混凝土斜拉桥索力优化研究

【摘要】：斜拉桥是高次超静定结构,斜拉索使主梁类似多点弹性支承的连续梁,可以通过索力的调整来优化结构的受力状态。随着设计理念和施工技术的革新,斜拉桥的跨径越来越大,索力对结构内力分布的影响越来越显著,索力合理与否已成为斜拉桥设计和施工的关键问题。 本文以某公路斜拉桥为背景,以有限元分析软件为平台,围绕斜拉桥索力优化做了如下工作： 1.概括国内外斜拉桥的发展概况、结构分析理论； 2.总结目前计算合理索力的理论和方法,比较分析各种方法的优劣； 3.以弯曲应变能和拉压应变能之和最小为目标函数,利用Midas/Civil提供的“未知荷载系数法”计算优化初张拉索力；基于有约束的影响矩阵法用Matlab优化工具箱对初张拉索力进行优化计算,根据主梁合理弯矩域对计算结果进行局部调整,得到了合理的成桥索力； 4.确定了采用前支点挂篮悬浇施工斜拉桥的施工索力。根据挂篮受力要求,确定施工阶段中间索力的范围,取中间索力上下限的平均值代入模型进行正装分析,考虑主梁受力情况调整中间索力,得到合理的施工索力。 本文计算结果表明：成桥阶段和施工阶段结构受力合理,梁体应力满足规范要求,能保证运营和施工阶段结构的安全和稳定性。因此,采用本文的方法计算该斜拉桥成桥索力和施工索力合理可行。