某悬索桥索塔内倾施工过程优化分析

悬索桥索塔的倾角1. 介绍悬索桥和索塔悬索桥是一种常见的桥梁结构，由一条或多条悬挂在两个支塔之间的主索组成。

索塔是支撑主索的塔状结构，通常位于桥梁两端或距离两端一定距离的位置。

索塔的倾角是指索塔与水平面之间的夹角，它对悬索桥的稳定性和结构强度有着重要的影响。

2. 索塔倾角的影响因素索塔的倾角受到多种因素的影响，包括以下几个方面：2.1 悬索桥的设计要求悬索桥的设计要求是决定索塔倾角的重要因素之一。

不同的设计要求会导致不同的索塔倾角。

例如，如果需要悬索桥具有较大的通航高度，索塔的倾角可能会相对较小；而如果需要悬索桥具有较大的荷载承载能力，索塔的倾角可能会相对较大。

2.2 地理环境地理环境也是决定索塔倾角的重要因素之一。

地形的起伏、河流的宽度、水深等都会对索塔倾角产生影响。

在地形平坦的地区，索塔的倾角可能相对较小；而在地形陡峭的地区，索塔的倾角可能相对较大。

2.3 材料和结构限制悬索桥的材料和结构限制也会对索塔倾角产生影响。

不同的材料和结构对荷载承载能力和桥梁自重有不同的要求，进而影响索塔倾角的选择。

例如，如果材料的强度较低或结构的刚度较小，可能需要选择较大的索塔倾角以增加桥梁的稳定性。

3. 确定索塔倾角的方法确定索塔倾角的方法通常包括以下几个步骤：3.1 悬索桥的设计首先，需要进行悬索桥的设计，确定主索的位置和形状，以及索塔的位置和高度。

设计过程中需要考虑悬索桥的设计要求、地理环境和材料结构限制等因素。

3.2 结构分析和计算在设计确定后，需要进行结构分析和计算，以确定悬索桥在各种荷载情况下的受力情况。

这包括计算主索和索塔的受力大小和方向，以及索塔倾角的大小。

3.3 倾角调整和优化根据结构分析和计算的结果，可以对索塔的倾角进行调整和优化。

倾角的调整可以通过改变索塔的高度或位置来实现。

倾角的优化可以通过对比不同倾角情况下的受力情况，选择最优的倾角。

3.4 模拟和验证最后，需要进行模拟和验证，以验证设计和计算结果的准确性。

某悬索桥的体系优化分析冉隆举【摘要】对悬索桥进行体系优化，可以改善其结构行为和受力特性，并有效降低工程造价，促进该类桥梁设计计算理论的发展。

文中依托某悬索桥工程，选取优化设计变量，对变量参数的取值范围以及约束条件进行合理设置；通过对罚函数法进行改进，将原始有约束优化问题转化为适用于PSO 优化算法的无约束问题，联合MATLAB 及 ANSYS 对该悬索桥进行优化分析；通过优化前后桥梁结构的静力性能和模态进行分析，对悬索桥优化前后的状态进行比较，验证了优化设计方法的优越性。

%Optimization for suspension bridge can efficiently reduce the construction cost and satisfy use requirements,and this method will promote the development of the performance-based design in suspension bridge.In this paper a global optimization method is proposed for suspension bridge de-sign,the design variables are determined considering the sensitivity and completeness of the suspen-sion bridge,and then the parameterized model for the optimization has been established.Moreover, the range of design variables and optimization constraints are rationally set and the constrained optimi-zation problem is transformed to unconstrained problems for particle swarm optimization algorithm through the introduction of the improved penaltyfunction.Meanwhile,combining with MATLAB and ANSYS a cost optimum design of the suspension bridge is carried on.Eventually,through compa-ring and analyzing of making comparison among the performances of the suspension bridge before and after optimization,its superiority is verified.【期刊名称】《交通科技》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】4页(P30-33)【关键词】悬索桥;优化设计;静力分析;模态分析;粒子群优化算法【作者】冉隆举【作者单位】贵州省高速公路集团有限公司贵阳 550004【正文语种】中文悬索桥是一种高次超静定结构，结构复杂，设计变量多，对不同工程，因工程地质水文条件的变化，决策人员对各种控制指标、各种构件的安全储备、不同构件重要性的衡量均不相同，如何优化设计方案，使悬索桥结构受力状态合理是建设过程中需要面对的主要问题[1-2]。

