文档介绍：第4章 结构整体分析
斜拉桥的结构分析计算，根据跨度的大小采用两种不同的理论。对于特大跨径的斜拉桥，为消除斜拉索及大变位引起的非线性因素的影响，必须采用有限变形理论；对于中小跨径的斜拉桥，采用小变形理论即可获得满意的结果单元，其中主梁单元60个，索单元50个，索塔单元36个，主墩单元10个。详见图纸。
图4-1 MIDAS结构计算离散图
注: 图中数字带圆圈者为单元号，无圆圈者为节点号。
索力优化前内力及变形
（1）成桥状态结构自重作用下斜拉索的索力见表4-2：
表4-2 斜拉索的恒载内力
（2）结构自重作用下，。
（3）在设计荷载作用下，索力优化前索塔控制截面的作用效应组合如表4-3：
表4-3 索力优化前索塔的作用效应组合
注：表中截面高度从塔根算起，以弯矩作为控制内力。
（4）结果分析
由上述结果可看出：在结构自重作用下， 131、132、133号拉索单元的索力极不合理；索塔两侧拉索的索力分布很不均衡，导致索塔塔顶产生过大的水平位移，并在塔内尤其是塔根产生过大的弯矩。因此，必须对结构自重引起的作用效应进行优化，即确定成桥状态的合理索力。
第5章 成桥状态的索力优化
索力优化原理
一旦斜拉桥结构体系被确定，总能找出一组斜拉索力，它能使结构体系在确定性荷载作用下，某种反映受力性能的目标达到最优。这组索力对应得成桥状态就是该目标下的最优的成桥内力状态。求解这组索力，并在斜拉桥中加以实现，也就实现了斜拉桥的恒载受力优化。所以，在不改变结构参数的前提下，斜拉桥恒载状态的优化，则转化为斜拉索索力的优化问题。
斜拉桥合理成桥状态的确定方法有：刚性支承连续梁法、零位移法、最小弯曲能量法、最小弯矩法和影响矩阵法等。本设计采用影响矩阵法来实现成桥状态的索力优化。
影响矩阵法的原理如下：将结构中关心截面的内力、位移或应力等独立因素所组成的列向量作为受调向量｛Ｄ｝，将结构物中可实施调整以改变受调向量的独立元素—斜拉索索力所组成的列向量作为施调向量｛Ｘ｝，通过影响矩阵[A]建立受调向量与施调向量之间的关系[A]｛Ｘ｝=｛Ｄ｝，这是一个线性方程组，如受调向量的独立元素个数m与施调向量独立元素个数ｎ相同，求解该线性方程组即可得施调向量的调整量。
影响矩阵法优化索力
本设计以弯曲能量最小为目标函数进行成桥状态的索力优化。
结构的弯曲应变能可写成：
（5-1）
对于离散的杆系结构可写成：
（5-2）
式中，m是结构单元总数(取主梁单元，故m=60)，、和分别表示I号单元的杆件长度、材料弹性模量和界面惯性矩（因加劲梁尚未配筋，此处的截面
惯性矩为毛截面惯性矩）；和分别表示单元左、右端弯矩。
将式（5-2）改写成：
（5-3）
式中，和分别是左、右端弯矩向量，为系数矩阵：
（5-4）
式中， （＝1,2,…,m）
令调索前左、右端弯矩向量分别为和，施调索力向量为，则调索后弯矩向量为：
（5-5）
式中，和分别为索力对左、右端弯矩的影响矩阵。
图5-1 ANSYS结构计算简图
注：上图为ANSYS计算影响矩阵的结构计算简图。
、
（=1,2,……,60；=1,2,……,50）分别表示断开第根斜拉索并施以单位力时，分别在第单元左、右端产生的弯矩。
将式（5-5）代入式（5-3）得：
(5-6)
要使索力调整后结构应变能最小，令:
（＝1,2,3,4……,60）(5-7)
将式（5-6）代入式（5-7）并写成矩阵形式：
()＝－－
（5-8）
至此索力优化问题就转化为式（5-8）的线性代数方程求解问题。
本设计用结构自重作用下主梁的弯曲能量作为目标函数进行索力优化。
表5-1 调索前主梁单元左右端的初始弯矩
注：表中弯矩以顺时针为正；利用表中值可形成调索前左、右端弯矩向量分别为和。
求解方程（5-8）的Fortran90程序如下：
program wzy
integer::i,j,k
real::c
real,dimension(1:60)::L,E,I0
real,dimension(1:60,1:50)::Cl,Cr
real,dimension(1:50,1:60)::ClT,CrT
real,dimension(1:60,1:60)::B
real,d