同步优化斜拉桥施工索力及成桥索力的研究

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1、密级：学校代码：10075分类号：学号：20121293工学硕士学位论文同步优化斜拉桥施工索力及成桥索力的研究学位申请人：王珊指导教师：方有亮教授学位类别：工学硕士学科专业：固体力学授予单位：河北大学答辩日期：二〇一五年六月ClassifiedIndex:CODE:10075U.D.C.NO:20121293ADissertationfortheDegreeofM.EngineeringResearchonOptimizingSynchronouslyBothConstructionandCom

2、pletionCableForceoftheCable-stayedBridgeCandidate:WangShanSupervisor:Prof.You-liangFangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:SolidMechanicsUniversity:HebeiUniversityDateofOralExamination:June2015-摘要摘要斜拉桥因其跨越能力大、造型优美、构造简洁而著称，并在世界各地得到了广

3、泛的应用。斜拉桥作为高次超静定结构，由主梁、桥塔和斜拉索三部分组成，其中斜拉索是受拉构件，主梁和桥塔是压弯构件。斜拉索的索力对结构体系的内力分布有很大影响，它是控制全桥受力合理的关键。现有的斜拉桥索力优化理论一般分两步进行：第一步通常是先确定合理的成桥目标状态：第二步是以合理的成桥目标状态为基础根据施工阶段确定各施工目标状态，以使得到的成桥状态尽可能接近合理的成桥状态。本文在已有理论的基础上，提出了同步优化斜拉桥施工索力和成桥索力的方法：以施工阶段的影响矩阵理论为基础，利用叠加原理，根据划分的施

4、工阶段，以斜拉索的施工索力为设计变量，对斜拉桥进行正装分析；选取斜拉桥结构的弯曲应变能作为目标函数，以施工及成桥状态下索力不超过其规定限值为约束条件，采用有约束的非线性优化方法，求得最优解；利用已生成的影响矩阵，将拉索的施工索力进行一次正装，便可得到成桥索力。通过一混凝土斜拉桥算例，证明了同步优化方法理论的正确性；该理论在模型斜拉桥实验中的成功应用，又证明了同步优化方法的实用性。结果表明：将同步优化法得到的施工索力作为初张拉力，在施工过程中索力变化很小，满足安全施工的要求；优化得到的成桥索力分布

5、合理、成桥弯矩均匀有较高的安全储备。这对斜拉桥索力优化和施工控制都具有一定的指导意义。关键词斜拉桥影响矩阵同步优化施工索力成桥索力IAbstractAbstractThecable-stayedbridge,whichisknownforitslongspan,beautifulformativeandsimplestructure,hasbeenwidelyusedallaroundtheworld.Asahighlyredundantstructure,thecable-stayedbrid

6、geiscomposedofcable,towerandgirder,ofwhichcableistensioningmember,towerandgirderarebendingcomponents.Thecableforceshavegreatlytremendousinfluenceonthedistributionofinternalstressinthestructuresystem,andithasbecomethekeytocontrolthereasonableinternalf

7、orcesofthewholebridge.Theexistingcableforceoptimizationtheoryofcable-stayedbridgeisgenerallydividedintotwosteps:thefirststepisusuallytodeterminereasonablestateofthecompletedbridge;thesecondstep,basedontheformer,istodetermineallconstructiontargetstate

8、saccordingtotheconstructionphase,sothatthefinalstateofabridgeapproachesthereasonablestateofthecompletedbridgeascloseaspossible.Onthebasisofstudyingandsummarizingtheexistingtheories,thispaperproposesamethodofoptimizingsynchronouslybothconstructionandc