桥梁悬索施工方法的优化与改进悬索桥作为一种重要的跨河交通工程，其建设需要依赖科学有效的施工方法。

在这篇文章中，我们将探讨桥梁悬索施工方法的优化与改进，以提高工程质量和施工效率。

一、施工前准备在进行桥梁悬索施工之前，需要进行充分的准备工作。

首先，需制定详细的施工计划，包括施工流程、人员调度、物资供应等。

同时，需要对施工现场进行全面的勘察和地质调查，以确保施工过程中的安全和顺利进行。

此外，还需合理选择施工设备和材料，确保其符合规范要求并能满足实际工程需要。

同时，还需制定严格的施工作业规范和安全管理措施，确保施工过程中的安全和质量。

二、锚固系统优化悬索桥的锚固系统是保证桥梁安全和稳定的重要组成部分。

通过优化锚固系统，可以提高桥梁的承载力和抗风性能。

在传统的锚固系统中，常采用沉箱式锚固设施，然而其施工过程繁琐且存在一定的安全隐患。

为此，我们可以考虑采用预应力锚杆和锚块组合的新型锚固系统。

预应力锚杆可以提供更好的锚固效果，并能有效分担桥梁荷载。

同时，锚块的采用可以增强桥梁的抗风性能和稳定性。

通过这种锚固系统的优化，可以提高桥梁的整体性能和使用寿命。

三、施工工艺改进桥梁悬索的施工工艺对工程质量和施工效率有着重要影响。

通过改进施工工艺，可以提高施工效率，缩短工期，并保证工程质量。

首先，我们可以采用模块化组装的施工工艺，将整个桥梁分为若干个模块进行施工。

这种工艺可以提高施工效率，并减少施工过程中的风险和难度。

其次，可以采用钢结构的预制技术进行施工。

预制技术可以提高施工质量，减少施工现场对环境的影响，并缩短工期。

另外，还可以采用悬挂施工工艺进行桥梁悬索的安装。

这种工艺可以减少施工对河道的影响，并提高施工的安全性和稳定性。

四、材料选择与应用桥梁悬索工程中，材料的选择和使用对工程质量和耐久性有着重要影响。

通过合理选择和应用材料，可以提高桥梁的抗风性能和使用寿命。

首先，在桥梁主梁材料的选择上，可以考虑采用高强度和耐久性好的合金钢材料，以提高桥梁的承载力和抗风能力。

悬索桥索塔稳定性全过程分析段瑞芳;钱登潮;赵宝俊【摘要】As the core component for load-bearing, the mechanical property of the pylon therefore becomes one of the most crucial factors in bridge design.In order to analyze the stability of main towers of the suspension bridges, finite element model of a suspension bridge including its tower and the whole bridge has been created by the software ANSYS to do some contrastive analysis of stability under 2 cases (free standing tower and tower on finished stage).5 major stability-influential factors: nonlinear factors, initial imperfections, constraint conditions, pylon rigidity and static wind load are chosen for the simulation.The researching results indicate that the influences of initial imperfections, pylon rigidity and static wind load to stability of the towers are relatively small while the influence of constraint conditions is quite significant.Furthermore, the varying amplitude of the stability-safety factor keeps decreasing with increase of the elastic restrained stiffness of main cables on the tower top and finally becomes stable at a constant value.%作为悬索桥受力体系中的重要承重构件,索塔的受力性能也成为悬索桥设计中至关重要的一环.为了分析悬索桥主塔的稳定性问题,采用有限元法,建立了索塔及全桥的有限元模型,并对裸塔和成桥阶段索塔工况下的两类稳定性进行对比分析,主要考虑非线性因素、初始缺陷、索塔刚度、约束条件和静风荷载五种因素进行分析计算.研究结果表明,初始缺陷、索塔刚度及静风荷载对索塔的稳定性影响较小;约束条件对索塔稳定性的影响十分明显,塔顶主缆的弹性约束刚度越大,稳定安全系数的变幅越小,最后趋于一个定值.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2017(041)002【总页数】6页(P224-228,233)【关键词】悬索桥;索塔;稳定性;非线性;影响因素【作者】段瑞芳;钱登潮;赵宝俊【作者单位】陕西交通职业技术学院西安 710018;温州市公路管理处温州325027;陕西省交通建设集团公司西安 710075【正文语种】中文【中图分类】U443.38由于索塔高度的增加和索塔截面的薄壁化等皆弱化了索塔结构的刚度，使得其稳定分析成为控制悬索桥安全的主要因素之一.通过分析计算和实验探索，很多学者都对稳定性问题进行了深入研究，并取得了丰硕的成果.在悬索桥的设计验算中，对成桥状态的索塔稳定性进行安全储备估算时，由于主缆的约束作用在相关规范中并未提及，若不计其约束作用则会降低计算的准确性[1].文献[2-3]指出，索塔稳定问题的关键是计算索塔杆件的临界荷载和自由长度，在评估索塔稳定性的时候，必须考虑其与受拉主缆缆力相关的工作特点.文献[4-5]提出在实际工程的稳定性分析中，还需要考虑风压及其他横向荷载的影响.文献[6-7]研究了主塔的稳定性与边界条件密切相关.但是由于问题自身复杂程度较高，特别是当构件存在诸如初始缺陷及其他非线性因素影响时，对于结构稳定全过程计算分析的求解工作量和难度也大大增加[8]，因此，对结构进行考虑初始缺陷的非线性分析，即进行第二类稳定性计算求解其极限承载力是十分必要的.文中在分析索塔的稳定性时，就从两类稳定性计算出发，对不同工况下索塔的稳定性做了详细对比计算，且分析了不同因素对其稳定性的影响程度并总结得出相关结论，可为类似结构的初步设计提供参考建议.文中研究的依托工程为一正在修建的地锚式悬索桥，桥梁总长960 m，主跨为628 m的简支钢箱加劲梁悬索桥，主缆边跨为166 m，中跨垂跨比为1∶10.索塔部分为钢筋混凝土结构，受力形式上为柔性的刚构式塔.塔柱之间设3道横梁，塔柱截面为矩形的空心薄壁形式，索塔材料均采用强度等级为C50的混凝土.模型采用三维梁单元Beam188模拟塔柱及横向联系梁，模拟主缆对索塔约束作用时采用Combin14弹簧单元.