1、l高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥地高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥地震和车振反应分析震和车振反应分析；l高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥合高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥合理合拢温度的选取及不同温度下的合理合拢温度的选取及不同温度下的合拢对策拢对策；l高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥的高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥的施工监控。施工监控。u 项目研究的进展情况项目研究的进展情况 各项研究专题紧密结合依托工程各项研究专题紧密结合依托工程 龙潭河大桥龙潭河大桥均已全面顺利开展。均已全面顺利开展。已完成的专题u 已取得的主要研究成果已取得的主要研究成果l大跨预应力混凝土连续刚构桥结构整体布置大跨预应力混凝土连
2、续刚构桥结构整体布置及结构各部分尺寸的合理确定；及结构各部分尺寸的合理确定；l大跨大跨预应力混凝土连续刚构桥预应力优化研预应力混凝土连续刚构桥预应力优化研究；究；l大跨预应力混凝土连续刚构桥复杂区域的受大跨预应力混凝土连续刚构桥复杂区域的受力分析及配筋研究；力分析及配筋研究；l预应力混凝土箱梁桥收缩徐变效应分析；预应力混凝土箱梁桥收缩徐变效应分析；室内试验部分室内试验部分 现场试验部分现场试验部分l箱梁预应力损失的实测与分析；箱梁预应力损失的实测与分析；l箱梁的裂缝成因分析与控制；箱梁的裂缝成因分析与控制；l箱梁混凝土强度和弹性模量的发展规律；箱梁混凝土强度和弹性模量的发展规律；l箱梁节段施工
3、工期的合理确定；箱梁节段施工工期的合理确定；l预应力混凝土箱梁桥温度效应分析；预应力混凝土箱梁桥温度效应分析；l龙潭河大桥施工过程中的稳定分析；龙潭河大桥施工过程中的稳定分析；l车辆作用下结构的振动分析。车辆作用下结构的振动分析。上述相关成果已总结了10专题研究报告并以提交给业主。连续刚构桥参数优化研究连续刚构桥参数优化研究 已建连续刚构桥边中跨比值统计已建连续刚构桥跨高比统计u以往多根据经验值 已建连续刚构桥墩顶底板厚度统计已建连续刚构桥跨中底板厚度统计已建连续刚构桥根部腹板厚度统计已建连续刚构桥跨中腹板厚度统计 u多目标参数优化l设计参数选择 影响桥梁受力因素主要有桥梁跨径、主梁高度、顶底
4、板厚度、腹板厚度、梁底曲线指数、墩间距等。本文考虑对几个主要设计参数进行优化，它们是边中跨比值、梁底曲线指数，主跨与根部梁高之比跨高比，双肢薄壁墩间距。目标函数I是使所有选择的截面应力的方差最小：目标函数II是所有选择的截面应力的平均值最小：目标函数：l目标函数的确定l约束函数的确定 施工阶段应力约束：运营阶段应力约束：运营阶段位移约束：l优化模型建立优化模型建立 模型采用ANSYS中的APDL语言建立，将边中跨比值，梁底曲线指数，薄壁墩间距和主跨与根部梁高的比值作为变量进行多目标优化。考虑施工过程进行全过程优化。l多目标优化 得理想点检查理想点是不是绝对最优点否是采用评价函数法中的极小距离理
5、想点法最优点u遗传算法和神经网络在预应力连续刚构桥遗传算法和神经网络在预应力连续刚构桥 参数优化中的应用参数优化中的应用遗传算法（Genetic Algorithm，简称GA）起源于对生物系统所进行的计算机模拟研究。是一种高效、并行、全局搜索的方法，它能在搜索过程中自动获取和积累有关搜索空间的知识，并自适应地控制搜索过程以求得到最优解。计算模型的建立与上节相同，将遗传算法翻译成APDL语言，将边中跨比值，梁底曲线指数，主跨与根部梁高比值及墩间距作为遗传算法的四个变量，由遗传算法根据多目标函数寻优。l遗传算法用于连续刚构桥优化遗传算法用于连续刚构桥优化评价函数采用极小距离理想点法：用遗传算法寻优
6、，程序很容易早熟，程序在没有搜索到最优值时就不再进化。于是必须对遗传算法进行改进。结合神经网络BP神经网络人工神经网络具有很强的学习和适应外部环境的能力，这是所谓的训练。工程应用最多的是BP神经网络。l 收集已建预应力混凝土连续刚构桥的主要设计参数，得到这些参数的经验取值范围：边中跨比值的经验取值范围是0.50.7；主跨跨长与根部梁高的比值为1520，主跨跨长与跨中梁高的比值为5065之间；梁底曲线目前一般取为1.5次抛物线或是1.8次抛物线。l使用正交表进行参数优化。经过正交表优化得到一组优化结果：梁底曲线指数为1.8，边中跨比值为0.6，跨高比为18，薄壁墩外侧间距为15，墩中心矩为11.
