混凝土斜拉橋的設(shè)計(jì)與計(jì)算

一、受力特特點(diǎn)主梁飄浮體系：相當(dāng)跨內(nèi)具有彈性支承的單跨梁半飄浮體系：相當(dāng)跨內(nèi)具有彈性支承的連續(xù)梁梁塔梁固結(jié)體系：相當(dāng)于配置體外索的連續(xù)梁剛構(gòu)體系：相當(dāng)于配置體外索的連續(xù)剛構(gòu)（壓彎構(gòu)件）索（受拉）：為主梁提供彈性支承塔（受壓為主）：承受索力第四章混混凝凝土斜拉拉橋的設(shè)設(shè)計(jì)與計(jì)計(jì)算第一節(jié)斜斜拉橋橋的靜力力分析雙塔斜拉拉橋與多多塔斜拉拉橋的受受力特點(diǎn)點(diǎn)二、計(jì)算算方法概概述分析方法一般簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)，采用桿系有限元計(jì)算直接采用空間桿系有限元方法考慮因素幾何非線性中小跨度索的垂度效應(yīng)P－效應(yīng)大跨度：大變形理論收縮、徐變、溫度等引起的變形和內(nèi)力重分布錨下局部應(yīng)力計(jì)算:先進(jìn)行整體分析，然后按圣維南假定，取出局部進(jìn)行局部應(yīng)力分析施工過(guò)程計(jì)算非常重要三、斜拉拉索的結(jié)結(jié)構(gòu)特性性－索垂垂度效應(yīng)應(yīng)混凝土斜斜拉橋的的拉索一一般為柔柔性索，，高強(qiáng)鋼鋼絲外包包的索套套僅作為為保護(hù)材材料，不不參加索索的受力力，在索索的自重重作用下下有垂度度，垂度度對(duì)索的的受拉性性能有影影響，同同時(shí)索力力大小對(duì)對(duì)垂度也也有影響響。為了簡(jiǎn)化化計(jì)算，，在實(shí)際際計(jì)算中中索一般般采用一一直桿表表示，以以索的弦弦長(zhǎng)作為為桿長(zhǎng)。。關(guān)健問(wèn)問(wèn)題是考考慮索垂垂度效應(yīng)應(yīng)對(duì)索的伸長(zhǎng)長(zhǎng)與軸力力的關(guān)系系影響，這種影響響采用修正正彈性模模量來(lái)考考慮，其其計(jì)算思思路如下下：索在恒載作用下的幾何方程設(shè)索無(wú)荷載作用時(shí)的長(zhǎng)度為l，如下圖，由索任意截面彎矩為零有：1、垂度對(duì)索軸向變形的影響對(duì)于索的跨中截面,有：對(duì)上式積積分可得得到索的的幾何方方程為懸懸鏈線由可得：由于：索的伸長(zhǎng)與垂度的關(guān)系索的幾何形狀為懸鏈線，如近似按拋物線考慮，則索在自重作用下的長(zhǎng)度為：則索的伸長(zhǎng)為：等效彈性性模量實(shí)際上在在應(yīng)力索索的的軸向變變性由兩兩部分組組成（（1）索索自身的的彈性變變形；；（2）垂度度效應(yīng):則則結(jié)構(gòu)的的等效彈彈性模量量可表示示為則用彈性性模量表表示有：：其中為索容重四、平面面桿系有有限元法法（直接接剛度法法）計(jì)算算斜拉橋橋內(nèi)力和和變形國(guó)內(nèi)對(duì)于于中小跨跨度斜拉拉橋一般般采用平平面桿系系有限元元計(jì)算斜斜拉橋的的內(nèi)力和和變形，，分析時(shí)時(shí)主梁和和塔采用用梁?jiǎn)卧魉鞑捎弥敝睏U單元元，桿單單元的彈彈性模量量采用前前面推導(dǎo)導(dǎo)的修正正彈性模模量考慮慮垂度效效應(yīng)。