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1、斜拉桥塔柱截面尺寸优化设计崔圣爱,祝兵,黄志堂45文章编号:1003-4722(2006)04-0045-04斜拉桥塔柱截面尺寸优化设计112崔圣爱,祝兵,黄志堂(1.西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;2.四川省交通勘察设计研究院,四川成都610017)摘要:在现有斜拉桥计算理论和结构优化理论的基础上,系统地考虑斜拉桥设计中应注意的多方面因素,确定了斜拉桥塔柱截面尺寸优化设计的设计变量、约束条件和目标函数,建立了优化设计的数学模型,并进行了算例分析。算例结果表明,利用建立的优化模型结合有限元方法对斜拉桥部分构件进行数学优化是可以实现的,其结果也能满足一定的工程精
2、度。关键词:斜拉桥;桥塔;优化设计;桥梁设计中图分类号:U443.38文献标识码:AOptimalDesignofPylonShaftSectionSizeofCable-StayedBridge112CUISheng-ai,ZHUBing,HUANGZhi-tang(1.SchoolofCivilEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China;2.SichuanProvincialCommunicationSurvey,DesignandResearchInstitute,Chengdu610017,C
3、hina)Abstract:Onthebasisofthecurrentcalculationandstructuraloptimizationtheoriesofcable-stayedbridges,thispapersystematicallytakesintoaccountofvariousfactorstowhichattentionshouldbepaidinthedesignofacable-stayedbridge,ascertainsthedesignvariables,restraintconditionsandobjectivefunctionsinth
4、eoptimaldesignofpylonshaftsectionsizeofthebridge,establishesmathematicalmodelfortheoptimaldesign,andalsoconductsanalysisofnumericalexamples.Theresultsofthenumericalcalculationandanalysisindicatethatthemathematicalop-timizationofpartofthecomponentsofthecable-stayedbridgeisfeasiblebyusingtheo
5、ptimiza-tionmodelcreatedinthepapertogetherwiththefiniteelementmethod,andtheresultsarealsoprovedtomeetprecisionofcertaincable-stayedbridgeworks.Keywords:cable-stayedbridge;pylon;optimaldesign;bridgedesign1前言的因素众多,优化过程中往往难于全面地考虑各种对斜拉桥各部尺寸进行优化设计,可以减小结因素,因此采用优化结果作为实际的设计值可能偏构体积,节省建设资金。国内虽然有人进行这方
6、面于危险。实际设计中可以优化结果作为参考,在此[1]的工作,但还不是数值意义上的优化,主要原因是基础上通过调整结构的设计参数值来得到满足实际斜拉桥结构复杂、体形大,进行数值优化计算量大,要求又相对经济的参数。计算复杂,因此这方面的研究还有待进一步深入。塔柱是斜拉桥的主要受力构件,对其截面大小进行2斜拉桥塔柱优化要素优化设计,无疑可以节省大量的资金,特别对高塔,钢筋混凝土塔柱一般做成空心截面,优化时可优化后的经济效益更加显著。但是影响斜拉桥受力以选择壁厚作为设计变量,将体积作为目标函数(其收稿日期:2005-12-29作者简介:崔圣爱(1981-),女,2002年毕业于重庆交通
7、学院港口航道与海岸工程专业,获学士学位,2005年毕业于重庆交通学院桥梁与隧道工程专业,获硕士学位,现为西南交通大学桥梁与隧道工程专业博士研究生。46桥梁建设2006年第4期他构件尺寸不变时也可以全桥体积作为目标函数),以只考虑设计中注意的一些主要因素。将某些构造要求和力学效应进行限制作为优化设计3.2.1构造要求[3~8]的约束条件。斜拉桥设计中起控制作用的因素主要国内外双索面混凝土塔柱空心截面资料,有以下几点:纵向壁厚最小是0.41m,横向壁厚最小是0.5m,(1)主梁的线形。运营阶段要求桥面平顺,