在计算塔顶的弹簧约束作用时，需要借助全桥模型求解，以便能准确地数值模拟出主缆对索塔的纵向约束作用，故同时建立全桥的有限元分析模型，其中主缆和吊杆采用Link10杆单元、索塔和加劲梁采用Beam188梁单元、索夹采用质量单元Mass21进行模拟，建立有限元模型见图1～2.对于索塔结构进行稳定性分析时的荷载组合，根据索塔在施工过程中经历的阶段，按照表1进行组合.其中对于风荷载的计算，依托工程所在位置为海拔1 898 m，根据文献[9]中相关规定，按百年一遇风速26.3 m/s考虑，此时直接作用在索塔上的纵向静风荷载为15.28 kN/m，作用在索塔上的横向静风荷载为18.462 kN/m.经计算得索塔纵向及横向各阶次稳定安全系数及其失稳模态类型，见表2～5.不论是索塔的纵向还是横向稳定性，其裸塔阶段失稳破坏的形式均以纵向失稳破坏为主.但是索塔在成桥阶段时，随着主缆约束作用的增强，纵向稳定性有明显提升，使得索塔的一阶失稳模态由纵向失稳变为横向失稳，与塔顶自由的情况通过计算比较，纵向稳定性有明显提升，同时验证了主缆的纵向约束作用是非常显著的.合理计入施工过程中可能出现的偏差，而后按照其失稳模态将初始缺陷施加到索塔的有限元模型中，计算过程中，裸塔时将其自重和所受的纵向(横向)静风荷载按倍数放大进行加载，成桥时将塔身自重、主缆传递的荷载、加劲梁荷载和所受的纵向(横向)静风荷载均按倍数放大进行加载,同时进行非线性稳定分析，求解其极限承载力[10-11].综合考虑其材料与几何非线性因素进行双重非线性分析，通过循环迭代完成分析后，可得到此状态下索塔的荷载—位移曲线，见图3～6.结果表明，合理计入施工误差后，同时考虑双重非线性因素的影响，计算可得索塔的第二类稳定安全系数在第一类稳定安全系数的12%～31%倍之间，且均为索塔底部混凝土发生受压破坏.5.1 不同非线性的影响因素分别考虑几何非线性、材料非线性及双重非线性因素的影响，不考虑索塔可能存在的初始缺陷，经计算可得裸塔及成桥状态索塔的稳定安全系数，结果见图7～8.由图7～8可知，当考虑双重非线性因素的影响时，虽然索塔的稳定安全系数低于仅考虑任何单一非线性因素时的计算结果，但仍可满足结构对稳定安全性的要求，与考虑材料非线性因素影响时相似，索塔的稳定安全系数为横向高于纵向.5.2 初始缺陷的影响将索塔的几何初始缺陷施加在有限元模型中，并计入双重非线性因素的影响，通过有限元计算软件ANSYS进行第二类稳定分析，计算结果见图9.随着初始缺陷的增大，索塔的稳定性也在逐渐降低，但整体变化不大，最大只有5%的变化幅值.索塔在裸塔状态时各向的稳定安全系数，总体上要高于索塔在成桥状态对应方向的稳定安全系数.5.3 约束条件的影响为得到在不同塔顶弹簧刚度下索塔的纵向稳定屈曲特征值，直接或间接作用于索塔的纵向静风荷载依然采用百年一遇的静阵风风速26.3 m/s，通过对不同的塔顶约束弹簧刚度C1进行取值，可得到对应的索塔纵向稳定安全系数及失稳方向，结果见表6.由表6可知，塔顶弹簧的影响十分明显，即主缆对索塔的约束作用是非常显著的.成桥状态不考虑主缆约束时，索塔的纵向稳定安全系数为5.579，稳定安全性相对较低，约为裸塔状态安全系数的1/4，且均为纵向失稳，说明随着施工过程的推进，索塔所受荷载逐渐增大，使得索塔的稳定安全系数随之减小.继续将弹簧刚度放大，增至约2.45×107 N/m时索塔的纵向稳定安全系数为29.265，且已趋于稳定，这时由于主缆的纵向弹性约束作用，索塔的稳定安全性得到显著提升.5.4 索塔刚度的影响通过修改索塔的相对刚度，可得到索塔相对刚度和索塔纵向(横向)第一类稳定及第二类稳定安全系数的关系，见图10～17.图10～11的工况为裸塔纵向，图12～13为成桥纵向，图14～15为裸塔横向，图16～17为成桥横向.不论是纵向抑或横向，索塔的稳定安全系数均与其刚度成正比，各相对刚度之间的稳定安全系数近乎呈线性关系，这与欧拉公式所阐述的内容也是完全可以对应的，且阶数越高其变化率亦越大.对索塔进行第二类稳定性分析可知，索塔的第二类稳定安全系数也与索塔刚度成正相关.但是由于在变化截面刚度时往往针对截面尺寸进行改变，在施工时，较大的截面尺寸也就需要较多的材料，故在对索塔的稳定性进行设计计算时，不仅要考虑安全性的要求，还要综合考虑其经济性，使设计方案达到最优.5.5 静风荷载的影响在计算风荷载对索塔纵向稳定性的影响时，依然选择裸塔状态和成桥状态两个阶段.在进行成桥稳定性计算时，还需要计算风荷载作用在主缆和加劲梁时，主缆和加劲梁传递给索塔的风荷载，见表7.将表7中的荷载数据和对应的边界条件施加在有限元模型中，对索塔纵向和横向进行2类稳定分析，结果见图18～21.图18～19工况为索塔纵向，图20～21为索塔横向.不论是对于裸塔状态还是成桥状态，静风荷载对索塔纵(横)向稳定性的影响都非常小.随着风速的增加，直接或间接作用于索塔的荷载都会出现较大的增幅，对索塔形成相对比较大的侧向扰动，此时索塔纵向的两类稳定安全系数均略有减小，但下降率极其微小，说明静风荷载对其纵向稳定性的影响不大.文中在总结对索塔稳定性已有研究的基础上，运用有限元分析软件ANSYS对一中空截面的受压杆件和某在建地锚式悬索桥的索塔进行了分析，分别从纵向和横向两个方向出发，就裸塔和成桥状态两个工况对其两类稳定性进行了详细分析计算，并通过修改不同影响因素的参数计算了其对索塔稳定性的影响程度.通过模拟计算，得出以下结论：1) 相同工况下，横桥向索塔的第一类稳定安全系数普遍略小于同阶次纵向索塔的第一类稳定安全系数，虽然相差最大仅有1.6%，仍可说明对索塔横向的稳定性进行验算是十分必要的.在进行索塔的设计时，应增强其横向刚度，提高结构稳定性.2) 通过计入初始缺陷和双重非线性因素对索塔进行了极限承载力分析，得到索塔的第二类稳定安全系数在第一类稳定安全系数的0.12～0.31倍之间，且失稳时均为索塔底部混凝土材料发生受压破坏.3) 初始缺陷、索塔刚度及静风荷载对索塔的稳定性影响较小；考虑双重非线性因素的影响时，索塔的稳定安全系数低于考虑任何单一非线性因素影响的计算结果；约束条件对索塔稳定性的影响十分明显，特别是塔顶主缆的弹性约束作用，主缆的约束刚度越大，稳定安全系数的变幅越小，最后趋于一个定值.【相关文献】[1]许世展,高传明,贺拴海,等.悬索桥主塔纵向稳定的实用计算[J].长安大学学报(自然科学版),2005(1):41-43.[2]曾华,李德寅.悬索桥桥塔的稳定及桥式比选[J].国外桥梁,1995(1):40-48.[3]张琴.大跨度悬索桥索塔非线性稳定分析[J].山西建筑,2012(5):196-198.[4]刘恩吉.悬索桥桥塔纵向稳定性分析[J].世界桥梁,2009(2):45-47.[5]中华人民共和国交通部.公路桥梁抗风设计规范：JTG/T D60—01—2004[S].北京：人民交通出版社,2004.[6]孟凡超.公路桥涵设计手册：悬索桥[M].北京:人民交通出版社,2011.[7]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社,2001.[8]李国豪.桥梁结构稳定与震动[M].北京:中国铁道出版社,2002.[9]张琴.大跨度悬索桥索塔非线性稳定分析[J].山西建筑,2012(5):196-198.[10]刘恩吉.悬索桥桥塔纵向稳定性分析[J].世界桥梁,2009(2):45-47.[11]宋凯.自锚式悬索桥主塔稳定计算方法及影响因素分析[J].城市道桥与防洪,2013(7):73-75.。

