一、选题背景和意义：
在当前桥梁设计和建设中，悬索桥是一种受到广泛欢迎的桥型。因为它能够跨越很大的跨度，并且具有结构轻盈、造型美观的优点，所以备受工程师们的青睐。近年来，世界范围内大跨度悬索桥的设计和建造规模越来越大，我国也十分热衷于修建大跨度的悬索桥。世界十大跨度悬索桥中有半数以上位于我国，例如2019年10月刚刚开通的武汉杨泗港长江大桥，该桥跨径布置为465m 1700m 465m，现在是中国第一大跨径悬索桥。近年，空间索面悬索桥和三塔悬索桥作为极具发展前景的悬索桥形式也备受学术界和工程界的关注。
悬索桥的施工过程要求十分精细地控制空缆的架设线形，这就需要在设计阶段预先确定出成桥状态的吊杆力和主缆线形，进而反算出各项施工控制参数。由于吊杆力是未知的，主缆线形和吊杆力又是互相影响的，所以，如何精确计算这两种参数是一个重要的问题。直至目前，计算主缆线形和吊杆力的方法主要有解析法、有限元法、解析法与有限元法的迭代算法等。解析法的计算思路明确，主流方法是首先使用分段抛物线理论和分段悬链线理论计算出成桥状态的主缆线形，然后根据无应力索长相等的原则计算空缆状态的主缆线形。为了进一步提高解析法的计算精度，有学者考虑了锚跨部分、鞍座圆弧和塔顶预抬高的影响，并用解析法计算了塔顶鞍座预偏量和散索鞍预偏角。有限元法基于有限位移理论，通过对结构进行非线性迭代计算，不断更新节点位置和单元拉力，进而确定主缆线形。国内外有些学者在有限元建模的框架内开发了主缆线形的设计程序， ANSYS、BNLAS、SAP2000等程序或软件均有使用。解析法与有限元法的迭代算法是使用解析法根据吊杆力计算主缆线形，使用有限元软件考虑主缆-吊杆-加劲梁的相互影响作用精确的计算吊杆力，吊杆力和主缆线形以此作为输入变量，迭代求解出最终结果。
解析法需要已知吊杆力，然而在计算吊杆力时通常采用近似方法，如重力分配法和刚性支撑连续梁法，它们得到的结果是不够精确的。解析法与有限元法的迭代算法计算精度较高，但计算过程复杂。如今，有限元软件普遍应用于工程分析中，特别是通用的商业有限元软件ANSYS，在抗风抗震分析中应用广泛，但利用其它方法计算出的参数很难转化到有限元软件中进行后续分析。目前，完全利用ANSYS软件平台进行悬索桥全桥找形并且能够同时考虑锚跨、桥塔压缩、散索鞍转动的研究较少，需要提出一种悬索桥全桥找形的优化算法，全面考虑上述影响因素以提高计算结果的精度。另外，完全依托于有限元软件平台进行悬索桥主缆线形的计算，可避免处理大量复杂的公式，可操作性强；计算后可以获得调整完成的全桥有限元模型，可作为后续桥梁抗风抗震等分析的基础，通用性、可迁移性好。
二、课题关键问题及难点：
（1）如何在ANSYS中调整有限元模型使其在重力荷载下实现“零位移”；
（2）如何以命令流的形式实现程序自动循环调整计算和数据的自动调用、输出和判别；
（3）如何保证模型调整时的连续性，特别是对桥塔的考虑，不应建立有初始弯曲的桥塔；
（4）如何在计算成桥状态主缆线形时考虑桥塔压缩、桥塔侧弯、散索鞍转动的影响；
（5）如何由成桥状态倒拆回空缆状态，同时获取空缆线形、塔顶鞍座预偏量和散索鞍预偏角等关键施工参数。
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