Ansys优化模块在斜拉桥索力优化中的应用_陈丽军

基于Midas有限元分析的大跨斜拉桥成桥索力优化
杨辉
【期刊名称】《城市道桥与防洪》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】为了深化对大跨斜拉桥成桥索力优化问题的认识,根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则,阐述各类方法的求解思路与优化过程。

大跨斜拉桥成桥索力优化,仅靠一种方法完成索力优化是不够精确的。

通过论述斜拉桥合理成桥状态的基本原则,介绍了常用的几种成桥索力优化方法。

首先选择最小弯曲能法获得初始索力,并使用影响矩阵法进行二次优化,对成桥索力状态进行叙述。

基于大型有限元软件Midas Civil建立斜拉桥模型,以合理成桥状态为控制目标,对背景桥梁成桥索力进行优化。

【总页数】6页(P62-66)
【作者】杨辉
【作者单位】中交第一公路勘察设计研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U448.27
【相关文献】
1.大跨径钢箱梁斜拉桥合理成桥索力的优化
2.基于MIDAS的斜拉桥成桥索力优化方法
3.基于ANSYS的大跨度斜拉桥非线性成桥索力优化研究
4.基于改进帝国竞争
算法的大跨斜拉桥成桥索力优化5.收缩徐变对大跨非对称叠合混合梁斜拉桥成桥索力及线形影响研究
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ANSYS二次开发及在斜拉桥成桥恒载索力中检算王章彪【摘要】提出采用ANSYS提供的二次开发技术进行桥梁问题求解,并将其成功地应用到确定斜拉桥成桥恒载索力中,为今后ANSYS在桥梁工程中的广泛应用奠定了良好的基础,同时也为今后研制和开发大型桥梁分析软件提供了一条新的途径.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2010(036)007【总页数】2页(P288-289)【关键词】ANSYS;二次开发技术;恒载索力;斜拉桥【作者】王章彪【作者单位】邯郸市交通局监理中心,河北,邯郸,056000【正文语种】中文【中图分类】U448.27ANSYS是世界上著名的大型有限元分析软件,包括热、流体、电磁和结构等诸多模块,具有完备、后处理功能,强大的求解器以及多种方便的二次开发技术,被广泛用于核工业、铁道、石油、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防、电子、土木工程等一般工业及科学研究中。

然而,通用软件不免在某些专业领域中有所欠缺,如该软件还不具备直接求解桥梁问题的能力。

这些不足势必会阻碍该软件的推广和使用。

因此,实现其在桥梁工程中的二次开发与应用是十分迫切的。

针对上述问题,本文提出采用ANSYS提供的二次开发技术进行桥梁问题求解,并将其成功地应用到确定斜拉桥成桥恒载索力检算中,本文利用ANSYS二次开发技术开发斜拉桥成桥状态恒载索力检算程序,并为以后其他斜拉桥的分析计算提供了方便,为以后类似问题的ANSYS开发提供一些思路。

1 ANSYS的二次开发技术1.1 用户程序界面设计技术ANSYS为用户进行程序界面设计提供了一种专言即UIDL(User Interface Design Language)。

UIDL中程序化的语言,它允许用户改变ANSYS的图户界面(GUI)中的一些组项。

UIDL提供了一种用户灵活使用、按个人喜好来组织设计ANSYS用户界面的强有力工具,它在ANSYS的命令中架设其他用户程序与ANSYS之间的桥梁方面起到不可低估的作用。

