隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，大跨度橋架的建設(shè)在20世紀(jì)末進入了高潮。大跨度橋的形式多種多樣，有斜拉橋、懸索橋、拱橋、懸臂桁架橋等新型橋式，如全索橋、索橋、斜拉2懸掛混合橋、索桁架橋等。其中，懸索橋和斜拉橋是大跨橋發(fā)展的主流。近20年來發(fā)展最快的大跨徑橋是斜拉橋，遙遙領(lǐng)先的是懸索橋。目前，世界上最大跨度的懸索橋是199年建成的日本明石海峽橋，其主跨度為1991m，世界上最大跨度的斜拉橋是1999年建成的日本多羅橋，其主跨度為890分鐘，中國最大跨度的懸索橋是江蘇潤楊長江公路橋，主跨度為19490分鐘，在世界懸索橋行列中排名第三的中國最大跨度的斜拉橋是江蘇南京長江第二橋，主跨度為628分鐘，在世界鋼箱斜拉橋中排名第三

目前的橋梁技術(shù)已經(jīng)可以很好地解決現(xiàn)存問題，但隨著橋梁跨度的增大，向更長、更大、更柔軟的方向發(fā)展，為了保證可靠性、耐久性、行駛舒適性、施工簡單性和美觀性，還有很多工作要做。

橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程是如何處理橋梁結(jié)構(gòu)的安全性(可靠性、耐久性)、適用性(滿足功能要求和行駛舒適性)、經(jīng)濟性包括建設(shè)費用和維護費用)和美觀過程。傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計要求設(shè)計者根據(jù)設(shè)計要求和實踐經(jīng)驗，參考類似的橋梁工程設(shè)計，通過判斷構(gòu)思設(shè)計方案，進行強度、剛性、穩(wěn)定性等各方面的計算。但是，由于設(shè)計者經(jīng)驗的限制，確定的最終方案往往不是理想的最佳方案，而是在有限方案中接近最佳的可行方案。橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論是傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的重大發(fā)展，也是現(xiàn)代橋梁設(shè)計的目標(biāo)。它使所有參與設(shè)計計算的數(shù)量部分以變量出現(xiàn)，在滿足規(guī)范和規(guī)定的前提下，形成所有結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行方案領(lǐng)域，利用數(shù)學(xué)手段，按照預(yù)定的要求尋求最佳方案。

2、跨度橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的研究現(xiàn)狀

盡管19世紀(jì)中期出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論，但應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)研究卻很晚。國外從20世紀(jì)60年代開始進行橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的研究，中國從20世紀(jì)70年代末開始進行這方面的研究。這是因為橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計變量多，活載復(fù)雜難于處理，需要大容量的計算機和很長的運行時間。最早發(fā)展最成熟的是桁架橋的優(yōu)化設(shè)計。大跨橋優(yōu)化設(shè)計的研究是在20世紀(jì)末大跨橋快速發(fā)展后發(fā)展起來的，綜合主要集中在以下幾個方面。

2.1局部優(yōu)化

局部優(yōu)化不能等同于整體優(yōu)化，但有利于整體優(yōu)化，促進橋梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展。由于局部優(yōu)化設(shè)計變量較少，研究難度大幅度降低，研究深度更加徹底。目前，大跨度橋的局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究涉及大跨度橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工各個方面，主要包括:

2.1.1強度橋的優(yōu)化

大跨度橋的強度橋主要包括鋼、混凝土、混合梁和重疊梁。根據(jù)目前全世界自建的大跨度橋梁統(tǒng)計，跨度分別排在前12位的斜拉橋和懸索橋上，其主跨強度橋的形式多為鋼梁，鋼與混凝土的結(jié)合梁和混凝土的梁少，跨度相對較小。這些鋼結(jié)合混凝土梁橋主要在我國采用較多，這與我國經(jīng)濟有關(guān)。隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展和近年來國家對鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的大力支持和鼓勵，以及橋梁跨度的進一步發(fā)展和鋼結(jié)構(gòu)本身重量輕、強度大，適用于大型崩潰橋梁的特點，預(yù)計未來大型跨度橋梁結(jié)構(gòu)的強度橋梁，特別是超大型跨度橋梁以鋼結(jié)構(gòu)為主。這意味著我們對大跨度橋梁加強梁的研究也以鋼梁為中心。在鋼梁中，鋼箱梁由于其流線形狀、抗扭轉(zhuǎn)剛度大，空氣動力穩(wěn)定性好，應(yīng)用最廣泛。

目前強梁橫截面優(yōu)化研究較少，受力和結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，關(guān)系過多。事實上，大跨度橋梁的主梁耗材最大，其截面形式對橋梁的空氣動力穩(wěn)定性有很大影響。如何選擇合理的流線截面，使大跨度橋具有良好的空氣動力穩(wěn)定性，受力合理，節(jié)約材料，進一步研究。

