斜拉桥的计算

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1、斜拉桥的计算第一节 结构分析计算图式v斜拉桥是高次超静定结构，常规分析可采用平面杆系有限元法，即基于小位移的直接刚度矩阵法。v有限元分析首先是建立计算模型，对整体结构划分单元和结点，形成结构离散图，研究各单元的性质，并用合适的单元模型进行模拟。v对于柔性拉索，可用拉压杆单元进行模拟，同时按后面介绍的等效弹性模量方法考虑斜索的垂度影响，对于梁和塔单元，则用梁单元进行模拟。v斜拉桥与其它超静定桥梁一样，它的最终恒载受力状态与施工过程密切相关，因此结构分析必须准确模拟和修正施工过程。图1 斜拉桥结构分析离散图双塔斜拉桥与多塔斜拉桥的受力特点计算方法概述分析方法一般简化为平面结构，采用杆系有限元计算直

2、接采用空间杆系有限元方法考虑因素几何非线性中小跨度索的垂度效应P效应大跨度：大变形理论收缩、徐变、温度等引起的变形和内力重分布锚下局部应力计算:先进行整体分析，然后按圣维南假 定，取出局部进行局部应力分析施工过程计算非常重要第二节 斜拉索的垂度效应计算一、等效弹性模量 斜拉桥的拉索一般采用柔性索，斜索在自重的作用下会产生一定的垂度，这一垂度的大小与索力有关，垂度与索力呈非线性关系。斜索张拉时，索的伸长量包括弹性伸长以及克服垂度所带来的伸长，为方便计算，可以用等效弹性模量的方法，在弹性伸长公式中计入垂度的影响。 等效弹性模量常用Ernst公式，推导如下：图2 斜拉索的受力图示v斜拉索等效弹模与斜

3、索水平投影长的关系 图3二、斜拉索两端倾角修正第三节 索力的初拟和调整v恒载平衡法索力初拟i Fbi TbiTmiFmhWmFmi i /sinmimiTWcos/ tanmimiimiFTW/cos/costancosmbibiimiiiiWTFFtansintanibbiimiWTW142）可行域法调索计算 ltmtddtlWMANlbmbddblWMANna、拉应力控制条件主梁截面上、下缘在恒载和活载共同作用下的上下缘最大拉应力（上缘） （下缘） ddtatnatNMAW ddbabnabNMAW b、压应力控制条件 主梁截面上下缘在恒载和活载组合作用下的上下缘最大压应力（上缘） （下缘

4、） 22:03164.索力的初拟和调整 2）可行域法调索计算 1212()()()()ddltmtdlddlbmbdlddatntdaddabnbdaNMWMANMWMANMWMANMWMA 控制上缘拉应力控制下缘拉应力控制上缘压应力控制下缘压应力Md是通过调索预期达到的恒载弯矩 nc、主梁恒载弯矩的可行域22:03武汉理工大学交通学院 胡志坚172）可行域法调索计算 nc、主梁恒载弯矩的可行域121min,ddldaMMM212max,ddldaMMM（控制恒载正弯矩）（控制恒载负弯矩)n则主梁恒载弯矩可行域为： 21dddMMMMd2Mdl1Mda2Md1Mdl2Mda1Md可行域22:0

5、3182）可行域法调索计算 nd、恒载弯矩计算的影响矩阵法 n（1）按恒载平衡法初拟索力iTdMdNn（2）依据主梁安装程序和各初拟索力，计算各控制截面恒载的内力 、 和可变作用应力 、m nn（3）按应力控制条件，计算各控制截面的恒载弯矩可行域 dM ddMMMn（4）将各控制截面当前恒载弯矩与弯矩可行域中值的差值作为索力调整的弯矩增量目标 n（5）计算斜拉索恒载弯矩影响系数。 张拉j号索时i截面所产生的弯矩Mij与张拉力Tj之比，称之为拉索j对截面i的弯矩影响系数/ijijjaMT22:0319nd、恒载弯矩计算的影响矩阵法 n（6）建立索力增量影响矩阵 11112213311nnaTaTaTaTM 22223322nnaTaTaTM nnnnaTM ATM 22:03202）可行域法调索计算 nd、恒载弯矩计算的影响矩阵法 n（6）建立索力增量影响矩阵 索力调整增量为 1TAM 1TAM TTT 控制截面的位置，对于密索体系的斜拉桥宜选在拉索锚固截面，对于稀索体系的斜拉桥则宜选在两锚固点间的跨中 n（7）将新求得的初始索力T，重新代回第（2）步继续计算，直到所有控制截面的恒载弯矩全部落入可行域内为止