基于ANSYS模拟桥梁风致振动控制邹四平;陈丽军【摘要】文章主要介绍了ANSYS软件在某桥梁风致振动控制研究中的应用.针对桥梁风致振动,TMD作为一种机械控制措施应用在某桥粱结构上,同时采用ANSYS 软件对其进行模拟.通过选用合理的单元来模拟桥梁结构、TMD控制系统和风荷载等,同时输入各单元的合理参数,最后ANSYS模拟计算出颤振临界风速,并得出相应结论为进一步深入研究提供参考.【期刊名称】《建材世界》【年(卷),期】2011(032)004【总页数】3页(P97-99)【关键词】风致震动;TMD控制系统;仿真分析【作者】邹四平;陈丽军【作者单位】黄冈市楚通路桥工程建设有限公司,黄冈438000;黄冈市楚通路桥工程建设有限公司,黄冈438000【正文语种】中文1940年,刚建成4个月的塔科马悬索桥在8级大风的作用下发生强烈风致振动而坍塌,这一事故引起了世界桥梁工程师们的极大关注,人们也逐渐认识到风的作用不仅仅是静力作用,并由此提出了桥梁风致振动的问题。

进入21世纪,桥梁结构进入大跨轻柔时代,风的作用也越来越明显,世界各国在桥梁结构风致振动控制措施上投入了大量的人力、物力和财力,也涌现出了许多有效的控制措施,包括气动控制措施、机械控制措施等,但是如何有效模拟桥梁结构风致振动是各项控制措施研究过程中不可回避的问题,尤其是随着计算机软件的发展和桥梁风工程的深入研究,有效地软件模拟风致振动显得越来越重要。

某长江大桥采用TMD控制系统对桥梁风致振动进行控制研究,本文旨在利用ANSYS软件模拟这座大桥的风致振动控制,验证TMD系统的控制效果。

1 桥梁概况论文选用的是某长江公路桥(主跨为926 m的钢结构——混凝土混合结构斜拉桥),主梁断面为P-K断面,两个TMD对称的安装在两个箱形截面内,而且使两个TMD的形心与P-K断面的形心不在同一位置,此种TMD安装方式不仅可以控制桥梁结构竖向振动,而且有利于抵抗风作用下桥梁断面的扭转运动。

斜拉桥施工索力张拉控制及优化研究背景：随着经济和技术的发展，以及斜拉桥合理的结构形式，我国修建了大量的斜拉桥。

因此该类桥梁的施工控制就显得尤为重要。

国内外学者及工程技术人员对斜拉桥的施工控制进行了许多研究，提出了卡尔曼滤波法、最小二乘误差控制法、自适应控制法、无应力状态控制法等许多实用控制方法。

这些方法的实质都是基于对施工反馈数据的误差分析，通过计算和施工手段对结构的目标状态和施工的实施状态进行控制调整，达到对施工误差进行控制的目的。

施工控制的方法必须与各类斜拉桥设计、施工的特点相结合才能在确保结构安全及施工便捷的前提下切实可靠地实现控制的目标。

目前国内大多数斜拉桥的施工控制都是针对常规的混凝土斜拉桥进行的，其相应的控制方法也是针对常规混凝土斜拉桥的施工特点提出来的，本文着重阐述对于常规混凝土斜拉桥的施工控制过程中的索力张拉控制及优化方法。

斜拉索施工过程：斜拉索安装完毕，即进行张拉工作。

张拉前对千斤顶、油泵、油表进行编号、配套，张拉设备定期进行标定。

斜拉索正常状态按设计指令分2次张拉，第1次张拉按油表读数控制，张拉时4根索严格分级同步对称进行；第2次张拉是在监控利用频率法测完索力后，以斜拉索锚头拔出量进行精确控制。