7、4。u结论l遗传算法与神经网络的结合，循环得到648个参数组合，得到优化结果：边中跨比值为0.55，梁底曲线指数为1.77，跨高比为18.96，双薄壁墩中心间距为11.37米。l用完备的正交表获得训练样本组合，并进行神经网络训练和遗传算法，可以得到良好的结果。连续刚构桥预应力优化研究连续刚构桥预应力优化研究本文提出悬臂施工连续刚构预应力优化设计的新方本文提出悬臂施工连续刚构预应力优化设计的新方法，其基本思想是：法，其基本思想是：选择施工控制截面，以离散截面的最小弯曲能选择施工控制截面，以离散截面的最小弯曲能量为优化目标函数，以各施工阶段及运营阶段的应量为优化目标函数，以各施工阶段及运营阶段的应
8、力为约束条件，优化各阶段张拉的预应力钢筋。力为约束条件，优化各阶段张拉的预应力钢筋。u优化的基本思想 u建立目标函数 基于最小弯曲能量法,以最大悬臂状态或全桥弯曲应变能为性能指标函数,则结构弯曲应变能可写成：对于离散的杆系结构可表示成对每个节段的弯曲能量进行累加：u约束方程 设连续刚构在最大悬臂状态各节段的左、右端恒载弯矩为 、，为所有截面的恒载弯矩矩阵，最大容许应力向量为Ecci,最小容许应力向量为 Ecti。以各施工阶段已张拉张拉的预应力筋的根数 Ti作为设计变量，预应力筋产生的弯矩影响矩阵为 ，约束方程为：按规范JTG D62-2004规定，预应力混凝土受弯构件，在预应力和构件自重等施工
9、荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定：压应力拉应力即：龙潭河特大桥示意图龙潭河特大桥示意图工程实例最大悬臂状态上下缘应力比最大悬臂状态上下缘应力比最大悬臂状态位移图最大悬臂状态位移图最大悬臂状态弯矩图最大悬臂状态弯矩图用钢量直方图用钢量直方图 长期效应组合底板正应力包络图长期效应组合底板正应力包络图 长期效应组合顶板正应力包络图长期效应组合顶板正应力包络图 l方法比较l参数分析（顶板束与腹板束的面积比）用钢量变化图用钢量变化图 最大悬臂状态主梁弯矩最大悬臂状态主梁弯矩 最大悬臂状态主梁上下缘正应力之比最大悬臂状态主梁上下缘正应力之比 最大悬臂状态主梁竖向位移最大悬臂状态主梁竖向位移
10、 u横向与纵向预应力的交互作用板的板的 受力受力单元元 Npo1先张钢筋在单位宽度板上的合力 Np单位宽度板上后张钢筋合力作用 l在后张钢筋的作用下，板在先张钢筋方向长度的增量 Npo作用在板上的先张钢筋单位宽度的合力产生的增量 Npo2交互作用后，先张钢筋在单位宽度板上的合力由于泊松效应产生的应变先张钢筋长度增量产生的应变交互作用的基本理论定义交互影响系数 式中，空间模型无横向预应力时腹板与顶板交界处的应力；有横向预应力时腹板与顶板交界处的应力；空间模型无横向预应力时腹板与底板交界处的应力；有横向预应力时腹板与底板交界处的应力。时，称为正交互影响系数；当 时，称为负交互影响系数。并且在纵向预
