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基于影响矩阵的矮塔斜拉桥索力二次优化方法的研究

2021-07-06王占飞杨非凡

沈阳建筑大学学报(自然科学版) 2021年3期
关键词:桥梁优化结构

王占飞,黄 昊,全 伟,杨非凡

(1.沈阳建筑大学交通工程学院,辽宁 沈阳 110168;2.黄山学院建筑工程学院,安徽 黄山 245041)

矮塔斜拉桥是介于普通斜拉桥和梁式桥之间的一种新型组合结构体系,具有“塔矮、梁刚、索集中”的特点[1]。矮塔斜拉桥的整体刚度是由主梁与斜拉索共同提供的,根据刚度分配原则,通常主梁提供70%刚度,斜拉索提供30%刚度,所以对矮塔斜拉桥的索力进行优化可以改善结构的受力性能[2-5]。斜拉索的索力作用既体现主梁挠度,塔顶横向位移,主梁、主塔的内力对桥体的影响,又通过对主梁的加劲作用,改善主梁的受力性能,保证结构的安全性[6],因此需要对矮塔斜拉桥索力优化问题进行研究。

对于斜拉桥的索力优化,国内外学者给出很多方法。A.M.B.Martins等[7]根据主梁位移与极限位移的比值以及拉索应力与容许应力的比值作为目标函数求得优化索力。Chen等[8]在刚性支承连续梁法基础上用迭代求解的方法求得优化索力。郭钟群等[9]提出了在主梁应力可行域范围求得优化索力。康春霞等[10]提出斜拉桥三种合理施工阶段拉索计算方法并进行了对比分析。苑仁安等[11]根据斜拉索索力调整的无应力状态法求得优化的索力。现有的索力优化研究主要针对常规斜拉桥,但与常规斜拉桥相比,矮塔斜拉桥梁体较刚以及索塔较矮,因此需要新的设计方法。基于此,笔者根据矮塔斜拉桥的结构特点,以某客专特大桥为例,提出二次优化的方法,根据影响矩阵的思想,采用多约束的影响矩阵法和直线内插法相互配合,不仅可以最大程度考虑实际受力的影响,还可以保证桥梁结构内力和线形的均匀,为同类型桥梁研究提供了理论基础。……

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