大跨径悬索桥索塔施工技术与质量控制摘要：随着我国交通建设的蓬勃发展，跨越江海河流大跨径悬索桥数量逐渐增多，索塔在悬索桥中起到支撑主索的塔形结构物，索塔作为大跨度悬索桥支承主索的塔形构造物，其混凝土方量大，所用浇筑设备要求高，具有索塔施工测量控制及塔身裂缝控制难度大、施工复杂、风险高等特点。

本文结合实际工程概况对大跨径悬索桥索塔施工技术与质量控制进行了简单的探讨，以供相关人员参考。

关键词：大跨度悬索桥；索塔；施工技术1、工程概况某公路大桥为主跨1000m钢桁梁悬索桥，全桥桥跨布置为：55.65m北锚碇+9×30m预应力混凝土T梁+1000m+（37+67.5+37）m预应力混凝土连续钢构桥+4×30m预应力混凝土T梁+80m南锚碇+18×30m预应力混凝土T梁。

全桥长2216m。

主塔为牌楼造型门型框架结构，由塔柱、上横梁和下横梁组成，塔柱采用钢筋混凝土结构，上、下横梁采用预应力钢筋混凝土结构，北塔承台顶面高程为+55.6m，塔高142.5m，塔柱横桥向由上至下向外倾斜，内外倾斜率为1:33.898，横桥向宽度均为5.5m；桥塔顺桥向由上至下向外倾斜，内外倾斜率为1:100，顺桥向宽度为7.62-10.43m。

上塔柱标准断面壁厚为1.2m，塔顶实心段厚度为4.3m；下塔柱标准断面壁厚为1.5m，塔底设置2m实心段；上下横梁均采用单箱单室截面，下横梁宽度为8.0m，高度7.0m，壁厚1.0m；上横梁高度7.0m，宽度7.0m，壁厚0.9m。

2、索塔施工技术要点2.1、索塔塔柱施工索塔塔身采用液压爬模+临时支架施工工艺，同时左右塔柱设置两台SC200G施工电梯和塔吊进行施工，混凝土浇筑采用两套8018型混凝土管+Φ125mm泵管。

