懸索橋的近似計算

懸索橋近似計算主要內(nèi)容1概述2懸索橋的近似分析3懸索橋主塔的計算1.概述1.1懸索橋的受力特征

懸索橋是由主纜、加勁梁、主塔、鞍座、錨碇、吊索等構(gòu)件構(gòu)成的柔性懸吊體系，其主要構(gòu)成如下圖所示。成橋時，主要由主纜和主塔承受結(jié)構(gòu)自重，加勁梁受力由施工方法決定。成橋后，結(jié)構(gòu)共同承受外荷作用，受力按剛度分配。主纜是結(jié)構(gòu)體系中的主要承重構(gòu)件，受拉為主；主塔是懸索橋抵抗豎向荷載的主要承重構(gòu)件，受壓為主；加勁梁是懸索橋保證車輛行駛、提供結(jié)構(gòu)剛度的二次結(jié)構(gòu)，主要承受彎曲內(nèi)力；吊索是將加勁梁自重、外荷載傳遞到主纜的傳力構(gòu)件，是連系加勁梁和主纜的紐帶，受拉。錨碇是錨固主纜的結(jié)構(gòu)，它將主纜中的拉力傳遞給地基。懸索橋各部分的作用1.概述懸索橋計算理論的發(fā)展與懸索橋自身的發(fā)展有著密切聯(lián)系

早期，結(jié)構(gòu)分析采用線彈性理論(由于橋跨小，索自重較輕，結(jié)構(gòu)剛度主要由加勁梁提供。中期(1877),隨著跨度的增加，梁的剛度相對降低,采用考慮位移影響的撓度理論?，F(xiàn)代懸索橋分析采用有限位移理論的矩陣位移法?？缍炔粩嘣龃蟮耐瑫r，加勁梁相對剛度不斷減小，線性撓度理論引起的誤差已不容忽略。因此，基于矩陣位移理論的有限元方法應(yīng)運(yùn)而生。應(yīng)用有限位移理論的矩陣位移法，可綜合考慮體系節(jié)點(diǎn)位移影響、軸力效應(yīng)，把懸索橋結(jié)構(gòu)非線性分析方法統(tǒng)一到一般非線性有限元法中，是目前普遍采用的方法。

彈性理論（1）懸索為完全柔性，吊索沿跨密布；（2）懸索線性及座標(biāo)受載后不變；（3）加勁梁懸掛于主纜，截面特點(diǎn)不變；僅有二期恒載、活載、溫度、風(fēng)力等引起的內(nèi)力。

計算結(jié)果：懸索內(nèi)力及加勁梁彎距隨跨經(jīng)的增大而增大。幾種計算理論的基本假定

撓度理論與彈性理論不同之處僅在于：考慮懸索豎向變形對內(nèi)力的影響（不考慮剪力變形、吊桿傾斜及伸縮變形，影響較?。?。線性撓度理論：忽略撓度理論中活載引起的主纜水平分力與豎向位移之間的非線性關(guān)系。

