獨(dú)塔單索面混凝土斜拉橋索力確定及優(yōu)化.pdf

1、斜拉橋是一種橋面體系以加勁梁受壓（密索）或受彎（稀索）為主、支撐體系以斜拉索受拉及橋塔受壓為主的橋梁。預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋由于結(jié)構(gòu)形式合理，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，外形優(yōu)美，在大跨度橋梁中得到廣泛應(yīng)用。 斜拉索是斜拉橋的重要組成部分，它承擔(dān)了斜拉橋在施工階段和成橋后正常運(yùn)營(yíng)階段的大部分荷載。斜拉索的索力合理與否直接決定了斜拉橋施工階段結(jié)構(gòu)的受力安全和成橋后結(jié)構(gòu)內(nèi)力的合理分布。斜拉索的索力又是可以調(diào)節(jié)的，可以通過對(duì)拉索索力的調(diào)整來改變結(jié)構(gòu)的受力分配

2、，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的受力。從理論上說無(wú)論怎樣的斜拉橋結(jié)構(gòu)體系，總可以找到一組索力，它使結(jié)構(gòu)體系在確定性荷載作用下，某種反映受力性能的目標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。由此產(chǎn)生了索力優(yōu)化的問題。而且對(duì)于斜拉橋而言，我們不僅要關(guān)注成橋狀態(tài)，還要重視施工狀態(tài)。只有這樣，斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系才可以經(jīng)由合理的施工狀態(tài)過渡到合理的成橋狀態(tài)。 如何合理的確定預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋的施工張拉索力，使預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋既能滿足施工安全要求，又能達(dá)到成橋后的理想受力狀態(tài)和設(shè)計(jì)目標(biāo)線形

3、，是預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋施工設(shè)計(jì)中的核心問題之一。總之，斜拉橋索力（成橋索力，施工索力）的確定及其優(yōu)化，是長(zhǎng)期吸引工程界深入研究的課題之一。 本文就以上問題進(jìn)行研究，完成了以下工作： （1）結(jié)合合理成橋狀態(tài)的分析，對(duì)現(xiàn)有的各種成橋恒載初始索力確定及優(yōu)化方法進(jìn)行分析，找出其優(yōu)缺點(diǎn)，適用條件；結(jié)合工程實(shí)例施州大橋，借助有限元軟件對(duì)獨(dú)塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋建模分析，用有約束的方法將彎曲最小能量法改進(jìn)，確定成橋索力（考慮活載的

4、影響），再綜合應(yīng)用內(nèi)力平衡法、彎矩可行域等方法，將索力優(yōu)化； （2）結(jié)合施工中斜拉索索力的有限元計(jì)算原理，對(duì)現(xiàn)有的各種確定合理施工張拉索力的方法進(jìn)行分析比選，結(jié)合工程實(shí)例提出用正裝迭代法，考慮施工過程中溫度，非線性，砼收縮徐變等因素的影響，確定施工階段索的張拉力。 通過與施州大橋調(diào)索工作的比照分析可知：將現(xiàn)有的索力確定及優(yōu)化方法改進(jìn)，綜合應(yīng)用，避免了使用單一優(yōu)化方法的局限性；借助有限元軟件將繁瑣的調(diào)索過程進(jìn)行人機(jī)交互式可