施工监控包括对索力、应力、应变、线形、温度、主塔偏位的监控。

施工监控在凌晨气温相对稳定时进行，保证在凌晨5点前完成。

索力测试采用应变仪捕捉索自振频率，当测出索力误差超过2时，应对索力进行调整，直到满足要求。

索力调整完毕立即对应力、应变、线形、温度、主塔偏位进行测量。

可分阶段地进行张拉、调索。

在牵索挂篮悬浇时，在控制好挂篮底模标高后，在节段砼灌注过程中，当砼灌注至1/4、2/4、3/4，及砼灌注完后，均需进行调整索力及挂篮底模标高。

当主塔施工至与边跨合拢前、中跨合拢前和合拢后、二期恒载安装后均需按设计要求对全桥斜拉索进行统一检测调整，使全桥线型满足设计要求。

并在对每节段主梁悬浇进行监控时，对主梁最前端的5～6对拉索的索力进行测定，观察其变化幅度是否在设计范围内。

/filname,cable-stayed bridge,1 keyw,pr_struc,1/prep7!定义单元类型et,1,beam4et,2,link10!定义材料属性mp,ex,1,3.5e10mp,prxy,1,0.17mp,dens,1,2500mp,ex,2,10e15mp,prxy,2,0mp,dens,2,0mp,ex,3,1.9e10mp,prxy,3,0.25mp,dens,3,1200mp,damp,3,0.5!定义实常数!定义实常数r,1,25.6,20,546.133,16,1.6 r,2,16,29.417,15.394,3.4,4.7 r,3,54,364.5,162,6,9r,4,40,213.3,83.3,5,8r,5,1,1/12,1/12,1,1r,6,0.012,0.012 !索的!创建节点和单元!建立主梁节点/view,1,1,1,1/angle,1,270,xm,0/replot*do,i,1,59 !此循环用于建立主梁的半跨节点x=-174*2+(i-1)*6 !最左端x=174*2，x=0左边的节点x坐标值，间距为6y1=-14 !桥面宽28米，故左边节点为-14y2=14 !桥面宽28米，故右边节点为-14n,3*(i-1)+1,x !建立主梁节点 3*（i-1）+1为节点号n,3*(i-1)+2,x,y1 !以下两行建立桥面两边节点n,3*i,x,y2 !能想出这种建模命令的绝对是编程高手，哈哈*enddo !完全可以先建立端部的三个节点，然后用这三个节点在x方向上复制59份，间距为6!建立主梁单元type,1real,1mat,1*do,i,1,58,1 !以下循环建立建立桥面中线主梁单元j=3*(i-1)+1e,j,j+3*enddo!建立鱼刺刚横梁type,1real,5mat,2*do,i,1,59,1 !以下循环用于建立桥面鱼刺横梁的节点j=3*(i-1)+1j1=3*(i-1)+2j2=3*ie,j,j1e,j,j2*enddo!建立半跨主塔i=59*3 !变量用于记录桥面的节点数，即至此已经建立了59*3个节点了，用于指导以后设定节点的编号n,i+1,-174,-10,-30 !以下两行记录塔脚节点n,i+2,-174,10,-30n,i+3,-174,-15 !以下两行用于建立与桥面齐高的主塔节点n,i+4,-174,15*do,j,1,5,1 !以下循环用于建立索塔在桥面以上的节点k=i+4+jn,k,-174,0,60+(j-1)*18*enddo!建立下索塔单元type,1real,4mat,1e,i+1,i+3 !以下用于建立主塔在桥面以下的两根塔柱单元e,i+2,i+4!建立中索塔单元type,1real,3mat,1e,i+3,i+5 !以下用于建立倒Y分叉点到桥面间的两根塔柱单元e,i+4,i+5!建立上索塔单元type,1real,2mat,1*do,j,1,4,1 !以下用于建立倒Y分叉点以上的塔柱单元k=i+4+je,k,k+1*enddo!建立与塔的倒Y分叉点链接的索单元type,2real,6mat,3e,i+5,89e,i+5,90!建立主塔倒Y分叉点以上第一个张拉点连接的索单元*do,j,1,8,1!此循环用于建立主塔倒Y分叉点以上第一个张拉点连接的所有索单元，共32个e,i+6,89+3*je,i+6,89-3*je,i+6,90+3*je,i+6,90-3*j*enddo!建立与主塔的其他三个张拉点连接的单元*do,k,1,3,1*do,j,1,7,1e,i+6+k,113+(k-1)*21+3*j !一共有28个索单元连接在每个张拉点上e,i+6+k,65-(k-1)*21-3*je,i+6+k,114+(k-1)*21+3*je,i+6+k,66-(k-1)*21-3*j*enddo*enddo!生成全桥模型节点i=i+9 !记录半跨的所有节点数nsym,x,i,all !用映射法直接建立另半跨节点esym,,i,all !用映射法直接建立另半跨单元nummrg,all !合并所有节点和单元!建立索塔连接横梁单元type,1real,5mat,2j=ii=i-9n,1000,-174e,1000,i+3e,1000,i+4n,2000,174e,2000,i+3+je,2000,i+4+j!施加主塔的四个脚上的全约束nsel,s,loc,z,-30d,all,allallsel!在左桥端施加y,z约束nsel,s,loc,x,-348 !仅给左端主梁施加约束nsel,r,loc,y,0d,all,uyd,all,uzallsel!在右桥端施加y约束nsel,s,loc,x,348 !仅给右端主梁施加约束nsel,r,loc,y,0d,all,uyallselnumcmp,all!施加重力场acel,,,9.8!耦合节点,耦合跨中由于对称而重复的单元节点以及两主塔上塔横梁和主梁的重合节点，cpintf,uycpintf,uzcpintf,rotxcpintf,rotz。

