斜拉橋的合理成橋狀態(tài)(共3頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上斜拉橋的合理成橋狀態(tài)一、概述在通常意義下，橋梁的設(shè)計(jì)必須遵照適用、經(jīng)濟(jì)、安全和美觀的基本原則，這在橋梁的初步設(shè)計(jì)階段顯得尤為突出。橋梁初步設(shè)計(jì)要解決橋型方案問(wèn)題，即根據(jù)行車(chē)、通航等使用要求，選定合適的橋梁類(lèi)型和立面布置，確定主要的結(jié)構(gòu)尺寸。對(duì)于斜拉橋方案，需確定塔的個(gè)數(shù)、主跨大小、邊跨與主跨比例、主梁的截面形式和高度、主塔的形式、斜拉索的布置、主梁與塔和墩的連接或支承方式等主要參數(shù)。這些主要參數(shù)的確定通常是先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初擬。進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算出設(shè)計(jì)內(nèi)力，進(jìn)行截面設(shè)計(jì)確定配筋和驗(yàn)算應(yīng)力或裂紋，如果內(nèi)力和截面設(shè)計(jì)結(jié)果不合理。再修正有關(guān)參數(shù)重新作結(jié)構(gòu)分析和截面設(shè)計(jì)，直至滿足規(guī)范

2、要求。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法在計(jì)算設(shè)計(jì)內(nèi)力時(shí)，通常采用一次落架法計(jì)算恒載內(nèi)力，這對(duì)于結(jié)構(gòu)體系比牧簡(jiǎn)單的橋梁（如簡(jiǎn)支梁橋，采用一次落架法施工的中小型橋梁）來(lái)說(shuō)是可行的，但對(duì)于斜拉橋，由于斜拉索需要進(jìn)行預(yù)張拉，因此即使采用一次落架法施工，結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算也不是確定的。斜拉橋一般采用懸臂法施工，最終的成橋恒載受力狀態(tài)是通過(guò)施工過(guò)程一步步形成的，施工過(guò)程中斜拉索要逐根安裝并進(jìn)行張拉。施工工序和張拉索力決定了橋梁在施工過(guò)程中的受力，也決定了成橋的恒載受力狀態(tài)。但張拉索力的確定又必須有一個(gè)已知的成橋恒載受力狀態(tài)作為目標(biāo)才能實(shí)現(xiàn)。因此斜拉橋的設(shè)計(jì)計(jì)算首先要解決成橋受力狀態(tài)的問(wèn)題。前，橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)范采用極限狀態(tài)理論，分

3、正常使用和承載能力兩種極限狀態(tài)。按正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)剛度、截面應(yīng)力或裂紋寬度：按承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算截面的極限抗力。通常按彈性理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算，按此內(nèi)力進(jìn)行驗(yàn)算。但由于斜拉橋?yàn)楦叽纬o定結(jié)構(gòu)，如果要分析結(jié)構(gòu)的極限承載力，則必須考慮材料的塑性，充分計(jì)入材料和兒何非線性引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，才能真正求出結(jié)構(gòu)的極限承載力，國(guó)內(nèi)外在這方面有一些研究，但還有不少問(wèn)題需要解決。二、斜拉橋成橋受力狀態(tài)確定方法斜拉橋成橋受力狀態(tài)包括成橋恒載內(nèi)力狀態(tài)和主梁線形狀態(tài)，并且對(duì)于混凝土斜拉橋，由于混凝土收縮徐變的影響，成橋后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)恒載內(nèi)力狀態(tài)和主梁線形狀態(tài)會(huì)隨時(shí)間變化，通常認(rèn)為5年后才能基本穩(wěn)定。成

4、橋恒載狀態(tài)應(yīng)以混凝土收縮徐變荃本完成后的穩(wěn)定狀態(tài)為準(zhǔn)，但在變化階段橋梁也應(yīng)能滿足使用要求。主梁線形狀態(tài)主要指成橋恒載狀態(tài)下主梁的標(biāo)高符合設(shè)計(jì)標(biāo)高的要求。這通常在初步設(shè)計(jì)階段根據(jù)使用要求確定了橋下通航凈空、橋面縱坡、豎曲線后就成為了一個(gè)明確的目標(biāo)。為了考慮活載的影響，通常還設(shè)里一定的預(yù)拱度。成橋恒載內(nèi)力狀態(tài)可以按一次成橋（形成橋粱最終結(jié)構(gòu)）的方法來(lái)確定，特別是在初步設(shè)計(jì)階段，可以暫不考慮具體的節(jié)段施工過(guò)程，只針對(duì)于最終的成橋狀態(tài)來(lái)確定其內(nèi)力狀態(tài)。這實(shí)際上也是定出一個(gè)成橋的受力目標(biāo)。斜拉橋的成橋狀態(tài)確定是設(shè)計(jì)中要解決的一個(gè)結(jié)構(gòu)受力問(wèn)題?，F(xiàn)代斜拉橋從1955年瑞典修建的主跨182。6米的Stroms

