基于影响矩阵的斜拉桥合理成桥状态索力优化

作者：王桢; 张劲泉; 周建庭; 刘红义; 吴月星

来源：公路工程, 2021, 46(04): 31-45.

DOI：10.19782/j.cnki.1674-0610.2021.04.005

• 桥梁工程
• 斜拉桥
• 索力优化
• 最小应变能
• 最小弯曲能
• 未知荷载系数
• 影响矩阵
• 稀索体系

斜拉桥合理成桥状态的确定是设计的关键环节,同时也是后续获取斜拉桥合理施工状态的前提条件。在总结3种基于影响矩阵原理确定斜拉桥合理成桥状态计算方法(未知荷载系数法、最小应变能法和最小弯曲能法)的基础上,以某市政110 m跨径的稀索体系人行斜拉桥为项目依托,建立三维空间有限元模型,结合自编程优化其成桥索力。对比分析3种方法(5种优化目标)优化后的斜拉桥成桥状态索力、弯矩和位移结果,获取各优化计算方法下斜拉桥的力学规律,确定斜拉桥成桥索力最优计算方法,为今后国内外同类桥梁的设计提供借鉴。结果表明:针对稀索体系人行斜拉桥,采用以无约束弯曲能最小为优化目标的计算方法可获取最优索力,斜拉桥成桥后"塔直梁平"、内力均匀、受力合理;采用以3组约束应变能最小为优化目标的计算方法可获取较优索力,斜拉桥成桥索力均匀程度、受力状态仅次于前者;以3组约束弯曲能最小为优化目标和以无约束应变能最小为优化目标的计算方法效果最差,设计时不建议采用这两种优化方法。

• 单位
  土木工程学院; 中交第一公路勘察设计研究院有限公司; 重庆交通大学; 交通运输部公路科学研究院