基于影响矩阵法的斜拉桥成桥索力优化张峻峰丁志威罗学成【摘要】摘要介绍了斜拉桥成桥索力优化的影响矩阵法，运用大型有限元程序ANSYS中的优化模块，结合某独塔斜拉桥验证了这种方法计算合理成桥索力的可行性和有效性。

计算结果表明，将影响矩阵法引入斜拉桥成桥索力的有限元分析中是可行的，可为类似桥梁的设计提供参考和验证。

【期刊名称】交通科技【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3【关键词】关键词影响矩阵法斜拉桥成桥索力有限元斜拉桥成桥状态内力分布好坏是衡量设计优劣的重要标准之一。

合理的成桥状态当属塔、梁在恒、活载作用下弯曲应力小且受力均匀。

但是在一般情况下，由于受到设计施工及结构自身各种条件的限制，要求每座斜拉桥都满足这种状态是不现实的。

值得庆幸的是无论怎样的斜拉桥结构体系，总能找出一组斜拉索力，它能使结构在确定性荷载作用下，某种反映受力性能的目标达到最优。

求解这组最优索力就是斜拉桥的索力优化[1]。

国内外有许多学者对斜拉桥的索力优化问题进行了研究，可归结为三类方法：①指定受力状索力优化、无约束的索力优化和有约束的索力优化。

指定受力状态优化法的代表是刚性支承连续梁法；②索力无约束优化法的典型例子是弯曲能量最小法；③典型的索力有约束优化法为用索量最小法[1]。

实际上，斜拉桥受力性能的好坏要根据实际结构来评价，一般并不能用单一的目标函数来表示。

前述各种索力优化法都有其局限性，在斜拉桥索力优化过程中，影响矩阵法[2-3]既能计入各种(如徐变、收缩、预应力索等)的影响，又能同时得到几种目标函数的优化结果供设计者选择。

1 成桥索力优化的影响矩阵法(1)对于受调向量。

结构中各截面上m个独立元素所组成的列向量可记为：(2)对于施调向量。

结构中指定可以用来调整关心截面内力、位移的n个独立元素所组成的列向量可记为：(3)对于影响向量。

被调向量中第i个元素发生单位变化，引起受调向量D的变化向量为：(4)对于影响矩阵。

斜拉桥索力优化实用方法摘要：合理确定成桥索力是斜拉桥设计中一项十分重要的工作。

而目前设计实践中别此存在不同认识对现有斜拉桥索力优化理论进行评述，认为索力优化的影响矩阵法在理论上最为完善为便于在设计实践中推广，基于索力优化的影响矩阵法原理，提出一种斜拉桥戚桥索力优化的实用方法，并从理论上加以证明，实践上得到检验实用方法可以方便地进行斜拉桥成桥索力优化，并能实现多种优化方案比选，尤其适用于初步设计阶段。

