【摘 要】
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为了确定自锚式悬索桥在目标优化状态下的最优索力，针对传统影响矩阵法进行索力优化时需要多次迭代计算、对初始条件敏感等问题，提出索力优化双矩阵法。首先，考虑主梁存在巨大轴力的结构特点，根据恒载、初始索力与加劲梁内力确定结构初始刚度，经过非线性有限元计算，利用叠加原理得到自锚式悬索桥的2个影响矩阵；随后，基于影响矩阵基本理论，推导矩阵方程，建立结构内力状态与位移状态间的关系，求解矩阵方程可得指定约束条件
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（52162043）； 河南省科技发展计划项目（182300410150,162102210173）； 甘肃省科技重大专项计划项目（19ZD2GA002）； 河南省交通厅项目（2016Y2）；
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为了确定自锚式悬索桥在目标优化状态下的最优索力，针对传统影响矩阵法进行索力优化时需要多次迭代计算、对初始条件敏感等问题，提出索力优化双矩阵法。首先，考虑主梁存在巨大轴力的结构特点，根据恒载、初始索力与加劲梁内力确定结构初始刚度，经过非线性有限元计算，利用叠加原理得到自锚式悬索桥的2个影响矩阵；随后，基于影响矩阵基本理论，推导矩阵方程，建立结构内力状态与位移状态间的关系，求解矩阵方程可得指定约束条件下的目标索力，通过算例阐明双矩阵法的主要计算过程，并将双矩阵法与传统影响矩阵法进行对比，分析迭代过程并讨论初始施调索力的影响；最后，以三跨自锚式悬索桥为例，应用双矩阵法实现索力优化。研究结果表明：算例中双矩阵法与传统影响矩阵法的计算结果相对偏差最大为0.14%;双矩阵法通过矩阵方程直接建立缆索内力与位移约束条件间的关系，其本质是结构内力与变形间的线性关系，因此无需进行迭代计算；双矩阵法不需要限定初始施调索力与索力施加方式，避免了传统影响矩阵法受初始索力影响导致的无法收敛等问题；此外，根据实际应用中索力优化的不同情况，双矩阵法中的位移约束条件可拓展为塔梁弯矩、截面应力等约束条件，便于在大跨度悬索桥设计中应用。
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