PC斜拉桥斜拉索面积、索力及预应力筋综合优化

摘要

PC斜拉桥设计过程中，各斜拉索面积的选取、索力的调整及主梁内预应力的用量之间存在着是相互影响、相互耦合的关系，决定着全桥的内力状态和经济性能。大跨斜拉桥设计时往往需要经过反复调整与计算才能获得较满意的方案，计算工作量大、过程繁冗、设计结果受设计人员水平制约，是PC斜拉桥设计中的难点之一。
　　 关于确定PC斜拉桥合理成桥状态，国内外学者已进行了大量研究并取得了满意的成果，但是，将斜拉索面积作为变量纳入整个优化的范畴，在国内外尚无先例。
　　 本文在已有研究成果的基础上，主要完成了以下工作：
　　 1.综述了PC斜拉桥的发展概况，总结并比较了各类确定斜拉桥合理成桥状态的方法的特点；
　　 2.提出并建立了综合考虑索用量、索力和预应力的优化数学模型，兼顾了斜拉桥的合理成桥状态和经济性；
　　 3.详述了本文采用的优化算法-广义简约梯度法理论，对原程序GRG-C进行了改编和扩充并进行了算例考核，验证了程序的正确性与有效性；
　　 4.采用影响矩阵方法代替优化过程的结构重分析，大大缩短了计算时间，提高了程序执行效率；
　　 5.基于本文优化模型编制了FORTRAN程序并对一座典型大跨PC斜拉桥进行了优化计算及应力检算，结果表明优化后的梁、塔、索受力更合理，预应力筋及拉索用量总造价更低。说明本文方法的有效性。