11、应力及横向预应力的相互影响下，某个点的交互影响系数还可分为纵向交互影响系数（纵向正应力之比）和横向交互影响系数（横向正应力之比）。交互影响线是指交互影响系数随施工阶段的变化曲线。车道荷载纵向布置图车道荷载纵向布置图 车道荷载横向布置图（单位：车道荷载横向布置图（单位：m）跨中截面内力影响线图（单位：跨中截面内力影响线图（单位：m）活载布置l施工过程模拟 在连续刚构桥建模中，混凝土用solid65单元进行模拟，预应力钢筋用link8单元进行模拟；在求解中，使用了生死单元的功能和修改混凝土单元容重的方法模拟悬臂施工过程。右边跨根部顶板交互系数影响线右边跨根部顶板交互系数影响线 右边跨根部底板交互系
12、数影响线右边跨根部底板交互系数影响线 右边跨右边跨1/4跨顶板交互系数影响线跨顶板交互系数影响线 右边跨右边跨1/4跨底板交互系数影响线跨底板交互系数影响线 右边跨右边跨1/2跨底板交互系数影响线跨底板交互系数影响线 右边跨右边跨1/2跨顶板交互系数影响线跨顶板交互系数影响线 l顶板及底板纵向交互系数影响线 选取三种泊松比 无横筋中跨根部截面应力分布图无横筋中跨根部截面应力分布图 有横筋中跨根部截面应力分布图有横筋中跨根部截面应力分布图 剪力滞系数施工阶段分布图剪力滞系数施工阶段分布图 l剪力滞效应的参数分析横向预应力钢筋的影响（根部截面）跨中截面 正常使用状正常使用状态顶层分分层应力力对比比
13、图正常使用状态底层分层应力对比图正常使用状态底层分层应力对比图 横向预应力施加方法的影响采用采用link8单元单元 等效荷载法等效荷载法 无横筋正应力分布无横筋正应力分布 剪力滞系数施工阶段分布图剪力滞系数施工阶段分布图 不同加载位置的剪力滞系数沿纵向分布图不同加载位置的剪力滞系数沿纵向分布图 横向预应力间距的影响车道荷载加载的纵向位置的影响 l综合比较，可以看出基于最小弯曲能量法的纵向综合比较，可以看出基于最小弯曲能量法的纵向预应力优化方法是较为理想的优化方法。用此方法预应力优化方法是较为理想的优化方法。用此方法得到的用钢量虽比用钢量最小法要多得到的用钢量虽比用钢量最小法要多27.3t27.
14、3t（占（占3.83.8），但它使主梁变形较小、受力性能更好；），但它使主梁变形较小、受力性能更好；l当顶板束与腹板束的面积比为当顶板束与腹板束的面积比为2 23 3时，主梁的内时，主梁的内力、位移、应力结果都比较好，并且用钢量比较小。力、位移、应力结果都比较好，并且用钢量比较小。建议在设计预应力束时，采取顶板束与腹板下弯束建议在设计预应力束时，采取顶板束与腹板下弯束的根数比值为的根数比值为23之间。之间。u主要结论主要结论 l箱梁在施加了横向预应力钢筋以后，对纵向正应箱梁在施加了横向预应力钢筋以后，对纵向正应力的分布规律产生比较明显的影响，应仔细考虑横力的分布规律产生比较明显的影响，应仔细考虑横向预应力对箱梁纵向正应力的影响。向预应力对箱梁纵向正应力的影响。l原设计的变厚度的顶板是合理的，即腹板附近的原设计的变厚度的顶板是合理的，即腹板附近的顶板厚度大，远离腹板的顶板厚度小，顶板的合理顶板厚度大，远离腹板的顶板厚度小，顶板的合理设计使得顶板的剪力滞现象变得不明显，故在做局设计使得顶板的剪力滞现象变得不明显，故在做局部空间分析时不能把顶板厚度简化成平均厚度进行部空间分析时不能把顶板厚度简化成平均厚度进行计算。计算。大跨预应力混凝土连续刚构桥大跨预应力混凝土连续刚构桥复杂区域配筋设计复杂区域配筋设计l 拉压杆模型法是由拉压杆模型法是由RitterRitter和和MorschMo