关键词：斜拉桥；索力优化；影响矩阵法引言：斜拉桥的结构体系一旦确定，其成桥受力状态主要由斜拉索的索力决定，可通过调整索力来改善结构的受力状态，这样采用优化计算方法，总能找到一组索力，在确定性荷载作用下，使反映某种受力性能的结构体系指标达到最优，对应的成桥状态就是对应目标下的合理成桥状态。

通过斜拉桥索力优化来获得成桥阶段合理内力和线形是斜拉桥结构分析计算的重要一步。

一、索力优化理论及评述国内外许多学者对斜拉桥索力优化问题进行了较多研究，归结起来可分为4大类：1、指定受力或位移状态的索力优化。

如刚性支承连续梁法和零位移法当主梁具有纵坡时，刚性支承连续梁法的计算结果不能使主梁弯矩真正达到刚性支承连续梁的相应值。

由于在主塔附近的一段距离内一般不布置斜拉索，按刚性支撑连续梁法确定索力使得靠近主塔的第一对索力很大，而第二对索力很小，甚至出现负值对于在满堂支架上一次现浇并张拉斜拉索的斜拉桥，零位移法与刚性支承连续梁法几乎一致，也会遇到相似的问题对于悬拼或悬浇结构，零位移法是没有意义的因为施工时粱的位移包括了刚体位移和粱体变形2个部分，前者可咀通过拼装方式进行调整，只有后者才与结构受力直接联系。

2、无约束的索力优化，如弯矩平方和最小法和弯曲能量最小法与弯矩平方和最小法相比，弯曲能量最小法可以反映抗弯刚度对弯矩的权效应。

3、有约束的索力优化，如用索量最小法用索量最小法将斜拉桥索的用量(张拉力×索长)作为目标函数，用关心截面内力、位移期望值范围作为约束条件使用这种方法，必须合理确定约束方程，否则容易引出索力明显不合理的结果目标函数仅考虑用索量不尽台理。

斜拉桥索力优化及程序设计的开题报告1.选题背景和意义斜拉桥是一种新颖的桥梁结构，其不仅结构美观而且稳定性好，广泛应用于现代城市交通建设中。

斜拉桥的主要结构由塔、斜拉索及跨径构成，其中斜拉索是支撑桥梁主梁的关键部件，其力学性质直接关系到桥梁的稳定性和承载能力。

因此，对斜拉桥索力优化及程序设计的研究具有重要的理论和实际意义。

2.研究内容和方法本研究主要针对斜拉桥索力优化及程序设计进行深入研究，具体包括以下内容：1）斜拉桥索力优化设计：通过对斜拉桥索力计算公式的分析和研究，建立基于力学原理的斜拉桥索力计算模型，并利用优化算法对其进行优化设计，从而实现斜拉桥索力的最优选择。

2）斜拉桥索力程序设计：结合Matlab编程工具，编写斜拉桥索力计算程序，实现自动化计算和优化设计，为斜拉桥设计提供方便快捷的计算分析工具。

本研究主要采用文献资料法、实验分析法、计算机编程方法等综合研究方法，通过对现有斜拉桥索力计算模型的研究和分析，结合优化算法和程序设计方法，建立斜拉桥索力计算模型和程序，达到斜拉桥索力优化设计和计算自动化的目的。

3.预期目标和阶段性成果本研究的主要目标是建立基于力学原理的斜拉桥索力优化计算模型和程序设计，在实现自动化计算和优化设计的基础上，进一步实现斜拉桥索力的最优选择，提高斜拉桥的承载能力和安全稳定性。