目前，针对大跨度悬索桥索塔施工主要采用定制的液压爬模系统进行施工。

液压爬模是适用于桥梁工程中高墩高塔现浇钢筋混凝土结构施工的一种现代化机械装备。

索塔塔柱根据施工高度及施工工艺要求合理分段，采用液压爬模+临时支架施工工艺，液压爬模施工具有以下优势：（1）机械化程度高，减轻劳动强度，便于混凝土浇筑。

桥梁悬索索塔施工方法及索塔调整悬索桥是一种具有悬浮索吊桥结构的桥梁，它以索塔为支撑点，将主跨桥面通过悬索悬挂在索塔上方。

悬索索塔的施工方法及索塔的调整对于桥梁的性能和安全性具有重要影响。

本文将探讨悬索索塔施工方法及索塔的调整技术。

I. 悬索索塔施工方法1. 施工准备工作在进行悬索索塔的施工前，需要进行一系列的准备工作。

首先，需要明确施工方案并制定详细的工程进度计划。

其次，需要进行场地扫除和地基处理，确保施工区域平整，并且满足承载要求。

同时，还应组织人员进行安全培训，保证施工过程中的安全性。

2. 悬索索塔的立塔施工立塔是悬索索塔施工的首要任务。

通常采用临时支撑结构的方式，在施工区域建立施工塔架，用于支撑和定位悬索索塔的主体结构。

立塔过程中，需要严格控制施工质量，确保塔身竖直度和垂直度的要求。

在立塔过程中，还需采取一系列的安全措施，包括施工现场的安全防护和进行现场监测。

3. 索塔的钢结构施工索塔的钢结构施工包括钢箱梁的制作和安装。

首先，需要制作符合设计要求的钢箱梁，并在合适的时间将其安装到施工位置。

在安装过程中，需要严格按照设计要求进行位置调整和焊接，确保索塔的稳定性和安全性。

4. 悬索的安装悬索的安装是悬索索塔施工的关键环节。

需要选择合适的吊装设备，将悬索从索塔顶端吊装到桥面上。

在悬索的安装过程中，需要对悬索进行调校和张拉，确保悬索的张力和水平度满足设计要求。

同时，还需进行现场监测和记录，保证悬索的安全性和可靠性。

II. 索塔的调整桥梁使用过程中，由于各种原因，索塔的位置可能需要进行调整。

索塔的调整是为了确保桥梁的结构稳定性和使用安全性。

1. 桥面高度调整在使用过程中，如果发现桥面高度与设计要求不符，需要对索塔进行高度调整。

调整的方法包括增加或减少索塔底部的支撑高度，以及通过改变索塔和桥面的连接方式来实现高度调整。

2. 纵向位置调整纵向位置调整主要是为了解决索塔与桥面之间的水平偏移或不对齐的问题。

桥梁悬索施工工艺的模拟分析与结构优化桥梁悬索是一种常见的桥梁结构形式，其具有承载能力强、倒塌风险小等优点。

在悬索桥的施工过程中，悬索的正确定位和张拉过程是关键环节，不仅影响到悬索的力学性能，还直接关系到桥梁的安全运行。

为了保证工程质量，降低建设成本，提高施工效率，模拟分析与结构优化成为了悬索桥施工过程中的重要方法。

一、悬索桥施工工艺模拟分析在悬索桥的施工过程中，需要对悬索的正确定位以及张拉过程进行模拟分析。

通过对悬索的初始张拉过程进行模拟，可以确定悬索的初张拉力，进而保证悬索的正确位置。

而对悬索的后张拉过程进行模拟分析，可以控制悬索的张拉力，保证悬索达到设计要求并具有良好的力学性能。

模拟分析过程中需要考虑以下几个因素：1. 悬索预制段的设置：悬索预制段的设置是悬索施工过程中的关键环节。

通过合理设置预制段的拉力和长度，可以控制悬索的起张拉力和初始位置。

2. 悬索张拉过程的模拟：借助虚拟仿真技术，可以对悬索张拉过程进行精确模拟。

在模拟过程中可以考虑悬索张拉速度、张拉力的分布以及张拉过程中的温度影响等因素，以获得悬索的合理张拉力分布。

3. 悬索的临界状态分析：悬索在张拉过程中可能出现一些临界状态，如悬索的过渡振动等。

通过模拟分析可以预测这些临界状态，并采取相应的措施进行优化。

4. 结构监测与反馈：在模拟分析过程中，可以结合传感器等监测设备对悬索的实时状态进行监测，并将监测结果反馈给控制系统，进行相应的优化调整。

二、悬索桥施工工艺结构优化悬索桥的结构优化是指在施工过程中，通过调整施工工艺，进行结构参数的优化，以提高桥梁的力学性能和施工效率。

1. 施工工艺调整：通过调整悬索的预制段长度、张拉速度等施工工艺参数，可以优化悬索桥的结构性能。

例如，减小预制段长度可以减小悬索的初张拉力，缓解开合度变形问题。

2. 工艺参数优化：通过对施工工艺参数的优化，可以减小施工过程中的应力集中和变形等问题。

例如，合理控制张拉速度和张拉力分布，可以减小悬索的变形和应力集中问题。

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悬索桥主缆架设施工中存在的问题与优化摘要：悬索桥施工，重点在于主缆架设环节，这一环节的作业效率与质量对工程整体建设质量具有决定性影响，决定着悬索桥是否足够安全与稳定。

因此，要重点关注悬索桥工程施工中的主缆架设施工环节，根据可能出现的问题提出针对性解决方法，提升主缆架设可靠性，从而辅助保证悬索桥工程质量。

以真实悬索桥工程作为研究角度，分析工程的情况提取其中施工问题，提出问题解决方法，之后对悬索桥主缆架设施工的综合优化措施进行深入探究。

关键词：悬索桥工程；主缆；架设施工；问题；优化主缆是悬索桥的重要构成部分，绝壁连接桥塔与桥锚、传递桥面系自重、车辆荷载、桥梁上部结构自重的作用。

主缆架设施工质量对悬索桥工程整体质量起到决定性作用，直接关系着悬索桥是否能发挥各项功能，是否具备较强安全性能。

牵引施工问题、索股入鞍问题、调整作业问题等是本次施工中容易出现的情况。

针对这些问题，需要在具体工序中采取措施，严谨落实各项架设操作，规避此类问题[1]。

同时，要加强对主缆架设施工的优化，根据工程实际情况规范施工过程；也可以借助先进软件模拟施工过程，有效提升索缆系统施工质量，保证达成主缆架设目的。

1.具体工程CT长江大桥工程（下文均以“大桥工程”代替）全长1600m。

桥梁工程分为两部分，具体情况为：（1）跨江主线路全长880m，采用双塔单跨结构，主缆的间距29.2m，分三跨，具体数据为250m+880m+250m；IP点高程为+372.5m。

（2）两岸的引桥，主缆高程分别为+248.0m、+253.0m，两侧横桥与中心的间距是39.2m。

“大桥工程”的主缆的材质是镀锌高强度钢，结构是预制平行钢丝索股，索股是由110股127 5.1mm构成，钢丝的标准抗拉强度≥1770MPa。

本次主缆架设施工中，为了确保索股架设施工过程中的界面形状，施工人员需要沿着索股长度方向进行绑扎，每隔1.5m进行一次绑扎，让钢丝索股的界横截面呈正六边形（如图一），索股的标志丝在截面的左上角，用来控制索股架设时不扭转；标准丝在横截面的右上角，起到控制索股整体长度的作用。