5、und鋼斜拉橋以來(lái)還只有40多年的歷史，早期的斜拉橋以稀索體系為特征，如1962年委內(nèi)瑞拉的主跨235米的Maracaibo橋，每個(gè)塔上只有一對(duì)索，由于索的數(shù)量少，成橋方法也較簡(jiǎn)單，容易用試算的辦法人工調(diào)整索力來(lái)滿足結(jié)構(gòu)的受力要求。1967年德國(guó)波恩建成的FriedrichEbert橋，跨徑280米，該橋采用了密索體系，它可以使索的錨固力減小，主梁受力均勻，易于懸臂施工，這個(gè)設(shè)計(jì)構(gòu)思為以后的斜拉橋作出了典范，今天的斜拉橋幾乎都是密索體系，主梁截面輕型，以受壓為主。密索體系使斜拉橋成為了高次超靜定，主梁受力對(duì)索力大小很敏感，為了尋求合理的成橋受力狀態(tài)，各種方法應(yīng)運(yùn)而生，主要方法有：剛性支承連續(xù)梁

6、法；零位移法；內(nèi)力平衡法；指定應(yīng)力法；彎曲能量最小法；彎矩最小法；用索量最小法和影響矩陣法。1）剛性支承連續(xù)梁法。該法是使用最早的方法之一，其原理是，把斜拉索提供的彈性豎向支承視為剛性的豎向支承，按普通連續(xù)梁求出這些剛性支承的反力，以此作為斜拉索索力的豎向分力。這種方法確定的索力可能導(dǎo)致索力跳躍很大，不均勻，但主梁有矩很小。對(duì)于不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)塔的有矩難以照顧，所得結(jié)果將難以應(yīng)用。2）零位移法。該法是通過(guò)合理選擇索力使成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)在恒載作用下，索梁交點(diǎn)處位移為零。這種方法由于受力原理與剛性支承連續(xù)梁法類(lèi)似，因此，結(jié)果也很一致，而此法由于計(jì)入了索的水平分力影響，更為合理些。此法同樣有對(duì)于不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，塔

7、的有矩難以照顧的問(wèn)題。3）內(nèi)力平衡法。該法是以控制截面內(nèi)力為目標(biāo)，通過(guò)合理選擇索力，來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，控制截面可包括主梁和塔，因此，主梁和塔的內(nèi)力都可照顧到，如控制截面及相應(yīng)的控制值選擇合理，效果會(huì)比前兩種方法好，但同樣有索力可能不均勻的問(wèn)題。4）指定應(yīng)力法。該法是以控制截面的應(yīng)力為目標(biāo)，方法和效果與內(nèi)力平衡法類(lèi)似。5）彎曲能量最小法。該法是以結(jié)構(gòu)（包括梁、塔、墩）彎曲應(yīng)變能作為目標(biāo)函數(shù)，如果不加任何約束條件（即無(wú)約束優(yōu)化問(wèn)題），則該法在應(yīng)用時(shí)，可轉(zhuǎn)變?yōu)樽饕淮谓Y(jié)構(gòu)分析的問(wèn)題，其中只要讓梁、塔、索的軸向剛度取大數(shù)，梁和塔的彎曲剛度不變，把全部恒載加在結(jié)構(gòu)上，所得的內(nèi)力狀態(tài)即為所求。這樣求出的結(jié)果一般彎矩均比較小，但兩端的索力不均勻，如人為作索力的局部調(diào)整，容易將受力狀態(tài)調(diào)亂，較難得到索力和梁塔內(nèi)力均滿意的結(jié)果。另外，由于未考慮活載的影響，因此，恒載彎矩小并非都合理。6）彎矩最小法。該法是以結(jié)構(gòu)（包括梁、塔、墩）彎矩平方和作為目標(biāo)函數(shù)，其結(jié)果與彎曲能量最小法接近。7）用索量最小法側(cè)。該法是以索力乘索長(zhǎng)的累計(jì)值作為目標(biāo)函數(shù)，一般要加約束條件，如索力均勻性約束，控制截面內(nèi)力約束，用這種方法時(shí)，約束條件的選取至關(guān)，要，選取不合理，則難以獲得