预期阶段性成果包括：斜拉桥结构和基本力学原理的研究，斜拉桥索力计算模型的建立和优化算法研究，斜拉桥索力计算程序设计与编写，斜拉桥索力优化设计案例分析等。

4.研究的创新点和难点本研究最大的创新点在于对斜拉桥索力计算模型的优化设计，通过对原有计算公式和算法的分析和研究，构建基于力学原理的计算模型和优化算法，实现自动化计算和优化设计。

同时，在程序设计方面，采用Matlab等成熟编程工具，结合斜拉桥索力计算模型，实现计算过程的自动化和优化设计，提高了效率和准确度。

本研究的主要难点在于建立完整的斜拉桥索力计算模型和优化算法，保证计算的准确性和优化的理论可靠性。

斜拉桥的受力分析与优化设计斜拉桥作为一种现代桥梁结构形式，以其独特的造型和出色的跨越能力在交通工程中占据着重要的地位。

为了确保斜拉桥的安全性、稳定性和经济性，对其进行准确的受力分析和合理的优化设计至关重要。

一、斜拉桥的结构组成斜拉桥主要由索塔、主梁和斜拉索三大部分组成。

索塔是整个桥梁的支撑结构，承受着来自斜拉索和主梁的巨大竖向和水平荷载。

主梁通常采用钢梁或混凝土梁，负责承担车辆和行人的重量，并将荷载传递给斜拉索和索塔。

斜拉索则是连接索塔和主梁的关键部件，通过受拉来提供支撑力，使主梁能够跨越较大的距离。

二、斜拉桥的受力特点斜拉桥的受力情况较为复杂，其荷载主要包括自重、车辆荷载、风荷载、温度荷载等。

在这些荷载的作用下，斜拉桥的各个部分协同工作，共同承受和传递力。

索塔主要承受压力和弯矩。

由于斜拉索的拉力作用，索塔会产生较大的竖向压力。

同时，风荷载和主梁传递的水平力会使索塔产生弯矩，这就要求索塔具有足够的强度和稳定性来抵抗这些内力。

主梁在承受自重和车辆荷载的同时，还受到斜拉索的竖向分力和水平分力的作用。

竖向分力提供了主梁的支撑力，水平分力则对主梁产生轴向压力或拉力，影响主梁的受力状态。

斜拉索是受拉构件，其拉力的大小和方向取决于索塔和主梁的相对位置以及荷载的分布情况。

在荷载作用下，斜拉索的拉力会发生变化，从而影响整个桥梁的受力平衡。

三、斜拉桥的受力分析方法为了准确分析斜拉桥的受力情况，通常采用有限元分析方法。

这种方法将桥梁结构离散成若干个单元，通过建立数学模型来模拟桥梁在各种荷载作用下的响应。

在有限元分析中，需要确定桥梁的几何形状、材料特性、边界条件等参数。

通过计算，可以得到桥梁各个部分的内力、位移、应力等结果，从而评估桥梁的安全性和可靠性。

此外，还可以采用理论分析方法，如基于力学原理的解析计算。

但这种方法通常适用于简单的桥梁结构，对于复杂的斜拉桥，有限元分析方法更为准确和实用。

四、斜拉桥的优化设计优化设计的目标是在满足桥梁使用功能和安全性的前提下，使桥梁的造价最低、结构性能最优。

基于APDL参数化语言的斜拉桥的索力优化（1、武汉绕城高速公路管理处，湖北武汉 430415 2、烟台科信房地产开发有限公司，山东烟台264000）摘要：利用大型有限元分析软件ANSYS的优化设计及结合其编程语言APDL对一座独塔单索面部分斜拉桥进行了索力优化设计，计算结果表明该方法简单、有效。