計算結(jié)果：加勁梁彎距鉸彈性理論結(jié)果要小。有限位移理論

綜合考慮各種非線性因素的影響，適于大跨徑。幾種計算理論的基本假定

1.概述懸索瓜橋設(shè)盟計的稱計算抵內(nèi)容精確葬合理災(zāi)地確秧定懸嫁索橋成橋內(nèi)力粗狀態(tài)金與構(gòu)豬形；合理億確定連懸索遷橋施工階段畝的受鳥力狀欲態(tài)與愚構(gòu)形拐，以鄙期在掩成橋屠時滿賤足設(shè)評計要楊求；精確述分析景懸索掘橋運(yùn)營階段傭在活衛(wèi)載及感其它附加芝荷載作用韻下的臟靜力摧響應(yīng)躲；★懸索凳橋的謊設(shè)計迎計算費(fèi)要根鍋據(jù)不精同的腹結(jié)構(gòu)愧形式肢、不恭同的雙設(shè)計陸階段告、不腐同的度計算侍內(nèi)容艱和要高求來箱選用奇不同揪的力乘學(xué)模毅式和熱計算謀理論銷?；揪壬弦宰钣嬎闶恐骼|攀為主遍。1.概述懸索兇橋成舟橋狀蔑態(tài)的則確定小跨進(jìn)徑懸批索橋衫：確定津橋成糧狀態(tài)臂采用渡拋物則線法裂。由于核主纜揪自重伙輕，野成橋臘態(tài)主斃纜近漁似呈潛拋物嘆線形心。大跨鐮徑懸舌索橋：主纜誤線型翻呈多醫(yī)段懸況鏈線勸組成夏的索陡多邊哈形，計算雕主纜報線型花主要孫有非步線性擔(dān)循環(huán)揀迭代對法和織基于宇成橋瓶狀態(tài)傳的反模算法已。2.懸索輔橋的共近似范分析2.選1成橋侍狀態(tài)射的近麥似計議算法成橋德狀態(tài)聰近似構(gòu)計算箱作如惕下基本其假定悄：主纜煌為柔青性索扶，不美計其瘋彎曲濕剛度項(xiàng)；加勁此梁恒蔽載由說主纜暈承擔(dān)泛；在主波纜吊尼梁段番，主飾纜、養(yǎng)索夾靈、吊灶桿和條加勁摸梁自破重都歌等效攏為沿幼橋長靜均布促的荷本載q；在掘無梁銷段，乏主纜捷自重危沿索畫長均騎勻分船布。什么嘆是成撐橋狀膜態(tài)計豈算?2.懸索川橋的慰近似薯分析2.咽1成橋抄狀態(tài)診的近薦似計捎算法主纜厭設(shè)計唇計算盈步驟眼：導(dǎo)出噴主纜掏成橋削態(tài)的欺線形釘、張力旺以及夏幾何摘長度的計春算公屠式；扣除堡加勁布梁恒浩載作烤用下輛主纜賽產(chǎn)生救的彈高性伸爹長量聞，得嘴到主胳纜自丸由懸昆掛態(tài)縮慧的纜釣長，央即自重烘索長；在索嘩鞍兩妻邊無燭應(yīng)力熔索長幅不變坑的情躍況下國，用登主纜賊在空壘掛狀樹態(tài)塔贈頂左任、右棕水平靜力相刃等的撐條件極求索鞍胸預(yù)偏亮量；由自蓄由懸雖掛狀端態(tài)下汽的纜陰長扣猜除主旱纜自墊重產(chǎn)融生的穴彈性愈伸長楊，得帽到主拜纜無應(yīng)們力長剃度。2.懸索鳥橋的霧近似透分析2.瘡2加勁民梁在禿豎向哀荷載冬作用引下的肺近似糊分析懸索忍橋加加勁梁肚先鉸童接后冒固結(jié)壩的施朝工特庸點(diǎn)，色決定你了加議勁梁嬸在一詠期恒同載作厚用下批沒有訴整體今彎矩吳。加勁怨梁豎際向荷提載主伶要指幸二期協(xié)恒載康和活嬌載等.如圖驗(yàn)所示唯。假定:忽略乒梁體及剪切欣變形怨、吊宋桿的章伸縮恐和傾魯斜變壟形對疤結(jié)構(gòu)攪受力荒的影木響，繩將離柔散的學(xué)吊桿防簡化限為一役連續(xù)鼓膜。2.懸索陳橋的布近似備分析懸索真橋計胖算模丹型在成獨(dú)橋后峰豎向河荷載p(逆x)作用核下，鄭荷載喊集度孩由q變?yōu)閝p，外力揉作用劉下主像纜和終加勁伐梁產(chǎn)著生撓越度

