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《斜拉桥索力优化的影响矩阵法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期同济大学学报卯年月叼,】份】丫玉川为斜拉桥索力优化的影响矩阵法肖汝诚项海帆同济大学桥梁工程系,上海,〕为,,摘要通过广义影响矩阵概念将料拉桥优化的目标函数统一用索力变与广义影响矩阵表示导出了针拉桥索力优化的影响矩阵,,法这种方法既可用于确定成桥态合理状态的索力也可用于施工阶段的索力优化和成桥后的索力调整实现程序化计算十分方便关键词斜拉桥索力优化影响矩阵中图法分类号、斜拉桥成桥态内力分布好坏是衡量设计优劣的重要标准之一理想的成桥状态当属塔梁在恒载作用、,下无弯矩或只有局部弯矩川这种状态既可减少
2、徐变收缩影响方便设计又可充分发挥各种材料的性能,,但要达到这一状态结构各参数与索力必须满足一定的条件由于受到设计施工中各种条件的限制要求,,每座斜拉桥都满足零弯矩状态是不可能也是不现实的但是无论怎样的斜拉桥体系总能够找出一组斜拉索力,它能使结构体系在恒载作用下,某种反映受力性能或用材指标的目标达到最优求解这组索力就是斜拉桥成桥态的索力优化问题,,在施工过程中由于各种误差的影响导致斜拉桥已建结构偏离理想状态当已建结构线形或构件内力的偏离量超过允许范围后就要设法对这些量进行纠偏,通过调整索力来纠偏是工程
3、中常用的方法之一,由于被调索数往往比期望纠偏的参数量为少就出现了施工过程中的索力优化问题本文提出了斜拉桥索力优化的影响矩阵法它利用广义影响矩阵概念,将斜拉桥优化的多种目标函,从数统一用索力变量与广义影响矩阵表示而实现了用一种方法对多种目标函数进行优化的目的这种方法既可用于成桥态的索力优化,也可用于施工阶段的索力优化由于各种目标函数中控制变量对应索力的影,响矩阵可一次性形成所以用电算实现索力优化的影响矩阵法十分方便斜拉桥索力优化方法索力在斜拉桥中的重要性,促进了许多学者对斜拉桥索力优化方法课题的研究目
4、前资料中可查到的索力优化方法可归结为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三大类指定受力状态的索力优化法主要有刚性支承连续梁法和零位移法刚性支承连续梁法是指成桥时斜,拉桥主梁的恒载弯曲内力和刚性支承连续梁的内力一致因此可较容易地用连续梁支承反力来确定斜拉索力零位移法是通过索力调整使成桥态结构在恒载作用下,索梁交点位移为零对于在满足支架上一次落架的斜拉桥体系,其结果与刚性支承连续梁法几乎一致当轴向刚度时这两种方法用以确定主、、,,边跨对称的斜拉桥索力是有效的但当主边跨不对称时必将在塔
5、中引起很大的不合理弯曲内力失去了索力优化的意义索力无约束优化法的典型例子是弯曲能量最小法和弯矩最小法弯曲能量最小法【〕是用结构的弯曲余能作为目标函数,弯矩最小法〔是以弯矩平方和作为目标函数通过后面的讨论可以发现两者相比前者,,更为合理些这两种方法不能计人预应力索力影响且只适用于恒载索力优化计算时要改变结构的计算模式,比较麻烦索力的有约束优化法文献较多,其中较为典型的方法主要有用索量最小法困和最大偏差最小法,本文收到日期卯年月日第一作者男年生副教授同济大学学报第卷,、用索量最小法是以斜拉桥索的用量张拉
6、力乘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运用这种方法,必须确定合理的约束方程,否则容易引出错误结果最大偏差最小法将可行域中参量与期望值的偏差作为目标函数,使最大偏差达到最小这是一个隐约束优化问题,最后可变化为一个,线性规划问题这种方法既适用于成桥态索力优化也适用于施工中的索力调整优化,,衡量斜拉桥受力性能的好坏一般并不能用单一的目标函数来表示因此才出现了以上各种索力优化,,,法但是它们都有其局限性在斜拉桥索力优化过程中对几种目标函数的优化结果进行比选是工程界所期望的索力优化的影响
7、矩阵法成桥索力优化如果结构满足线性叠加原理,则式中〔〕为影响矩阵为施调向量为受调向量、、,影响矩阵中元素可对应于内力应力位移等力学量中的一个形成影响矩阵就是求出所有施调元数,“”,的影响向量但由于内力无法直接作用于结构计算内力影响向量一般先将相应构件从结构中断开并在断,开处施加一对大小相等方向相反的单位力来实现这样做破坏了原有的结构形式每计算一个影响向,,量都要形成和分解一次结构刚度阵为了减少计算量先将内力元素的影响向量用相应的单位强迫变形影,响向量来代替这样就可在同一力学模型上进行影响向量的计算为
8、了讨论多种目标函数对成桥,,态索力优化的统一形式先从弯曲能量最小为目标出发进行推导结构的弯曲应变能可写成﹃材一离散的杆系结构可写成一一习一一直了材圣材轰‘,‘,、式中是结构单元总数分别表示号单元的杆件长度材料弹性模量和截面惯矩,分别表示单元左右端弯矩将式改写成材丑」材材召材式中,分别是左右端弯矩向量「〕为对角系数矩阵对角元素为一,,,一直︸了⋯令调索前左右端弯矩向量分别为引,凡,施调索力向量为到,则调索后弯矩向量为了材凡「,式中」「〕分别为索力对左右端弯矩的影响矩阵将