关键词：ANSYS；斜拉桥；索力优化斜拉桥成桥恒载内力的分布及其大小是衡量设计优劣的重要标志之一[1]。

斜拉桥设计自由度很大，可以通过调整索力来改变结构的受力状态，优化结构的受力。

因此，一旦斜拉桥结构体系确定，总能找出一组索力，它能使结构在确定性荷载作用下，某种反映受力性能的指标达到最优。

这组索力对应的成桥状态就是该目标下的成桥合理状态，求解这组最优索力，并加以实施，也就实现了斜拉桥的恒载受力优化，因此，斜拉桥恒载状态的优化也就转化为斜拉桥索力优化问题。

1 索力优化的常用方法目前索力优化的常用方法可归结为三类：指定受力状态的索力优化，无约束的索力优化和有约束的索力优化[2]。

指定受力状态优化方法的代表是刚性支承连续梁法和零位移法。

索力无约束优化法的典型例子是弯曲能量最小法[3]和弯矩最小法[4]。

索力的有约束优化的典型例子有：用索量最小法[5]、最大偏差最小法[6]。

根据斜拉桥的受力特点，选用以弯曲能量最小为优化目标，利用大型有限元分析软件ANSYS的优化设计及结合其编程语言APDL来实现。

2 优化设计基本要素2.1 在ANSYS的优化模块中，有3大变量：设计变量、状态变量、目标函数，它们统称为优化变量。

设计变量为设计过程中需要不断调整赋值的参数，是设计的自变量，优化结果的取得就是通过改变设计变量的数值来实现的。

每个设计变量都有上下限，用于规定设计变量的取值范围。

在斜拉桥的索力优化中，采用斜拉索索力为设计变量。

状态变量是设计要求满足的约束条件变量参数，用来体现优化的边界条件，它们相当于“因变量”，是设计变量的函数。

遗传算法在矮塔斜拉桥索力优化中的应用罗敏;胡世翔【摘要】结合ANSYS参数化编程,基于MATLAB软件编制相应的优化程序,以一座多跨矮塔斜拉桥为例,选择主梁弯曲应变能最小为优化目标,将遗传算法的基本原理应用于桥梁结构的索力优化计算中,优化结果表明结构受力得到了有效改善.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)021【总页数】2页(P160-161)【关键词】矮塔斜拉桥;遗传算法;索力;结构优化【作者】罗敏;胡世翔【作者单位】南京航空航天大学金城学院,江苏南京211156;东南大学交通学院,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】U448.27矮塔斜拉桥是由主梁、索塔和拉索三部分构成的组合结构体系，是一种介于连续梁桥和斜拉桥之间的桥型，近十几年来在我国得到广泛应用。

2000年建成的主跨312 m的芜湖长江大桥是我国首座矮塔斜拉桥，它采用钢桁主梁，是公铁两用桥。

2001年建成的主跨132 m的漳州战备桥是我国首座预应力混凝土矮塔斜拉桥，随后又建成了兰州小西湖黄河大桥(主跨136 m，桥长300 m)、广州番禺沙湾特大桥(主跨248 m，桥长523 m)、宁江松花江特大桥(主跨150 m，桥长640 m)、长海县长山大桥(主跨260 m，桥长540 m)等一系列矮塔斜拉桥[1]。

矮塔斜拉桥是由梁、塔、索为主要构件的高次超静定结构，其索力大小对结构内力和变形有重大影响，而该桥型一般进行多跨布置，其索力优化存在自变量多、结构计算复杂、结构存在非线性等难点。

本文结合ANSYS参数化编程，将遗传算法应用于桥梁结构的索力优化中，适用于自变量较多的多跨结构，在ANSYS模型中可以方便的考虑非线性问题，通过改变模型中的输出结果，可以方便地选择内力、变形或者应力为优化目标。