，主良纜撓狼度由y變?yōu)?y爪+

)，主纜籠水平神拉力Hq變?yōu)?Hp+Hq)。2.懸索郵橋的柄近似號分析針對瓜大跨奏徑懸無索橋口活載輪遠(yuǎn)比丟恒載戶為小客的特憐點(diǎn)，陶計算森中只考疊慮恒孩載索忠力對哭豎向潛荷載拐的抗周力，弦形成致了線靜性撓紡度理兆論。此鋪時線出性疊摘加原治理和疲影響吃線加覆載均戶可應(yīng)厲用，策使計采算得劈燕到了昌簡化若。李柱國豪葉教授警在此吃基礎(chǔ)裹上于19質(zhì)41年提凡出了快等代述梁法視和奇譯異影蠻響線狐的概養(yǎng)念，招揭示構(gòu)了懸素索橋轟受力落的本哄質(zhì)，忘使撓莖度理書論變證為實(shí)恨用計悔算成掩為可還能。應(yīng)該廈指出勢：線性胡撓度動理論躲忽略了豎壺向荷吹載本鍋身引鋤起的以主纜泳水平頑力對倘加勁證梁受吩力的兄影響兔，這辭將使計知算結(jié)員果絕水對值錘增大。因委而，象用于上設(shè)計蒸加勁鹿梁是絕偏安甘全的煩。2.懸索桐橋的嘩近似皺分析2.亞3水平抓靜風(fēng)憶荷載邪作用絮下的慕實(shí)用閱計算水平爸靜風(fēng)側(cè)荷載句作用瘦下懸績索橋枝的變稻形如盲圖所壤示。幸風(fēng)載丸荷在然橋上狼的實(shí)漂際分味布是碌相當(dāng)兇復(fù)雜狠的，導(dǎo)在靜茅風(fēng)計雁算中怠，一權(quán)般假謝定風(fēng)圾荷載府為沿豈橋跨循方向賽均布臥的已麻知荷護(hù)載。拳這樣艇，作溫用在描懸索斤橋上摘的風(fēng)偉載將紋分別鳴通過漫主纜暮和加趁勁梁龜傳到基礎(chǔ)咽。風(fēng)赴荷在用主纜鑒與加禍勁梁衛(wèi)之間的傳攪遞是錄由吊須索完用成的還，其中受力根據(jù)營剛度疏分配疲?？裳b見研眉究靜糾風(fēng)荷載的泰計算任問題尾，首蛛先必雪須研惡究風(fēng)載在站主纜療和加堅勁梁站上的欺分配昏問題片。簡單擺的計懷算方殿法有均等顆分配罩法。水平誓靜風(fēng)貧荷載旺作用零下的綢懸索殊橋2.懸索能橋的銷近似計分析這種撇方法仆假定彼橫向封風(fēng)荷已在加恢勁梁戚和主矩纜間羊產(chǎn)生儀的重瓦分配籌力(實(shí)質(zhì)只上就剖是吊做桿沿探梁長屑每延組米的邀水平拔分力)為沿概梁長吊的均猾布荷揭載q，索面轎和梁踢體在瞇位移呆時保紙持剛?cè)栊赞D(zhuǎn)仇動。實(shí)際征上風(fēng)普的重子分配盞力q并不陰會沿制梁長蘿均勻吃分布裕，而暑是梁告長座新標(biāo)x的函威數(shù)，作記為q(良x)，索舌面和哄梁的元位移呢也不濃滿足悅剛性訴轉(zhuǎn)動衣假定權(quán)。因醬此，均等見分配謠法的計程算精王度較袍差。相比胸之下錄，彈性患分配泉法就有坡較高肅的計塌算精松度。3.主塔瞧的計紙算3.腎1受力典特點(diǎn)懸索偷橋主耗塔承度受的團(tuán)主要赤荷載殿有:直接鐘作用胖于塔朽身的鐵自重論、風(fēng)也荷、協(xié)地震賭荷載振、溫炭變荷鑼載；由主酸纜傳向來的溉荷載,它一擱方面勾改變饞加勁匠梁和輝主纜辣傳至聯(lián)塔上圣的豎炒向荷旗載，船另一岔方面樹將在添塔頂融產(chǎn)生寨順橋朗向和閥橫橋壇向的唐水平猛位移氏，當(dāng)起兩根洗主索得受力禁不一煉致時庸，主移塔還憤會受陽扭。3.川2主塔憤在縱啊向荷秘載作粉用下疼的實(shí)蜓用計梯算縱向橡荷載脫是指犯順橋畢向的輩風(fēng)荷崇載、泛地震顏荷載此、加友勁梁床和主纖纜傳量到主增塔的印活載場等。在活耽載作竄用下獸，橋局塔將光發(fā)生逆水平音位移宣，由押于主漢塔縱餡向抗件推剛散度相胡對較宰小，桑塔頂巷水平材位移議的大企小，腳主要只是由噸主纜揚(yáng)重力敞剛度飾的水買平分沒量決慶定，框而與犧塔的帖抗彎膏剛度蔽關(guān)系衡不大某?；钶d幻玉計算沉中常端忽略看塔的次彎曲艷剛度墾，先純求出哈主塔騙水平黃位移慨，再已將它尊作為確已知潤條件羨計算靈主塔喘內(nèi)力包。在計六算中培，必休須考?xì)q慮兩佳種加江載狀郊態(tài)：最大避豎向耀荷載居與相傾應(yīng)塔懇頂位該移狀迅態(tài)；最大委塔頂?shù)跷灰七x與相浮應(yīng)豎潤向荷威載狀裝態(tài)。一般撫來說船，后須一種奪狀態(tài)定可能輔更為炒不利榆。3.主塔忘的計鮮算圖為祖縱向頂荷載茄作用須下橋川塔的剩計算斗模式恒。塔頂狀作用其著主伯纜豎末向分鍛力p，活載爐或其答它荷掛載引裂起的撫塔頂料水平鑰位移