悬索桥的结构优化探讨悬索桥作为一种重要的交通工程结构，具有较大的跨度和优良的结构效果。

它的独特之处在于悬索桥主梁由悬挂在主塔上的钢索和主梁构成，这种设计使得悬索桥能够适应大跨度和高负载的要求。

然而，随着科技的发展和对桥梁质量、经济性的要求不断提高，对悬索桥结构的优化也成为一个研究热点。

首先，悬索桥的结构优化需要考虑的因素众多。

其中包括桥梁的载荷情况、悬索索的材料、主塔和主梁的设计。

在设计悬索桥时，必须充分考虑预期的交通负荷、运行速度以及气候和地质条件等。

此外，悬索索的材料选择也非常重要，它们必须具备高强度和耐久性，以承受桥梁的巨大受力。

主塔和主梁的设计也需要考虑到桥梁的整体稳定性和安全性。

对于悬索桥结构的优化，一种重要的措施是减轻桥梁的自重。

过重的桥梁可能会导致主塔和主梁过度受力，从而减小桥梁的使用寿命。

为了解决这个问题，可以通过采用新的材料或结构设计来减轻桥梁的自重。

例如，在主梁的设计中，可以采用空腹梁或中空箱梁结构，以减少材料的使用量。

此外，钢材和复合材料等新材料的应用也可以降低桥梁的自重，提高整体的经济性和可持续性。

除了减轻自重外，悬索桥的结构优化还包括提高桥梁的刚度和稳定性。

这对于桥梁的正常使用和运行非常重要。

在悬索桥的设计中，可以通过在主塔和主梁之间增加横向钢结构，或在悬索索之间加装补强杆件等方法来提高桥梁的刚度和稳定性。

此外，优化悬索桥的结构还可以通过合理设计桥面防腐层以及加装减震器等措施，来提高桥梁的耐久性和安全性。

悬索桥结构优化的另一个重要方面是降低桥梁的建设和维护成本。

悬索桥作为一种大型工程结构，其建设和维护所需的成本是一笔巨大的开支。

因此，通过合理的结构设计和施工方法，可以降低悬索桥的建设和维护成本。

例如，在桥梁的施工中可以采用更加精确的测量和施工技术，以减少材料浪费和人力成本。

此外，优化桥梁的结构设计，选择合适的材料和施工方式，也可以降低桥梁维护的难度和成本。

总的来说，悬索桥的结构优化是一个复杂而综合的问题。

悬索桥索塔施工技术研究摘要：主要针对大跨径悬索桥在索塔施工中应用的各项技术进行分析，结合施工的实际情况，分析可能存在的问题。

通过对索塔施工过程中的施工技术进行详细分析，并结合工作经验，总结探讨出有效的质量控制策略。

通过对原材料质量、温控措施及施工工艺进行控制，并提出养护质量保证措施。

关键词：大跨径悬索桥；索塔；施工技术；质量控制引言：索塔是在悬索桥中起支承主索的塔形结构物，其在荷载直接作用的影响下，索塔承受的中边跨主缆水平分力变化幅度会有所增加，这一变化现象会直接影响到索塔整体结构的安全性。

为此，索塔的施工技术和质量控制，对于大跨径悬索桥的工程质量有着重要意义。

1大跨径悬索桥索塔施工技术1.1劲性骨架施工大跨径悬索桥索塔施工中进行劲性骨架施工，首先是为了整体定位，在施工中需要搭建支撑钢筋，为后期临时调整提供便利。

通过此项技术施工安装固定模板，为后期测量观测做准备。

在各项构件安装设计时都必须按照要求完成，明确具体的零部件型号，进行骨架施工，各部位相互连接需要用焊接技术，利用角刚进行连接。

在大跨径悬索桥索塔施工中控制劲性骨架，必须考虑精确度要求。

在施工过程中平台安放需要按照1：1比例操作，顺利完成后才能进行后续施工。

1.2钢筋工程施工大跨径悬索桥在索塔施工中安装钢筋主筋，利用竖向施工技术，通过直螺纹进行连接。

首先需要在钢筋周围添加绞丝，然后在外圈包围套筒，利用专业设备把钢筋调至高空中，最后放入连接钢筋的螺纹中，使钢筋套与之连接。

为了保证钢筋工程的安装质量，现场工作人员必须对各种加工零部件进行严格检查，确保各种材料必须达到质量要求。

在安装过程中专业技术人员进行跟进，对整体质量进行把控。

1.3模板工程大跨径悬索桥索塔施工需要利用液压自动爬模技术，操作中需要对外模板进行多次周转。

选用钢、木质地的模板，利用悬挂爬架配合进行施工，保证规则内墙面模板施工质量达到要求。

不规则的模板需要按照专业技术进行拼接，在连接倒角处通过钢模进行异型施工。

悬索桥主梁临时连接件受力分析与优化张晨航，邵国攀，付海清(西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)【摘要】在大跨度悬索桥钢箱梁架设过程中，多采用连接件作梁段间的临时连接。

待某一区段或全桥均完成吊装与线形调整后，再进行箱梁现场焊接。

在架设阶段，悬索桥梁段会经受强风作用，连接件很容易发生损坏从而导致梁体受损，因此对于架设状态的连接件抗风研究是很必要的。

文章结合三分力系数、抖振响应位移等得到静风力与抖振力，将梁段上的风载内力作为两者风载内力叠加，并按连接件刚度分配至各连接件上，采用整体模型与局部模型相结合的方式，基于弹性理论对临时连接件进行了详细的受力分析研究［1］。

最后针对不同施工阶段内力分布情况，给出了考虑抗风因素的临时连接件优化加固方案，确保梁段安全。

【关键词】大跨悬索桥;静风荷载;抖振荷载;临时连接件【中图分类号】U441【文献标志码】A ［定稿日期］2019－03－04［作者简介］张晨航(1994 )，男，硕士，研究方向为桥梁风工程;邵国攀(1995 )，男，在读硕士，研究方向为桥梁风工程;付海清(1994 )，男，在读硕士，研究方向为桥梁风工程。