桿桿單元和和梁?jiǎn)卧膯蝿倓偩仃嚪址謩e為：：桿單元式中A，l分別為斜斜拉索的的鋼絲面面積和弦弦長(zhǎng)梁?jiǎn)卧凹癙－效應(yīng)斜拉橋的的主梁和和塔都是是同時(shí)存存在壓力力和彎矩矩。軸力力和彎矩矩相互作作用（如如下圖）），考慮慮軸力和和彎矩相相互作用用后彎矩矩平衡方方程為：：任意截面面彎矩在實(shí)際中中采用穩(wěn)穩(wěn)定函數(shù)數(shù)的概念念來(lái)考慮慮彎矩和和軸力的的相互作作用，考考慮彎矩矩和軸力力相互作作用后的的單剛矩矩陣為：：上式中：：為為未修正正的剛度度，按結(jié)結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)教材計(jì)計(jì)算，為為考考慮彎矩矩、軸力力相互作作用的穩(wěn)穩(wěn)定函數(shù)數(shù)，可參參考有關(guān)關(guān)文獻(xiàn)計(jì)計(jì)算。五、斜拉拉橋的恒恒載計(jì)算算成橋狀態(tài)內(nèi)力的初步確定施工時(shí)張拉索力及梁段標(biāo)高：倒退分析根據(jù)施工過(guò)程計(jì)算恒載收縮、徐變的影響溫度影響前進(jìn)分析1、成橋橋狀態(tài)內(nèi)內(nèi)力的初初步確定定國(guó)內(nèi)成橋橋狀態(tài)內(nèi)內(nèi)力的初初步確定定目前有有兩種方方法：（（1）剛剛性支承承連續(xù)梁梁法；（（2）指指定主梁梁應(yīng)力法法。其中中剛性支支承連續(xù)續(xù)梁法應(yīng)應(yīng)用得較較多。剛性支承承連續(xù)梁梁法所謂剛性支承承連續(xù)梁梁法就是是求一組組恒載索索力值，，使主梁梁在恒載載和索力力作用下下，成橋橋后索梁梁連接點(diǎn)點(diǎn)處的位位移為零零。這時(shí)主梁梁的恒載載彎矩即即為剛性性支承連連續(xù)梁的的彎矩。。具體計(jì)計(jì)算過(guò)程程如下：：首先根據(jù)據(jù)一次落落架，計(jì)計(jì)算在恒恒載作用用下（索索力為零零）索梁梁連接點(diǎn)點(diǎn)處的垂垂直位移移和塔頂頂水平位位移（（i=1,2,3……）然后依次次計(jì)算出出拉索為為單位力力時(shí)對(duì)這這些點(diǎn)的的影響量量，，k為節(jié)點(diǎn)編編號(hào)，i為拉索邊邊號(hào)。于于是在恒恒載和索索力共同同作用下下，以使使各節(jié)點(diǎn)點(diǎn)豎向位位移為零零為條件件可以寫(xiě)寫(xiě)出如下下線性方方程組：：2、倒退退分析（（計(jì)算施施工時(shí)張張拉索力力、及施施工時(shí)梁梁段標(biāo)高高）倒退分析析法是從從斜拉橋橋成橋狀狀態(tài)（初初始恒載載狀態(tài)））出法，，按照與與實(shí)際施施工次序序相反相相反的順順序，進(jìn)進(jìn)行逐步步倒退計(jì)計(jì)算而得得到各施施工階段段的控制制參數(shù)。。結(jié)構(gòu)據(jù)據(jù)此數(shù)據(jù)據(jù)按正裝裝順序施施工完畢畢，在理理論上斜斜拉橋的的恒載內(nèi)內(nèi)力和變變形便可可達(dá)到預(yù)預(yù)定的成成橋狀態(tài)態(tài)3、根據(jù)據(jù)施工過(guò)過(guò)程計(jì)算算恒載（（前進(jìn)分分析〕3、施工工空制前進(jìn)和倒退分分析六、斜拉橋的活載內(nèi)力分析在成橋狀態(tài)利用影響線加載求活載內(nèi)力索彈性模量?jī)H考慮