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矮塔斜拉桥索力优化方法的研究

张大伟  
【摘要】: 矮塔斜拉桥是近些年来在斜拉桥基础上发展起来的一种新型桥梁结构形式,就结构特性而言,矮塔斜拉桥是介于连续梁桥与斜拉桥之间的一种新桥型。矮塔斜拉桥的总体特点是:塔矮、梁刚、索集中;主要通过主梁受弯承受大部分竖向荷载,斜拉索竖向分力承担剩余的竖向荷载,同时其水平分力对主梁起加劲作用,达到改善主梁性能的目的。斜拉索索力对矮塔斜拉桥的结构性能至关重要,因此进行斜拉索索力优化是必要的。矮塔斜拉桥的索力优化不仅要满足成桥受力合理,而且要保证施工过程及运营阶段的安全,因此对施工阶段初张拉索力进行计算也是很重要的。 本文在广泛收集了国内外己有研究资料的基础上,探讨了矮塔斜拉桥的计算特点,总结和比较了目前常用的合理成桥索力的计算方法;将最优化理论应用到矮塔斜拉桥索力计算中,同时假定一次成桥,基于影响矩阵思想,以初张力为设计变量,选取合理的成桥内力为目标函数,计算出优化初张拉索力和最终的合理成桥索力;以该成桥状态为目标,通过对施工阶段初张拉索力进行倒拆—正装迭代计算,最终得到合理的施工阶段初张拉索力。 本文以泸州茜草长江大桥为工程背景,以梁体的最小弯曲及拉压应变能为目标函数,使用MATLAB优化工具箱对初张拉索力进行优化计算,再通过MIDAS对成桥及施工阶段状态进行分析,可以计算出合理的成桥索力和施工初张拉索力。计算结果表明:成桥阶段和施工阶段结构受力合理,梁体的上下缘应力满足规范要求,同时可以保证施工过程的安全性和稳定性,说明将最优化理论应用到矮塔斜拉桥索力计算过程中是可行的。


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