大跨度悬索桥现阶段一般采用加劲梁形式为流线型扁平钢箱梁，这类加劲梁的抗风性能良好，在成桥状态配合抗风措施能够有足够的抗风能力。

但是在钢箱梁的架设过程中，由于施工需求，会在各梁段之间设置连接件进行临时连接。

先把某一区段梁段或者全桥梁段均吊装完毕，并完成桥梁线型调整，最后进行梁段焊接。

而由于桥梁的建设周期均较长，在此施工周期内除了要考虑桥梁本身的抗风能力之外，对其临时连接件的风载内力进行分析研究也是十分必要的。

这是保证大跨悬索桥能够正常进行施工建设的重要环节。

本文以主跨跨度为900m 的大跨悬索桥为例，对梁段临时连接件的抗风能力进行了详细的建模计算，得到各梁段在各个不同施工态下的内力分布。

并通过多组数据试验对比，确定了临时连接件的加固方法，以及特殊梁段，临时连接件合理的优化方案，如桥塔合拢处梁段与中跨梁段，以满足各类不同情况的抗风需求。

悬浇拱桥施工索力优化技术1索力优化基本思想优化是指在给定的条件下寻找满足目标要求的最佳的效果。

工程上许多方案都满足业主要求，但本着节约成本或其他的目的，需要选择最优的方案进行设计，这就会涉及到优化问题。

优化设计[9]是将设计条件通过已经设定的变量设定出不等式，把目标函数带入设计过程中的量，通过科学计算导出所需要的目标函数。

随着限定条件的不同，解出的目标函数也不相同，限定条件越多越不容易找到最优的解；实际工程优化问题往往跟改善结构受力、节省工期、人力物力、降低工程造价及工程量有关。

索力优化[10]属于改善结构受力的范畴，利用图1-13所示简单的一次超静定结构可以说明其原理。

图中横梁抗弯刚度EI ，吊杆抗拉刚度E ’A ，横梁满跨均布活载q ，吊杆拉力N 。

主梁弯矩方程为：x N x lx q 2)(21M 2--＝ （1-1）图1-13索力优化模型由变形协调条件计算可知吊杆力N 为：AE h EI l EI ql '/48/384/5N 34+＝ （1-2）为简化分析，令EI/l 3=1，E ’A/h ＝192，式（1-2）变为：2ql N ＝此时，主梁的弯矩如图1-13a 。

为了优化主梁受力，可以根据需要选取一个目标函数，现以主梁弯矩平方和为例加以说明。

优化目标函数：⎰=l dx x M f 02)( （1-3）将(1-1)(1-2)式代入 (1-3)式中，得到使该目标函数最小的驻点为：85qlN ＝ （1-4）此时主梁弯矩如图1-14b 。

a) 优化前 b) 优化后图1-14索力优化前后主梁弯矩 从优化前后的主梁弯矩图可以看出，通过调整吊杆内力，达到了对主梁弯矩的优化，改善了主梁的受力。

上述简单的力学推导过程反映出索力优化的基本思想。

2悬浇拱桥施工索力优化研究现状目前索力优化研究文献很多，绝大部分都是关于斜拉桥施工阶段索力优化和成桥状态索力优化的，悬臂浇筑拱桥的施工索力优化研究还相对较少。

悬索桥的受力分析一、选题在前面的presentation部分，我与张玉青同学合作完成了上海东海大桥的建模，在此次的实例分析中，我参考了《ANSYS土木工程实例应用》中的悬索桥部分，并在建模的基础上对其进行受力分析和施工过程中跨中挠度变化情况的分析。

二、实例1.问题的描述●材料性能悬索和吊杆：E=2.5e11,μ=0.1,ρɡ=1e4梁：E=3.0e11,μ=0.1,ρɡ=1e4●截面尺寸悬索：A=1吊杆：A=0.02梁：A=0.5，H=1，I=1/24●几何参数：桥长400m，双索塔，自桥面算起塔高20m。

全桥模型成对称分布。

两塔之间跨度为200m，左右塔距岸边各100m。

悬索间距为10m。

●初始条件：悬索和吊杆初应变为ε=1e-5。

●边界条件：悬索两端铰支，大梁布置成简支结构。

以上都统一采用国际单位制。

2.悬索桥结构的建模把悬索体系的主要承重结构模拟为由铰链环组成的在节点上加荷载的悬挂索链。

这种模型不但能很好地表现实际节点索链的性质，还能表现由金属丝。

股或索组成的缆的性质，由于它不具有抗弯的能力，所以用LINK180单元模拟是非常好的，计算的精度和索长度的选取有很大的关系，同时要考虑索的应力变化问题。

当给索缆装配加劲梁时，由于加劲梁还只是外荷载，不参与结构受力，所以可以将缆索结构当成是受集中荷载的体系。

荷载按照实际的情况阶段施加。

当桥建成之后，可以将缆索和加劲梁当做一个整体来分析，在条件允许的情况下可以一次性施加活载在桥上来模拟其受力分析。

三、建模过程及分析过程1.设置单元及材料参数➢定义单元类型➢定义材料属性➢实常数➢定义截面2.建模➢生成区段模型主缆单元类型为1号，材料类型为1，截面实常数R1；悬索单元类型为1号，实常数为2，桥面主梁单元类型为2号，材料类型为2号，截面实常数为1。

➢定义局部坐标在X=100处生成局部坐标系，新的坐标系代号必须大于10，再将局部坐标系设为当前坐标系，以当前坐标系的YZ面为对称面，镜像生成另一区段模型。

摘要在众桥梁体系中，悬索桥以其跨越能力强、造价较低的特点越来越受到建设者的青睐。

作为悬索桥受力体系中的重要承重构件，索塔的受力性能也成为悬索桥设计中至关重要的一环。

特别是随着塔身的高耸化、塔柱截面的薄壁化以及各种新材料新工艺的应用，使得索塔的刚度降低，其稳定性问题也愈发值得去探究。

本文对索塔进行稳定性分析时，主要进行了以下研究内容：1.首先介绍了悬索桥体系中常见的索塔结构形式和受力特点，并在总结国内外对索塔稳定性问题研究的基础上，从有限元法的角度分析了索塔失稳的原因，并提出了结构稳定性的评价指标。