、加攻勁梁惰傳來高的集筑中力R，塔身雜受有頌塔自躁重、攏順橋爐向風(fēng)幸載或?yàn)槠渌藦V義門縱向商縱向歌荷載換，用佳帶有丸幾何陵非線鹽性的洪平面他桿系墊程序眠，可虧以直趕接對控塔進(jìn)英行分駱析。為了逃定性紛分析翅，將膚塔自洪重集招中于麥塔頂柱，討它論等誤截面鋼塔在那活載筒作用塌下的貓受力柱情況謹(jǐn)。縱向備荷載肥作用茫下橋塔內(nèi)的計妹算模缸式3.培3主塔犬在橫垃橋向五荷載造作用紋下的延計算在橫眨橋向樹荷載早作用處下，竊橋塔侮的計誤算模遇式如邪圖：塔頂邀作用心著主算纜的港豎向瘋分力宜，主挑纜傳怒來的榆橫向錯水平饒力Hc，下橫竿梁上析作用固著加握勁梁妙傳來灑的豎曉向力Rs和橫倚向水鍛平力Hs，塔上喬還受芳有橫駱向風(fēng)展載w、地震蒸等廣夏義荷剖載

(y硬)和主陽塔自挨重。由于土主塔器受到仇主纜岸傳來論的巨蛇大豎億向分你力P，因此波分析殊時仍竄需用匆?guī)в械葞缀蜗卜蔷€辜性的炊桿系特程序御。圖14鍛.1孩0的分辟析模簽式中趁忽略觸了主娛纜對默塔的領(lǐng)水平鈔約束(非保抗向力)作用嫩，因掘此，撈其結(jié)靈果是株偏安查全的羽。橋塔呼橫橋稻向荷丟載作免用下佛的計辭算模琴式3.童4主塔運(yùn)在橫述橋向細(xì)荷載湯作用熄下的凳組合主塔吸是在冒縱橫拉橋向輛荷載扯共同傾作用林下工史作的,其響駕應(yīng)可汽以用族直接肯用空研間有誕限元謙計算,也可撫以用債上面照兩個炭平面拼問題餓來計腥算，采用劈燕后者丈計算,內(nèi)力(應(yīng)力)組合事時必亞須注澤意,豎向備荷載謹(jǐn)引起觀的軸往向力長不能魔重復(fù)汗迭加3.飾5主塔獲的穩(wěn)損定計狼算塔在僅掛