定如上图的几个关键点进行研究.同时了解索力变 化对支座反力的影响
15
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
合理目标内力状态的确定
灵敏度分析结果:
影 量 响 拉 索 索 号
实现合理目标内力的施工分析
-0 .2
-35
影 量 响
-40
拉 索 索 号
-0 .3
16
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
合理目标内力状态的确定
恒载作用下主梁响应的可行域:
S ∑ = SG + SQ
S∑ ∈ Slim
σ ∑ ∈ [σ min , σ max ]
σ min σ Q ≤ σ G ≤ σ max σ Q
0.2
0.1
0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
0.0 -0.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
拉 索 索 号
拉 索 索 号
拉索 索号
0.6 0.5
拉 索 索 号
影 量 响
0 .3
影量 响
对边跨支座反力影响量(t)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -5 -10 -15 -20 -25 -30
预应力混凝土斜拉桥内 力优化与加固
同济大学桥梁工程系
肖汝诚
1
预应力混凝土斜拉桥内力优化与加固
内容简介
一. 二. 三. 四. 五.
工程背景 既有预应力混凝土斜拉桥内力调整的理论基础 内力调整施工方案的实施 观测方法的评价与调索后结构内力状态评估 总结与展望
2
一
工程背景(续)
预应力混凝土斜拉桥内力调整的现状和工程实例
0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
影 量 响
0.2
影 量 响
拉 索 索 号
0.0
0.1பைடு நூலகம்
-0.1
对2号点上缘影响量(MPa)
对3号点上缘影响量(MPa)
对1号点上缘影响量(MPa)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
对4号点下缘影响量(MPa)
对3号点下缘影响量(MPa)
0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 1 -0.1 -0.2 -0.3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
0 .2
0 .1
拉索 索号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4
0 .0
-0 .1
0
10 00
20 00
30 00
40 00
50 00
塔弯( m 内矩t )
12
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
合理目标内力状态的确定
1,已有的斜拉索索力优化方法:
指定受力状态的索力优化法 斜拉索索力的无约束优化法 斜拉索索力的有约束优化法
针对桥梁 设计
2,针对既有混凝土斜拉桥索力优化方法
22
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
实现合理目标内力的施工分析
调索施工方案的限制条件: 1 施工方案尽可能简单易行,通过一次调索就可达到目 标,且调索顺序要便于施工; 2 由于受到现场施工条件的制约,不适合大吨位千斤顶 工作,因此每步调索值要限制在千斤顶最大张拉吨位内 以上要求若不满足,须更改施工方案(如张拉顺序等), 或改变目标索力值,然后重新计算,直到满足要求为止.
使主梁,主塔内应力较小,且比较均匀 应力峰值应得到控制:控制正应力和主应力,满足规范要求 为防止裂缝进一步开展,限制裂缝处应力 以当前实测索力变化较小为原则,尽量减小当前索力调整的工作 量,避免对结构产生过大的扰动,并达到结构内力合理为目标 边墩支座反力得到控制 调整后结构内力满足承载能力的要求 桥面线形得到改善
应力(MPa)
12 10 8 6 4 2 0 -10 0 -5 0 0 50 1 00
18
二
预应力混凝土斜拉桥内力优化调整的 理论基础 (续)
合理目标内力状态的确定
恒载作用下主梁响应(正应力)的可行域:
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -100 -50 0 50
恒载作用下应力上界 恒载作用下应力下界 恒载作用下应力
目标:通过调索使主梁上若干点标高满足设计要求 控制条件:实际内力逼进设计内力 解决思路:建立设计内力和调索后实际内力差值的余能表达式,以 差值最小作控制条件求满足达到指定标高时索力增量,与原索力叠 加得优化后的拉索索力