预应力混凝土斜拉桥成桥和施工阶段索力优化理论研究和实践
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摘要
斜拉桥的设计往往是从确定成桥状态开始,然后根据确定的成桥状态用正装迭代法或正装-倒拆迭代法确定施工状态,最后通过施工过程控制来达到事先确定的成桥状态。因而合理地确定斜拉桥的成桥状态,就成为设计首先要解决的关键问题。斜拉桥的合理成桥状态确定之后,斜拉桥的其它设计计算才有实际意义。
关于如何确定预应力混凝土(简称PC)斜拉桥的成桥状态,工程师们已总结出很多的方法,这些方法各有特点及条件。本文在对几种方法进行深入研究的基础上,利用数学优化理论,创造性地提出并实践了综合采用最小弯曲能量法、应力平衡法、用索量最小法的多目标多约束索力优化理论。
关于如何确实斜拉桥施工中的初拉力,本文不拘于其他学者的思路,弱化了成桥合理状态的严格限制,创造性地提出并实践了直接在在施工阶段计算中用优化理论通过一次优化确定施工阶段初拉力的方法,同时确定合理成桥状态和理想施工状态,减少了很多迭代和试算的过程,具有一定的应用前景。
The design of cable-stayed bridge often begins from confirming the complete bridge state, to confirming construction state with forwards iterative method or forwards-backwards iterative method based the confirmed complete bridge state, last to achieving the confirmed beforehand complete state by construction process control. So confirming rationally cable-stayed bridge complete state becomes the povotal problem to solve firstly in design. Only when cable-stayed bridge rational complete bridge state has been confirmed, other cable-stayed bridge design and calculation has actual significance.
About how to confirm complete bridge state of prestressing force concrete (abbr. PC) cable-stayed bridge, engineers have found many methods by summing up, and these methods have respective characters and conditions. Baseing on in-depth study in several methods and making use of mathematic optimization theory, this paper brings forward creatively and practices the multi-goal and multi-constrainer cable tension optimization theory which adopts synthetically the minimal bend energy method, stress balance method and minimal cable amount method.
About how to confirm cables first tension in cable-stayed bridge construction process, this paper brings forward creatively and practices the method which confirms cables first tension in construction process only by once optimization calculation, it is out of other scholar's thought and weakens the strict constrainers from the rational complete bridge state. This method can confirm rational complete bridge state and perfect construction states at one time, reduces much iterative and trial calculation process, has some applied foreground.
关于如何确定预应力混凝土(简称PC)斜拉桥的成桥状态,工程师们已总结出很多的方法,这些方法各有特点及条件。本文在对几种方法进行深入研究的基础上,利用数学优化理论,创造性地提出并实践了综合采用最小弯曲能量法、应力平衡法、用索量最小法的多目标多约束索力优化理论。
关于如何确实斜拉桥施工中的初拉力,本文不拘于其他学者的思路,弱化了成桥合理状态的严格限制,创造性地提出并实践了直接在在施工阶段计算中用优化理论通过一次优化确定施工阶段初拉力的方法,同时确定合理成桥状态和理想施工状态,减少了很多迭代和试算的过程,具有一定的应用前景。
The design of cable-stayed bridge often begins from confirming the complete bridge state, to confirming construction state with forwards iterative method or forwards-backwards iterative method based the confirmed complete bridge state, last to achieving the confirmed beforehand complete state by construction process control. So confirming rationally cable-stayed bridge complete state becomes the povotal problem to solve firstly in design. Only when cable-stayed bridge rational complete bridge state has been confirmed, other cable-stayed bridge design and calculation has actual significance.
About how to confirm complete bridge state of prestressing force concrete (abbr. PC) cable-stayed bridge, engineers have found many methods by summing up, and these methods have respective characters and conditions. Baseing on in-depth study in several methods and making use of mathematic optimization theory, this paper brings forward creatively and practices the multi-goal and multi-constrainer cable tension optimization theory which adopts synthetically the minimal bend energy method, stress balance method and minimal cable amount method.
About how to confirm cables first tension in cable-stayed bridge construction process, this paper brings forward creatively and practices the method which confirms cables first tension in construction process only by once optimization calculation, it is out of other scholar's thought and weakens the strict constrainers from the rational complete bridge state. This method can confirm rational complete bridge state and perfect construction states at one time, reduces much iterative and trial calculation process, has some applied foreground.
