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

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 斜拉桥发展概述
• 1.1.1 斜拉桥的结构特点
• 1.1.2 斜拉桥的发展及取得成就
• 1.1.3 本世纪斜拉桥的发展趋势
• 1.2 问题的提出
• 1.3 研究现状
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 斜拉桥结构分析基本理论
• 2.1 概述
• 2.2 斜拉桥的静力分析
• 2.2.1 斜拉桥平面分析
• 2.2.2 斜拉桥空间分析
• 2.2.3 斜拉桥几何非线性分析
• 2.2.4 其它计算问题
• 2.3 索力优化理论
• 2.3.1 索力优化的基本概念
• 2.3.2 斜拉桥索力优化基本方法介绍
• 2.3.3 斜拉桥设计和施工监控中的多目标索力优化问题
• 2.3.4 多目标优化的基本概念
• 第三章 斜拉桥成桥索力优化理论与实践
• 3.1 概述
• 3.2 确定斜拉桥合理成桥恒载索力的多目标优化法
• 3.3 忠县长江大桥主桥结构介绍
• 3.3.1 主梁
• 3.3.2 斜拉索
• 3.3.3 伸缩缝和支座
• 3.3.4 索塔总体设计
• 3.3.5 塔柱设计
• 3.3.6 塔柱横梁设计
• 3.3.7 塔墩设计
• 3.4 成桥有限元模型简述
• 3.5 初拉力荷载影响矩阵的求法
• 3.6 主梁恒载弯矩可行域的控制条件计算
• 3.7 成桥索力优化MATLAB程序结构
• 3.8 优化结果的比选
• 3.9 小结
• 第四章 斜拉桥施工阶段索力优化理论与实践
• 4.1 概述
• 4.2 确定斜拉桥施工阶段初张力的优化方法
• 4.2.1 索单元体外力初拉力荷载的概念
• 4.2.2 索单元施工阶段初拉力对结构内力影响矩阵的概念
• 4.2.3 确定斜拉桥施工阶段初张力的线性规划数学模型
• 4.2.4 优化计算步骤
• 4.3 忠县长江大桥主梁施工顺序
• 4.4 忠县长江大桥施工阶段有限元计算模型概述
• 4.4.1 模型概述
• 4.4.2 前支点挂篮的模拟
• 4.4.3 结构施工阶段划分
• 4.5 施工阶段初拉力荷载影响矩阵的求法
• 4.6 施工阶段索力优化MATLAB程序结构
• 4.7 优化结果
• 4.7.1 目标实现情况
• 4.7.2 约束条件的满足情况
• 4.8 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果