- 文献综述（或调研报告）：
空间缆索的力学性能优势
近年来,随着悬索桥跨径的不断增大,传统的平行缆索体系悬索桥结构的抗风稳定性问题十分突出。为了使得4000m以上超大跨径的海峡悬索桥满足抗风稳定性,空间缆索悬索桥应运而生。在一篇硕士论文中，通过试验分析和有限元分析相结合的方法,对单叶双曲面空间缆索体系悬索桥、内敛式空间缆索体系悬索桥以及平行缆索体系悬索桥结构的静动力性能进行对比分析,证明了这一新型空间缆索体系悬索桥在力学性能上的优势。
作者制作了主跨15m的单叶双曲面空间缆索体系悬索桥、内敛式空间缆索体系悬索桥以及平行缆索体系悬索桥的试验模型并进行对比试验。
利用竖向堆载试验,研究了单叶双曲面空间缆索悬索桥的重力刚度问题,试验表明,空间缆索悬索桥缆索内力分配基本均匀,缆索内力增量与荷载关系基本呈线性关系,协同工作能力强。在竖向偏载试验中,单叶双曲面空间缆索体系悬索桥表现出更好的抗偏转性,说明其抗扭刚度有较大的提高。水平荷载静力表明,由于缆索的水平分力和空间缆索整体刚度较大,因而单叶双曲面空间缆索体系悬索桥缆索具有较大的水平刚度。通过移动车辆荷载试验,研究了移动荷载作用下桥面加劲梁的位移时程曲线,发现空间悬索桥桥面蛇形起伏较小,表明空间悬索桥具有较好的行车舒适性。在模型自振特性试验中我们发现,相较于平行缆索体系悬索桥,单叶双曲面空间缆索体系悬索桥具有较大的竖弯频率和侧弯频率,这说明其横向刚度和竖向刚度要大。
文章还基于ANSYS有限元模型对试验模型进行了仿真分析,有限元模拟计算结果与试验实测值吻合度较好,并开展了三种悬索桥桥型的对比分析研究,验证了单叶双曲面空间悬索桥具有良好的空间刚度。有限元对比分析表明,单叶双曲面空间缆索悬索桥竖向刚度略有提高,横向刚度提高较大,而其抗扭转刚度得到了很大提高,表明新型空间悬索桥将具有良好的抗风稳定性能。建立主跨4000m级的三种悬索桥有限元模型,从成桥状态下的静力性能、基本动力特性及抗风稳定性等方面,进行单叶双曲面空间缆索体系悬索桥、内敛式空间缆索体系悬索桥以及平行缆索体系悬索桥的力学性能对比分析研究。研究表明,该新型的空间索网体系悬索桥的空间刚度、动力特性以及抗风稳定性明显优于另两种桥型的悬索桥,4000m级的单叶双曲面空间缆索悬索桥颤振临界风速可以达到167.61m/s,可满足海峡悬索桥的设计风速要求。并建立4000m级CFRP空间缆索体系悬索桥有限元对比模型,分析表明,其在动力特性和抗风稳定性上要优于钢缆空间缆索体系悬索桥。
坐标迭代法（CIM）计算线形
索系统的非线性也显著增加了设计的复杂性。现有的悬索桥线形研究多停留于平面缆索的研究中。常有的研究方法基于计算机的有限元法和基于悬索力学的解析法。有限元法根据施工特点、荷载及边界条件近似模拟施工过程，借助计算机强大计算能力实现目标。但常因受到悬索桥结构大位移大、初内力高等非线性因素，使施工过程存在的较多不确定性，往往在实际计算过程中使得经济性下降，甚至出现病态的计算模型。而解析法力学概念清晰，具有良好的通用性和适用性。目前，悬索桥解析算法的线形理论有：分段直线法、分段抛物线法、分段悬链线法。前两者由于适用条件的限制，应用受限，分段悬链线法更贴合实际，多应用于悬索桥的设计中，并取得良好的效果。而本次毕业设计，就是要找出一种空间缆索的分段悬链线解析算法。
在一篇论文中，作者提出了一种空间缆索的线形计算方法：坐标迭代法（CIM）,该方法由悬索的合理拱轴在桁架—索单元模型下的力平衡特征推导而来。通过建立位位置坐标下的线性迭代方程并迭代更新关系矩阵。然后借助于文中提出的特定数值模型（称为无差别坐标杆模型（ICRM））将CIM扩展到全桥的找形。最后通过实际算例证明了它的精度与效率。主要过程如下：（1）提出的CIM首先是为3D纯索系统建立的。以给定条件为约束，用未知坐标直接建立迭代方程。通过迭代更新线性关系矩阵，试验索形可以收敛到目标索形。（2）基于全桥体系的内协调变形，提出了一种核心变形模型。成桥恒载状态的ICRM由扩展的CIM确定，然后转换为卸载状态。根据相应的ICRM，可以很容易地建立有限元模型。（3）研究了两个实例。一种是验证三维纯索系统的CIM精度，另一种是验证CIM扩展而成的ICRM和详细有限元模型的效率和正确性。并通过收敛性分析证明了CIM的稳定性。
索夹安装位置修正
悬索桥的施工过程也是研究的一个热点。在悬索桥设计时，设计人员根据理论成桥线性和恒载重量计算出无应力下料长度理论值。而在施工过程中，索夹的安装是在空缆状态下进行的。此时主索鞍在塔顶不是位于成桥设计位置，而是像边跨有一定预偏量，因此索夹安装位置与成桥状态的索夹位置不同。当实测空缆线形存在较大误差是，在荷载不变的情况下，主缆设计成桥线性已经不能实现。因此有学者提出通过施工过程中不断测量实际线形，完成施工控制的反馈计算，反过来不断修正设计。
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