2.结合算例对受压杆件的两类稳定性做了详细的计算，并通过考虑不同非线性因素分析了压杆的稳定性破坏机理。

建议对同类构件进行稳定性分析时，不可仅计入任一种单一的非线性因素，应综合考虑双重非线性因素的影响。

3.对依托工程中的索塔稳定性进行了详细的分析计算，主要对裸塔和成桥状态两个工况进行。

通过对其屈曲稳定性进行计算并得出结论，证明主缆的约束作用对索塔的稳定性影响十分明显，以致可以改变其失稳的方向，并提高了索塔结构的整体稳定性。

4.通过计入初始缺陷和双重非线性因素对索塔进行了极限承载力分析，得到索塔的第二类稳定安全系数在第一类稳定安全系数的0.12~0.31倍之间，且失稳时均为索塔底部混凝土材料发生受压破坏。

5.对影响索塔稳定性的几种主要因素进行了参数化分析，量化了其影响的程度，本文选取了非线性因素、初始缺陷、约束条件、索塔刚度和静风荷载五种因素。

关键词：索塔，稳定性，悬索桥，非线性，初始缺陷，静风荷载AbstractIn the bridge system, suspension bridge is appreciated by the constructors because of its remarkable crossing attribute and low cost. As the core component for load-bearing, the mechanical property of the pylon therefore becomes the one of the most crucial factors in bridge designing. Especially with the tendency of taller pylon-body, thinner pylon column section and new-material using, the rigidity of the pylon is reducing, which hence raising the problem of the stability of the bridge.This article mainly focuses on the following sections:1.The common structures and loading features of pylons will be introduced, followed by the summary of the pylon stability from the relevant literature. After that, the reason of the instability of pylon will be analyzed through the finite element aspect with the criteria of stability given in the end.2.With the two kinds of stability calculation of the examples and the analysis about the mechanism of destructing compression bar stability, it is proved that we cannot merely consider the single nonlinear factor.3.The stability of the bridge pylon will be analyzed from the perspectives of bare-pylon and dead state. The main cable has a significant influence on the stability of the bridge pylon to enhance it by changing the instability direction.4.Through the ultimate bearing capacity analysis with the consideration of initial imperfections and binonlinear factors, it is concluded that the second kind safety factor of stability is 0.12-0.31 times of the first kind safety factor of stability, and the concrete of both pylon bottom is damaged by the pressure.5.The five major stability-influential factors, namely nonlinear factors, initial imperfections, limitation, pylon rigidity and static gust load, are analyzed statistically to quantificate their influential degree.Key words:pylon, stability,suspension bridge, nonlinear, influential factors,static gust load目录第一章绪论 (1)1.1悬索桥的发展概述 (1)1.2悬索桥索塔的结构形式和受力特点 (3)1.2.1悬索桥索塔的结构形式 (3)1.2.2悬索桥索塔的受力特点 (4)1.3索塔稳定性问题研究现状和存在问题 (6)1.3.1索塔稳定性问题的研究现状 (6)1.3.2存在的问题 (7)1.4本文研究内容和研究意义 (8)1.4.1本文的研究内容 (8)1.4.2本文的研究意义 (8)第二章索塔结构的稳定性分析理论 (10)2.1索塔结构稳定性分析理论概述 (10)2.1.1两类稳定性分析理论 (10)2.1.2索塔材料的本构关系及弹塑性相关准则 (11)2.2索塔结构稳定性分析的有限元分析方法 (12)2.2.1第一类稳定的有限元分析理论 (12)2.2.2第二类稳定的有限元分析理论 (14)2.2.3结构失稳的判别准则 (18)2.2.4稳定性评价指标 (18)2.3本章小结 (19)第三章受压杆件及索塔结构的稳定性分析 (20)3.1受压杆件的稳定性分析 (20)3.1.1受压杆件稳定性问题的力学解析法 (20)3.1.2受压杆件的稳定现象 (20)3.1.3受压杆件的有限元模型介绍 (21)3.1.4受压杆件的线弹性稳定分析 (22)3.1.5受压杆件的非线性稳定分析 (23)3.1.6考虑不同非线性因素受压杆件的稳定性分析 (24)3.2工程背景介绍及有限元模型的建立 (25)3.2.1工程背景介绍 (25)3.2.2有限元模型的建立 (26)3.3索塔的纵向稳定性分析 (27)3.3.1裸塔状态索塔的稳定性分析 (28)3.3.2成桥状态索塔的稳定性分析 (32)3.4索塔的横向稳定性分析 (36)3.4.1裸塔状态索塔的稳定性分析 (36)3.4.2成桥状态索塔的稳定性分析 (40)3.5本章小结 (44)第四章索塔稳定性的影响因素分析 (46)4.1不同非线性因素的影响 (46)4.1.1不同非线性因素对裸塔状态索塔稳定性的影响 (46)4.1.2不同非线性因素对成桥状态索塔稳定性的影响 (47)4.2初始缺陷的影响 (48)4.2.1初始缺陷的参数选取 (48)4.2.2初始缺陷对稳定性的影响 (49)4.3约束条件的影响 (50)4.3.1塔顶弹簧刚度的影响 (51)4.3.2地基土层的影响 (52)4.4索塔刚度的影响 (53)4.4.1索塔刚度的参数选取 (53)4.4.2索塔刚度对纵向稳定性的影响 (53)4.4.3索塔刚度对横向稳定性的影响 (56)4.5静风荷载的影响 (58)4.5.1静风荷载的参数选取 (58)4.5.2静风荷载对纵向稳定性的影响 (58)4.5.3静风荷载对横向稳定性的影响 (59)4.6本章小结 (61)结论与展望 (62)结论 (62)展望 (63)参考文献 (64)致谢 (67)第一章绪论第一章绪论1.1悬索桥的发展概述悬索桥是一种历史悠久的桥型，这种构思最早可追溯到猴桥，原始社会时就曾出现过利用森林中植物的藤蔓等作为悬吊工具来渡河的情况。