引文
[1]项海帆.中国斜拉桥的发展前景.第十三届全国桥梁学术会议论文集.1998.P65
[2]胡明义.我国长大桥梁技术发展与展望.和国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十四届年会论文集.2000.P158
[3]周念先、肖汝城、林志兴.走向21世纪的斜张桥.铁道标准设计.1988.(1).P32
[4]M.S.Troisky.Cable-stayed Bridge Theory and Design.1988
[5JN.Fujisawa.Cable Adjustment in the erection of stayed Bridges.Bridge and Fundation.Vol.18.No.10.1934.P104
[6]林元培编著.斜拉桥.人民交通出版社.1995
[7]刘士林.梁智涛.侯金龙.孟凡超主编.斜拉桥.人民交通出版社.2002
[8]肖汝诚、项海帆.斜拉桥索力优化及工程应用.计算力学学报.1998.(1).P4
[9]詹建辉.高低塔斜拉桥静力性能研究及施工控制[硕士学位论文].南京.东南大学.2000
[10]陈德伟、范立础.确定预应力混凝土斜拉桥恒载初始索力的方法.同济大学学报.1998.(2).P4
[11]张春芳、周履编译.混凝土斜拉桥中最佳的索力调整.国外桥梁.1997.(1).P23
[12]施笃铮、汪劲丰、项贻强、徐兴.斜拉桥施工过程中的索力控制与优化研究.浙江大学学报.2002.(2).P8
[13]肖汝城、项海帆.斜拉桥索力优化的影响矩阵法.同济大学学报.1998.(9),P6
[14]刘乐天.高低塔斜拉桥静力性能研究及施工控制[硕士学位论文].长沙.长沙交通学院.2002
[15]陆揪、徐有光.斜拉桥最优索力探讨.中国公路学报.1990.(1).P20
[16]朱灿.斜拉桥成桥索力调整的最优化方祛[硕士学位论文].长沙:长沙交通学院.2001
[17]飞思科技产品研发中心编著.Matlab6.5辅助优化计算与设计.电子工业出版社.2003
[18]肖汝城编著.桥梁结构分析及程序系统.人民交通出版社.2002
[19]王文涛主编.斜拉桥换索工程.人民交通出版社.1997
[20]交通部重庆公路科学研究所.JTJ.027-96.公路斜拉桥设计规范(试行).北京.人民交通出版社.1996
[21]Kasuge,A.etal.(1995).Optimum cable-force adjustments in concrete cable-stayed bridge.J.Struct.Engrg.ASCE.121(4).P685-694
[22]向中富.斜拉桥施工控制技术.人民交通出版社.1998
[23]汪劲丰.预应力混凝土斜拉桥施工控制的关键技术研究[博士学位论文].杭州.浙江大学.2003
[24]伏首圣.公和斜拉桥索力的确定与调整[硕士学位论文].大连.大连理工大学.2003
[25]颜东煌、李学文、刘光栋、易建伟.用应力平衡法确定斜拉桥主梁的合理成桥状态.中、国公路学报.2001.(7).P32
[26]颜东煌.斜拉桥合理设计状态确定与施工控制[博士学位论文].长沙.湖南大学.2001
[27]高剑.斜拉桥理想成桥状态与合理施工状态研究[硕士学位论文].西安.长安大学.2003
[28]韩大建、苏成、陈太聪、肖广成.牵索挂篮施工模拟计算.工程设计CAD与智能建筑.2001.(3).P64
[29]李传习、夏桂云、刘玉兰.牵索挂篮前支点斜拉索索力范围的确定.桥梁建设.2004.(4).P45
[30]王武勤.大跨度斜拉桥施工牵索挂篮综述.中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十四届论文集.2000.P143
[31]李学文、由仲初、颜东煌.混凝土斜拉桥采用前支点挂篮悬臂浇注施工的中间索力确定方法.公路交通科技.2002.(10).P62
[32]李明、袁向荣、陈锋.斜拉桥施工阶段索力的最优化调整.石家庄铁道学院学报.2002.(9).P25
[33]梁志广、李建中、石现峰.斜拉桥施工初始索力的确定.工程力学.2000.(6).P35
[34]张师定著.桥梁建筑的结构构思与设计技巧.人民交通出版社.2002
[35]Torilk.Ikedak.Study of the optimum design Methold for Cable-stayed Bridge.International conference on Cable-stayed Bridge.Bangkok.Nov 1987.p546
[36]钱冬生.陈仁福编著.大跨径悬索桥设计与施工.西南交通大学出版社.1992
[37]刘明虎.几种方法进行斜拉索静力计算比较.中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十四届会论文集.2000.p320
[38]李传习、夏桂云、张建仁、廖金德.斜拉索静力分析综述.中南公路工程.2001.(2).p65
[39]夏桂云、李传习、张建仁.斜拉索非线性分析.长沙交通学院学报.2001.(1).p34
[40]魏建东、车惠民.斜拉索静力解及其应用.西南交通大学学报.1998.(5).p52
[41]李国平.斜拉索非线性分析的状态修正法.同济大学学报.2000.(1).p31
[42]华孝良.桥梁结构非线性分析.人民交通出版社.1997
[43]项海帆.高等桥梁结构理论.人民交通出版社.2002
[44]康晋.PC斜拉桥合理恒载索力及施工索力的确定[硕士学位论文].西安.长安大学.2004
[45]杜篷娟.混凝土斜拉桥施工过程控制理论研究[博士学位论文].大连.大连理工大学.2003
[46]Takenouchi K.Single pylons for curved cable-stayed bridges.Structural Engineering International,1998,8(4):p269-272.
[2]胡明义.我国长大桥梁技术发展与展望.和国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十四届年会论文集.2000.P158
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[29]李传习、夏桂云、刘玉兰.牵索挂篮前支点斜拉索索力范围的确定.桥梁建设.2004.(4).P45
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[33]梁志广、李建中、石现峰.斜拉桥施工初始索力的确定.工程力学.2000.(6).P35
[34]张师定著.桥梁建筑的结构构思与设计技巧.人民交通出版社.2002
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[42]华孝良.桥梁结构非线性分析.人民交通出版社.1997
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