斜拉桥索力优化方法研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangbp20021225
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自上世纪六十年代以来,现代斜拉桥体系经历了许多发展,目前已成为千米级大桥最具有优势的桥型之一。斜拉桥拉索和梁的连接处可以看作梁的弹性支承点,斜拉桥作为高次超静定结构,对线形和拉索索力有较高的要求;因此,确定斜拉桥合理成桥状态的拉索索力是极为重要的问题。本文基于指定应力法对斜拉桥索力优化问题进行了相关研究,做出的主要工作和成果如下:(1)综合阐述了现有的各种成桥状态和施工阶段的索力优化方法,并详细介绍了基于指定应力法的索力优化方法,这种方法给单元额外添加了一个自由度——非弹性收缩量,这个自由度用来模拟拉索的预应力,并给出了添加非弹性收缩量的桁架单元和梁单元的单元刚度矩阵,以及组装后的总体刚度矩阵的形式。(2)介绍了Qt的使用方法和内部各模块的包含关系,综合考虑了本程序有限元计算的流程,利用Qt编写了调索软件的人机交互可视化窗口,介绍了主界面和子窗口的布局和其各个主要功能的实现过程、信号和槽函数的响应机制以及本文槽函数的实现。(3)在算法层面编写了设置设计变量、生成设计变量对优化目标的影响矩阵等函数。介绍了算法编写需要用到的一些C++库和算法实现过程,函数的功能是根据结构整体自由度编号设置调索的设计变量,即本文的非弹性收缩量的自由度编号;根据自由度编号设置需要调索的目标变量,后文设置为主梁竖向位移。通过影响矩阵计算非弹性收缩量的具体值。(4)在本程序中建模分析了两个算例:对称独塔斜拉桥和非对称独塔斜拉桥,选取主梁位移比较优化前本程序和ABAQUS的计算结果,验证出本程序静力分析结果与ABAQUS一致;以主梁竖向位移为优化目标对斜拉桥进行优化,得到一组非弹性收缩量的值,在ABAQUS中将其转化为初应力加在斜拉桥拉索上,通过主梁竖向位移的计算结果,分析优化结果是否达到优化目标,优化结果显示达到优化目标,索力分布均匀。
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