t ' cc 0.7 f ck t ' 1.15 f tk ct
运营阶段应力约束：
cc 0.5 f ck ct f tk
af,max 1 L 600
运营阶段位移约束：
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。
已建桥梁编号
桥梁编号
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
2 1.8
0.42 0.4 0.38
跨中底板厚度（m）
1.6
墩顶底板厚度（m）
0.36 0.34 0.32 0.3 0.28 0.26 0.24 120 140 160 180 200 220 240 最大跨径（m） 260 280 300 320
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
以往多根据经验值
已建桥
0.8
跨中 根部
90
0.7
80 700.6边跨比值600.5
跨高比
0 5 10 15 20 25 30 35 40
50 40
0.4
30
0.3
20 10 0 5 10 15 20 25 30 35
评价函数采用极小距离理想点法：
min u( f ) min ( f1 ( x) f1* )2 ( f 2 ( x) f 2* )2 ( f3 ( x) f3* )2
xX xX
用遗传算法寻优，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。
结论 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0.5～0.7；主跨跨长与根部梁高的比值 为15～20，主跨跨长与跨中梁高的比值为50～65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。 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11.4。
高墩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； 高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥受力的 非线性及稳定分析； 大跨预应力混凝土箱梁桥纵、横、竖三向 预应力筋的合理布置及相应预应力损失的 合理确定；
高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥地 震和车振反应分析； 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 拢对策； 高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥的 施工监控。
M 2 s U ds S 2 EI
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：
Li 2 2 U M Li M Ri i 1 4 Ei I i
m
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 M R0 ，M 0 为所有截面的恒载弯矩矩阵，最大容许应力 为 M L0、 向量为{Ecc}i,最小容许应力向量为 {Ect}i。以各施工阶段已张拉 张拉的预应力筋的根数[T]i作为设计变量，预应力筋产生的弯矩
用钢量直方图
全桥截面号
长期效应组合顶板正应力包络图
长期效应组合底板正应力包络图
全桥截面号
参数分析（顶板束与腹板束的面积比）
900
0.02 0.01
用钢量（单位：t）
850
位移（单位：m）
0.00
0 0.5 1 2 ∞
800
-0.01
750
-0.02
-0.03
700
-0.04
650 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
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。 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
优化的基本思想
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
550
用钢量(t)
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4
-0.05 -0.06 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
原设计方法 弯曲能量法 弯矩平衡法 用钢量最小法
位移(单位:m)
0.02 0.01 0.00 -0.01 -0.02 -0.03 -0.04
弯矩(单位:kN.m)
原设计方法 弯曲能量法 弯矩平衡法 用钢量最小法
0 -20000 -40000 -60000 -80000 -100000 -120000 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
控制截面号
控制截面号
控制截面号
最大悬臂状态弯矩图
850 800 750 700 650 600
最大悬臂状态上下缘应力比
14
14 13 12 11
最大悬臂状态位移图
13 12 11
原设计法 弯曲能量法 弯矩平衡法 用钢量最小法
最大正应力 最小正应力
最大正应力 最小正应力
正应力(单位:Mpa)
正应力(单位:Mpa)
-0.05 5 10 15 20 25
用钢量变化图
80000 60000
同一截面顶板束与腹板的根数比
控制截面号
最大悬臂状态主梁竖向位移
1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 4 6 8 10 12 14 16 18 20
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： 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 力为约束条件，优化各阶段张拉的预应力钢筋。
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：
弯矩(单位：kN.m）
40000 20000 0 -20000 -40000 -60000 -80000 -100000 4 6 8 10 12 14 16 18 20
22
24
26
上下缘正应力之比
0 0.5 1 2 ∞
0 0.5 1 2 ∞
控制截面号
22
24
控制截面号
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
预应力混凝土箱梁桥收缩徐变效应分析；
室内试验部分
现场试验部分
箱梁预应力损失的实测与分析；
箱梁的裂缝成因分析与控制；
箱梁混凝土强度和弹性模量的发展规律；
箱梁节段施工工期的合理确定；
预应力混凝土箱梁桥温度效应分析；
龙潭河大桥施工过程中的稳定分析； 车辆作用下结构的振动分析。
横向与纵向预应力的交互作用 交互作用的基本理论
NP Y NPO1 X NPO1 NPO2 NPO2
由于泊松效应产生的应变

x1 ypc

y ypc
c c
ypc
Ec
NP (a) (b )
先张钢筋长度增量 产生的应变
x2 ypc
板的 受力单元
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 Δl－在后张钢筋的作用下，板在先张钢筋方向长度的增量 ΔNpo－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
影响矩阵为 [C1 ] ，约束方程为：
y M 0 i C i T i Ecc i I
Ect i
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
t cc 0.70 f ck
热忱欢 迎各位 领导专 家莅临 指导
高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥 设计与施工关键技术研究
项目研究阶段工作汇报
湖北沪蓉西高速公路建设指挥部 湖南大学土木工程学院 2008.3.30
项目计划研究的主要内容
高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥结构整 体布置及结构各部分尺寸的合理确定； 混凝土薄壁箱梁桥的非荷载作用（温度及 混凝土收缩徐变作用）及其效应研究；
项目研究的进展情况
各项研究专题紧密结合依托工程－ 龙潭河大桥均已全面顺利开展。
已完成的专题
已取得的主要研究成果
大跨预应力混凝土连续刚构桥结构整体布置 及结构各部分尺寸的合理确定；
大跨预应力混凝土连续刚构桥预应力优化研 究； 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；
检查理想点是不是绝对最优点
否 x1 x2 x3
采用评价函数法中的极小距离理想点法
min u( f ) min ( f1 ( x) f1* )2 ( f2 ( x) f 2* )2 ( f3 ( x) f3* )2
xX xX
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
1250/2
20000