结合梁斜拉桥索力优化方法的研究.pdf

结合梁斜拉桥索力优化方法的研究 朱浩 徐威 (中交武汉港湾工程设计研究院有限公司 湖北武汉 邮编430071) 摘 要：本文拟采用有限元程序ANSYS。其方法是以斜拉索的二次张拉索力为设计变量，斜拉索和结合梁的应力以及 支座反力为控制变量，将成桥后主梁的最小弯曲应变能作为 目标函数，通过一阶优化算法，确定最优索力，即结合梁斜拉桥 施工时的合理张拉索力。 关键词：结合梁斜拉桥 索力优化 ANSYS 一阶优化算法 0引 言 定的优化工作找到使得斜拉桥的特定受力性能达到最优 的一组索力方案。求解这组最优索力的过程便是斜拉桥 组合梁斜拉桥的主梁截面是由钢梁系统与混凝土面 的索力优化过程。 板组合而成，从设计角度来看，斜拉桥成桥恒载内力分 布是否均匀合理，是确保桥梁结构长期运营质量的根本 1背景工程简介 内因。合理的成桥状态是塔、梁、索等构件在恒、活载 作用下应力水平处于最小的受力状态。但在一般情况下， 本文的研究对象是一座双塔双索面钢 一混结合梁斜 由于受到设计施工及结构 自身各种条件限制，要求每座 拉桥，其跨径布置为32．9+115．4+340+115．4+32．9m，桥 斜拉桥都满足这种状态是不现实的。由于斜索的拉力大 面总宽36．6m；设计荷载为汽车一超 2O级、挂车一120， 小直接影响主梁的索塔的内力，可以在一定范围内通过 按双向八车道布置。索塔采用H形，索塔总高 119．629m。 调整斜索的张拉力来调整其内力状态，因此总能通过一 全桥共 4x26对斜拉索。见图l。 29． 1154 ． 340 1 56 ． ． 12Xll7 图1 桥型布置图 内力为目标，利用施工阶段中斜拉索张拉力优化，确保 2优化方案的提出 斜拉桥在施工过程 中和成桥状态下结构处于合理范围 内。这一过程的实施中，确保索力优化计算模型的合理 在本桥的索力优化中，根据该桥的实际设计和施工 性和正确性是分析研究的重要内容。 特点，选择合适的索力优化方法。针对索力优化方案与 设计和施工的密切关联性，在提出索力优化方案时，采 3索力优化方法在ANSYS中的实现 用模拟施工工序的正装计算来获得斜拉桥的成桥状态， 并在此基础上研究结合梁斜拉桥的主要控制活载工况的 3．1设计变量 (DV) 内力状态，作为索力优化判断的重要参考指标。采用 设计变量取为每根拉索的二次张拉索力以及C13和 ANSYS有限元软件对施工阶段的索力张拉方案进行一阶 S13的三次张拉索力，由于南塔和北塔的对应拉索的索 优化分析，以斜拉桥悬臂施工正装计算为前提，以成桥 力相同，所以一共有28个设计变量。 3．2控制变量 (SV) 3．2．2结合梁的应力 由于斜拉桥组合结构体系受力的复杂性，设计中必 成桥后恒载与活载共同作用下钢主梁和混凝土桥面 须综合考虑梁、塔、索及辅助墩；所 以在确定理想成桥 板的组合应力crct和 z不应超过其容许应力，即： 状态过程 中，控制变量要