确定索力是斜拉桥设计中关键的技术问题。

斜拉索的张拉对斜拉桥的施工、成桥、运营直至破坏整个过程的受力都有很大的影响。

因此需要合理地确定拉索索力，使得斜拉桥受力的全过程均处于合理状态。

基于ANSYS的斜拉桥恒载索力优化
曹发辉;李乔;刘清华;李贵勋
【期刊名称】《公路工程》
【年(卷),期】2006(031)002
【摘要】从结构优化设计的角度出发,介绍利用大型有限元分析软件ANSYS的优化设计及结合其编程语言APDL来确定斜拉桥的初始恒载索力,最后给出具体的应用示例.
【总页数】4页(P109-111,115)
【作者】曹发辉;李乔;刘清华;李贵勋
【作者单位】西南交通大学,土木工程学院,四川,成都,610031;西南交通大学,土木工程学院,四川,成都,610031;西南交通大学,土木工程学院,四川,成都,610031;西南交通大学,土木工程学院,四川,成都,610031
【正文语种】中文
【中图分类】U448.27
【相关文献】
1.大跨径多塔斜拉桥恒载索力优化方法 [J], 周云岗
2.基于MATLAB联合ANSYS的斜拉桥恒载索力优化 [J], 刘益铭;刘大洋;刘山洪
3.钢-混叠合梁斜拉桥恒载索力优化分析 [J], 姜开明;程庆庆;孙建鹏;张倩
4.超千米级斜拉桥的恒载索力优化 [J], 张杨永;孙斌;肖汝诚
5.基于粒子群算法的斜拉桥恒载索力优化 [J], 赵凯;樊建房
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零阶方法的矮塔斜拉桥索力优化【摘要】近年来，一种新型桥梁结构-矮塔斜拉桥发展迅速，应用广泛，其在材料特性、结构形式等各方面的发展都日趋完善。

如何确定矮塔斜拉桥的合理成桥索力，是矮塔斜拉桥必要解决的关键问题之一。

本文以新洋港特大桥为工程背景，研究了合理成桥索力的确定方法，并且使用有限元软件ANSYS建立斜拉桥的模型，可用零阶方法对新洋港特大桥的成桥索力进行优化。

计算结果表明：采用零阶方法对矮塔斜拉桥进行合理成桥索力的确定是可行的。

【关键词】矮塔斜拉桥；索力优化；零阶方法【中图分类号】TU448.27【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）18-0055-031.引言斜拉桥是一种组合体系，它是塔、主梁和斜拉索等共同受力的一种桥梁，这种桥面体系以主梁受压（索面较密）或受弯（索面较稀）、支撑体系以索塔受压和斜拉索受拉为主的桥梁[1-3]。

主梁一般采用预应力混凝土，这样能充分利用混凝土受压的力学性能，又能合理增加主梁抗裂性能。

因此，预应力混凝土斜拉桥在技术上较为合理、经济上较为合算，相较于传统结构桥梁有很大的优越性[4-8]。

斜拉索对于斜拉桥是一个非常重要的受力构件，评估斜拉桥成桥状态及工作状态的重要判断准则是斜拉索索力[9]。

在十七世纪的欧洲就出现了斜拉桥，其中，有记载最早的斜拉桥是威尼斯工程师Verantius于1617年建造了一座有数根斜拉铁链的桥[10，11]。

而第一座矮塔斜拉桥是在法国诞生的，20世纪年80年代末由Jacgues Mathivat首次提出矮塔斜拉桥的结构形式[12]。

之后第一次真正意义上的矮塔斜拉桥出现在了日本，1994年，日本建成的小田原港（Odawara Blueway）桥[5]。

之后，日本的矮塔斜拉桥得到了进一步的发展，紧接着又建成了屋代南矮塔斜拉桥、土狩大桥、北铁路矮塔斜拉桥、冢原矮塔斜拉桥、和唐户新桥等多座矮塔斜拉桥[13]。

1995年，山崎淳、三縣敬二对矮塔斜拉桥做了大量深入分析，使用双结构参数来表示和评定矮塔斜拉桥的结构特性[14，15]。