2.1.2 　斜拉索或主纜的動力優(yōu)化

目前的大跨度橋梁主要有斜拉橋、懸索橋及其它的一些新型的橋式，如全索橋，索托橋，斜拉2懸吊混合體系橋等。這些橋都有一個共同的特點，即電纜支撐，橋面柔軟，結(jié)構(gòu)柔軟，阻尼低。在外部激勵下，拉索容易發(fā)生意想不到的大幅度振動。例如風(fēng)雨共現(xiàn)時的風(fēng)雨振動現(xiàn)象、主梁與拉索之間的耦合振動引起的參數(shù)共振、拉索的自激振動等。拉索的大幅振動容易引起拉索錨端的疲勞，降低拉索的壽命，嚴(yán)重時甚至嚴(yán)重威脅橋梁安全。因此，大跨度橋的動力問題尤為重要。

10多年來，國內(nèi)外學(xué)者對斜拉索的振動控制進行了很多研究，提出了很多減震措施，目前常用的減震方法是在拉索上加入被動減震器(稱為被動控制)，如粘性減震器、摩擦減震器等，但該減震器具有明顯的缺點，不能根據(jù)外部的激勵情況調(diào)節(jié)減震力，受環(huán)境溫度的影響很大，難達到理想的減震效果。近日，一種智能風(fēng)門裝置-磁流變減震器研制用于振動控制。該風(fēng)門采用智能材料磁流變體制造，通過調(diào)節(jié)輸入電壓可提供可變風(fēng)門。湖南科技大學(xué)王修勇等采用數(shù)值模擬方法，研究減震器優(yōu)化電壓，進一步完善磁流變智能減震器拉索減震技術(shù)。還有一種主動控制技術(shù)，即利用外部能源，在結(jié)構(gòu)受激勵過程中，對結(jié)構(gòu)施加控制力或改變結(jié)構(gòu)的動力特性，從而迅速地減小結(jié)構(gòu)的振動反應(yīng)。積極控制技術(shù)成本高，但效果好，適用性廣，可控制結(jié)構(gòu)多振形。其優(yōu)化設(shè)計主要是尋找最佳控制參數(shù)，使系統(tǒng)達到更好的性能指標(biāo)。國內(nèi)外的學(xué)者經(jīng)過多年的研究，已提出多種算法，主要有經(jīng)典線性最優(yōu)控制法、瞬時最優(yōu)控制法、模態(tài)空間控制法、極點配置法、預(yù)測控制法及其中的兩種或多種方法組合等。

2.1.3 　索力調(diào)整優(yōu)化

大跨度橋梁的收縮徐變、非線性性條件等影響會隨著跨度的增大越來越顯著，但最終控制主梁應(yīng)力和線形的直接因素還是斜拉索力和施工時的立模標(biāo)高，因而確定合理的索力對斜拉橋的材料用量及結(jié)構(gòu)安全性都有十分重要的意義。但是，斜橋作為高級超靜定結(jié)構(gòu)，施工中經(jīng)過系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，如何確定合理的橋索力，同時保證施工中塔的力均勻合理，是目前進行斜橋施工監(jiān)測控制的主要目標(biāo)。國內(nèi)外對索力調(diào)整優(yōu)化研究早，發(fā)展成熟。目前，索引力調(diào)整的理論主要有4類:

a)指定受力或位移狀態(tài)的索引力優(yōu)化，如剛性支持連續(xù)梁法和零位移法。

b)無約束的索力優(yōu)化，如彎距平方和最小法和彎曲能量最小法。

c)有約束的索力優(yōu)化，如索量最小法。

d)影響矩陣法。影響矩陣法可以得到不同目標(biāo)函數(shù)、不同權(quán)重的優(yōu)化結(jié)果，同時可以計入預(yù)應(yīng)力、活載、收縮徐變、約束優(yōu)化等影響，既可以確定索結(jié)構(gòu)的合理狀態(tài)，也可以用于施工階段和橋梁階段的索力調(diào)整，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)調(diào)整和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的統(tǒng)一。影響矩陣法包括前三種優(yōu)化方法，是目前最完善的斜拉橋索力優(yōu)化理論。

2.1.4??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????塔太高會給施工帶來困難，增加造價。而塔太矮會降低拉索的工作效率，增加主梁和拉索的受力。因此，單獨優(yōu)化塔高不一定經(jīng)濟，應(yīng)與其他部分結(jié)合考慮。塔的受力合理性與塔的結(jié)構(gòu)形式、電纜形式、電纜錨固形式和錨點分布有關(guān)，也是值得研究的課題。

2.1.5斜拉索和吊索錨固的優(yōu)化

斜拉索和吊索錨固的形式和錨固點的布置對電纜塔和主梁的應(yīng)力集中問題和結(jié)構(gòu)形式有一定的影響，應(yīng)與電纜塔和主梁結(jié)合考慮。

2.1.6懸索橋錨片優(yōu)化

懸索橋錨片有自錨式和地錨式。自錨式一般只在不能使用地錨式時采用。地錨優(yōu)化涉及地質(zhì)條件問題，目前研究較少。自錨式一般很少采用，研究也很少。

2.1.7????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????因此，大跨度橋梁橋墩優(yōu)化設(shè)計一般獨立，受上部結(jié)構(gòu)影響較小。