摘要：合理确定斜拉桥成桥索力是斜拉桥设计中一项复杂而重要的工作。本文基于零位移法的基本原理，采用ANSYS中APDL语言编制斜拉桥成桥索力确定方法的程序，并验证其准确性。实践结果表明：本文方法可快速确定成桥索力，可适用于斜拉桥初步设计阶段。
关键词：斜拉桥 成桥索力 零位移法
1 引言
斜拉桥是由多组拉索组成的柔索结构体系，在恒载作用下，拉索内存在初始应力和变形，不同的初始张拉力会导致不同的线型和内力值。因此，合理的斜拉索初始张拉力将确定斜拉桥合理的成桥状态。
目前斜拉桥索力调整方法主要有以下几类，刚性支承连续梁、弯曲能量最小法、影响矩阵法、零位移法等。国内外学者展开过相应研究，陈伟德、范立础0将斜拉桥主梁等效为连续梁桥的主梁，以相应主梁控制截面的弯矩为目标调整索力，使斜拉桥主梁达到相应的内力状态，该方法简单实用；杜国华、姜林0以静载弯曲能量最小的原理来确定斜拉桥合理成桥索力，采用倒拆法确定施工阶段拉索张拉力；肖汝诚、项海帆0采用影响矩阵法，将斜拉桥索力优化的目标函数用索力变量和广义影响矩阵表示，从而确定斜拉桥合理成桥索力，该法也可用于施工阶段索力优化，方便计算机程序的编制；梁鹏、肖汝诚0基于影响矩阵法，提出一种更为实用的索力优化方法，理论上加以证明，实际应用效果较好，为斜拉桥成桥索力优化提供了更加简便的方法；Wang0采用零位移法确定合理成桥索力，并介绍详细步骤，给出了大量经典案例进行阐述，原理简单，工程适用性较强。
本文基于零位移法，采用ANSYS软件编制斜拉桥成桥索力确定程序，并进行验证。
2 基于零位移法的斜拉桥成桥索力确定流程
程序的实现步骤与流程图见图1：
（1）采用ANSYS建立斜拉桥模型，并施加相应约束；
（2）斜拉桥初始张拉力设为零，记录关键点竖向位移；
（3）施加自重和二期恒载，ANSYS进行结构静力分析；
（4）提取索力和控制点竖向位移；
（5）判断竖向位移是否小于允许值;
（6）若满足条件(5)，此时索力即为成桥索力，反之，将索力作为初始张拉力重复(2)-(5)步骤。直至满足条件(5)。
3 索力调整程序验证
以一座竖琴斜拉桥0为例，基于前述原理，采用ANSYS中APDL语言编制的成桥索力优化程序进行调整，并与参考文献结果对比，结构布置简图如0所示。
图1索力优化流程图
图2 结构布置简图(单位:m)
基于上述原理建立ANSYS模型，以拉索1-16、2-17和3-18为优化主体，以节点5、6和7的竖向位移为控制量，允许误差为5cm，编制索力优化程序，优化后成桥索力与文献对比表如下：
表1 索力优化结果对比表
由上表可知，本文编制的索力优化程序有效。
4 结论
本文基于零位移法编制的程序可快速准确确定斜拉桥合理成桥索力，可用于斜拉桥索力的优化，也可用于斜拉桥成桥索力的初步设计。
参考文献：
[1]陈伟德，范立础.确定预应力混凝土桥梁恒载初始索力的方法[J].同济大学学报(自然科学版)，1998,26(2):120-123.
[2]杜国华，姜林.斜拉桥的合理索力及其施工张拉力[J].桥梁建设，1989，(3)：11-17.
[3]肖汝诚，项海帆.斜拉桥索力优化的影响矩阵法[J].同济大学学报(自然科学版),1998,26(3):235-240.
[4]梁鹏，肖汝诚.斜拉桥索力优化实用方法[J].同济大学学报,2003,31(11):1270-1274.
[5]Wang P H, Tseng T C, Yang C G. Initial Shape of Cable-stayed Bridges [J]. Computers & Structures, 1993,47(1):111-123.
[6]陈铁冰. 斜拉桥几何、材料非线性静力分析及其可靠度评估[D]. 同济大学，2000.
论文作者:姚书奎
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/28
标签：斜拉桥论文; 位移论文; 程序论文; 方法论文; 拉力论文; 矩阵论文; 同济论文; 《建筑模拟》2018年第3期论文;