大跨度桥梁索杆结构系统参数与内力识别及分析项目摘要

根据既有桥梁结构中索、杆的构造特点，基于能量变分法的基本原理，构造出能够考虑各种边界条件和抗弯刚度影响的高精度索、杆结构单元，并结合频率法测试吊索、杆结构内力的基本原理，提出对带减振架的吊索及具有多支承点的索杆的边界条件和抗弯刚度等构造参数进行精细识别的基本方法，探讨对其内力进行精细分析的基本理论，揭示环境对索和杆等结构内力分布和变化的影响规律，进而系统地研究并给出大跨度拱桥吊杆与系杆、斜拉桥斜拉索及悬索桥主缆、吊索等结构参数识别与内力计算的总体思路、计算流程和计算方法，最后编制相应的计算程序，不仅能够获得这些大跨度桥梁的索杆结构系统内力的动态变化趋势，为总体上评价这些索杆结构系统的技术状况提供依据，同时也能在一定程度上发现其索杆的锚固系统、防护系统是否完好，索是否发生锈蚀等，为索杆结构系统科学合理营运管养提供理论依据。

索杆结构在大跨度桥梁工程中应用广泛，而索杆内力识别尚无成熟的计算方法，带来了索杆内力识别结果误差较大的问题，影响着索杆结构的安全评估。为了系统研究索杆结构内力识别方法，使得索杆内力识别结果误差满足工程需要，主要从以下几方面内容进行研究：根据既有桥梁结构中索、杆的构造特点，基于能量变分法的基本原理，构造出能够考虑各种边界条件和抗弯刚度影响的高精度索、杆结构单元；结合频率法测试吊索、杆结构内力的基本原理，提出对带减振架的吊索及具有多支承点的索杆的边界条件和抗弯刚度等构造参数进行精细识别的基本方法；探讨对其内力进行精细分析的基本理论，揭示环境对索和杆等结构内力分布和变化的影响规律；以珠江黄埔大桥、丫髻沙大桥、三山西大桥为工程背景，系统地研究并给出大跨度拱桥吊杆及系杆与悬索桥主缆及吊索等结构参数识别与内力计算的总体思路、计算流程和计算方法，最后编制相应的计算程序。从索杆结构内力识别室内试验可知：内力识别结果与千斤顶测试值比较吻合，最大偏离值不超过5.5%；珠江黄埔大桥的吊索内力识别结果与设计索力的偏差在5%以内，极少数在5%~10%之间；提出的截面法对珠江黄埔大桥的主缆内力进行分析，其分析结果与设计值接近；丫髻沙大桥、三山西大桥的吊杆内力识别结果与油压表法测试结果偏差在5%以内；三山西大桥的系杆内力识别结果与应力释放法测试结果偏差为4.68%。索杆结构在大跨度桥梁工程中应用广泛，而索杆内力识别尚无成熟的计算方法，带来了索杆内力识别结果误差较大的问题，影响着索杆结构的安全评估。 2100433B

本书是作者二十多年来主要原创性研究成果自成体系的有机组合。主要内容包括机构优化设计导重法、结构系统按预定性能设计综合、天线结构近似保型与严格保型优化设计、普遍型模糊规划和结构多目标优化设计的理论与方法、结构系统全局协调优化设计理论与方法、互联网环境下分布式工程结构系数设计参数的协同优化技术、对工程结构有限元分析中一些关键问题的深入思考、处理技巧以及以上理论方法在电子机械。航空航天、机械工程、微机电系统。工程机械与专用汽车结构设计中成功应用的多个案例。本书内容充满了创新，理论严密，意义明确，论述严谨，表达简洁，方法完整。广泛适用的结构优化导重法与国内外流行的结构优化一般数学规划法虚功准则法相比，优化效率与优化效果有大幅度提高，20多年来大量的工程应用证实了其优越性；按预定性能设计结构的理论方法给出了结构分析的反问题——结构综述问题求解的高效方法，实现了大型天线结构的严格保型设计，以往国际上只能做到近似保型设计；普遍型模糊规划和机构多目标模糊优化设计的理论与方法使优化设计理论更加符合工程设计的实际情况；工程大系统与工程结构系统全局协调优化设计理论与方法和互联网环境下的分布式工程结构设计参数协同优化技术成功应用于卫星等空间飞行器结构系统的优化设计，为航空航天器总体优化设计提供了新路径，该项目曾连续获得国家自然基金三次资助。

本专著内容丰富，理论与应用并重，可作为电子机械、航空航天、土木建筑、机械工程、微机电工程、工程机械与专用汽车等专业高校教师与研究生的科研与教学参考书，还可用作有关企业技术人员学习提高、产品改进与新产品研发的参考书。

首先，通过节段模型风洞试验识别典型桥梁断面的气动导纳等参数，并测量脉动风和抖振力沿跨向的空间相关性。其次，基于桥梁断面气动导纳和抖振力空间相关性等参数的风洞试验识别结果，发展能考虑实测抖振力空间相关性的大跨度桥梁耦合抖振响应分析方法，开发出相应的计算机程序。然后，应用桥梁抖振响应分析方法和全桥气弹模型风洞试验对大跨度桥梁的抖振机理进行研究，并验证耦合抖振理论分析方法的可靠性和适用性。通过与传统抖振 2100433B