橋梁設(shè)計與計算7(共7篇-1.ppt

一、受力特點,第四章 混凝土斜拉橋的設(shè)計與計算,第一節(jié) 斜拉橋的靜力分析,雙塔斜拉橋與多塔斜拉橋的受力特點,二、計算方法概述,三、斜拉索的結(jié)構(gòu)特性索垂度效應(yīng),混凝土斜拉橋的拉索一般為柔性索，高強鋼絲外包的索套僅作為保護材料，不參加索的受力，在索的自重作用下有垂度，垂度對索的受拉性能有影響，同時索力大小對垂度也有影響。為了簡化計算，在實際計算中索一般采用一直桿表示，以索的弦長作為桿長。關(guān)健問題是考慮索垂度效應(yīng)對索的伸長與軸力的關(guān)系影響，這種影響采用修正彈性模量來考慮，其計算思路如下：,對于索的跨中截面 ,有：,對上式積分可得到索的幾何方程為懸鏈線,由,可得：,由于：,等效彈性模量,實際上在應(yīng)力 索的軸向變性由兩部分組成 （1）索自身的彈性變形 ；（2）垂度效應(yīng) : 則結(jié)構(gòu)的等效彈性模量可表示為,則用彈性模量表示有：,四、平面桿系有限元法（直接剛度法）計算斜拉橋內(nèi)力和變形,國內(nèi)對于中小跨度斜拉橋一般采用平面桿系有限元計算斜拉橋的內(nèi)力和變形，分析時主梁和塔采用梁單元，而索采用直桿單元，桿單元的彈性模量采用前面推導(dǎo)的修正彈性模量考慮垂度效應(yīng)。桿單元和梁單元的單剛矩陣分別為：,桿單元,式中A，l分別為斜拉索的鋼絲面積和弦長,梁單元及P效應(yīng),斜拉橋的主梁和塔都是同時存在壓力和彎矩。軸力和彎矩相互作用（如下圖），考慮軸力和彎矩相互作用后彎矩平衡方程為：,任意截面彎矩,在實際中采用穩(wěn)定函數(shù)的概念來考慮彎矩和軸力的相互作用，考慮彎矩和軸力相互作用后的單剛矩陣為：,上式中： 為未修正的剛度，按結(jié)構(gòu)力學(xué)教材計算， 為考慮彎矩、軸力相互作用的穩(wěn)定函數(shù)，可參考有關(guān)文獻計算。,五、斜拉橋的恒載計算,1、成橋狀態(tài)內(nèi)力的初步確定,國內(nèi)成橋狀態(tài)內(nèi)力的初步確定目前有兩種方法：（1）剛性支承連續(xù)梁法；（2）指定主梁應(yīng)力法。其中剛性支承連續(xù)梁法應(yīng)用得較多。,剛性支承連續(xù)梁法,所謂剛性支承連續(xù)梁法就是求一組恒載索力值，使主梁在恒載和索力作用下，成橋后索梁連接點處的位移為零。這時主梁的恒載彎矩即為剛性支承連續(xù)梁的彎矩。具體計算過程如下：,首先根據(jù)一次落架，計算在恒載作用下（索力為零）索梁連接點處的垂直位移和塔頂水平位移 （ i=1,2,3）,然后依次計算出拉索為單位力時對這些點的影響量 ，k為節(jié)點編號，i為拉索邊號。于是在恒載和索力共同作用下，以使各節(jié)點豎向位移為零為條件可以寫出如下線性方程組：,2、倒退分析（計算施工時張拉索力、及施工時梁段標(biāo)高）,倒退分析法是從斜拉橋成橋狀態(tài)（初始恒載狀態(tài)）出法，按照與實際施工次序相反相反的順序，進行逐步倒退計算而得到各施工階段的控制參數(shù)。結(jié)構(gòu)據(jù)此數(shù)據(jù)按正裝順序施工完畢，在理論上斜拉橋的恒載內(nèi)力和變形便可達到預(yù)定的成橋狀態(tài),3、根據(jù)施工過程計算恒載（前進分析,3、施工空制,前進和倒