懸索橋設計要求及力學特點

懸索橋設計要求及力學特點第一節(jié)概述懸索橋是跨越能力最強的橋型之一，其雛形三千多年前已在我國出現(xiàn)。十九世紀未，懸索橋跨徑突破300米，當時的遇到的問題是活載撓度過大，曾通過增大加勁梁剛度來解決這一問題，主梁高跨比用到1/40左右。1888年撓度理論誕生，使人們對懸索橋結(jié)構(gòu)的力學特性有了新的認識。進入二十世紀后,由于材料(高強鋼絲)、施工方法（AS法（空中編纜法）和PWS法）和計算理論的發(fā)展，使懸索橋進入了一個朝低高度主梁、高強度材料和大跨徑方向發(fā)展的階段。第一節(jié)概述早期，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”；現(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運而生。總之，應用有限位移理論的矩陣位移法，可綜合考慮體系節(jié)點位移影響、軸力效應，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。第一節(jié)概述懸索橋成橋狀態(tài)的確定

小跨徑懸索橋：確定橋成狀態(tài)采用拋物線法。(由于主纜自重輕，成橋態(tài)主纜近似呈拋物線形)。大跨徑懸索橋：主纜線型呈多段懸鏈線組成的索多邊形，計算主纜線型主要有非線性循環(huán)迭代法和基于成橋狀態(tài)的反算法。精確合理地確定懸索橋成橋內(nèi)力狀態(tài)與構(gòu)形；合理確定懸索橋施工階段的受力狀態(tài)與構(gòu)形，以期在成橋時滿足設計要求；精確分析懸索橋在活載及其它附加荷載作用下的靜力響應；。懸索橋的設計計算也要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式、不同的設計階段、不同的計算內(nèi)容和要求來選用不同的力學模式和計算理論。

設計懸索橋時,以下幾點是十分重要的第二節(jié)結(jié)構(gòu)體系1、受力體系主要承重構(gòu)件主纜塔錨碇其它構(gòu)件加勁梁主索鞍散索鞍吊桿1）組成2）傳力路徑主纜是主要受力構(gòu)件，由高強鋼絲制備。主纜兩端被龐大的錨錠固定在地基上，中間被橋塔撐起，高懸于空中。主纜、錨錠、橋塔是懸索橋的受力主體。加勁梁承受橋面系自重、交通活載，通過吊索傳遞給主纜。CableUs上e昌th拴e強te慘ns雷io坦n案of膝c轟ab扇le辨s御to醬h鵲ol國d去up干a征l菠oa畢d.A農(nóng)hu胖ma教n往su頂sp環(huán)en耐si喊on雖b呈ri泊dg吵e力學膛特點必：索－山梁索的帶豎向愛反力政與簡碌支梁勞相同.索不觸承受雷彎矩馳，即例索中M＝0，只昂有軸昂力，透全截返面受習拉，頑這較贈之梁鳴以受貞彎為啟主，姑能更僚有效勺地發(fā)牙揮截謹面全表體材濱料的輩承載落能力配。在豎標直荷騾載作辦用下猜，索譽會產(chǎn)泄生水毒平反彼力，艇而簡歇支梁扯中沒碑有水萍平反傭力的森存在煮。換撥言之甩，在努豎向核荷載嚴作用烤下，剝梁只丸要求爪有豎脾向支割承，壯而索洽除豎臣向支美承外及，兩嬌端還恐必須羞有水治平向厘的支佳承。索－慘拱索與標拱一肉樣都小是曲制線形壘結(jié)構(gòu)矢跨窗比是欠一個澡重要溪指標曉。當掩矢高f為零射時，泉支點治水平蟲力將長達到尸無窮晝大，濕因此慶直索短與直創(chuàng)拱是美不能腥承擔救豎向顯荷載吹的，沾必須掀曲線呈型。旗梁的欲彎矩昌與彎殃曲形訓狀無評關(guān)。索與善拱都想存在趴著幾咬何非養(yǎng)線性忘問題免，對躁于拱含來說猶，主鞭要是隆穩(wěn)定蔬問題幣（P－效染應）黑，而焰索是輝幾何孕大變蒸形問及題。索和漸拱的莖剛度夾問題奴都很祖重要都，拱妻的剛勞度要促比索胃大許拘多，繩對于哲拱來朵說，唯足夠鏟的剛乓度主刊要保妖證其跌不失椅穩(wěn)破仙壞；腸對于錄索來軍說，裂足夠鋸的剛但度主毯要是顧為了辱保證穩(wěn)其變緒形不悄要太付大和威有足邀夠的慚動力牽穩(wěn)定可性。3）重舍力剛庭度巨大嶄的恒排載提熔供了公剛度熄。原殘本柔煎性的露主纜準應承副受巨壩大的候自重遞，軸肆力恒昨載產(chǎn)挨生的鼠初應鼓力剛能度，影能抵母抗較抽小的仇活載葬產(chǎn)生竊的變匙形，辰該剛顏度成俯為重力協(xié)剛度橋梁回結(jié)構(gòu)由剛度嗽由活淡載作惑用下躁的撓努度來虛衡量催。在摔活載涉作用泰下，濱索要絮達到惱新的評平衡精位置獵和索件力狀運態(tài)，釋恒載跳索力流越大坐，活遲載索椒力、姿變形娘增量乖就小并，因馬此，胸懸索領(lǐng)橋的嘩剛度致由初勁始懸省索拉痰力及偵形狀膽決定僚，被首稱為重力抱剛度。由羅蔑勃林眠在美怪國華蠅盛頓待橋設持計時否提出碰，用壺于對閣撓度匠理論至的局慌部修哈訂。恒載緊遠大齊于活稠載1、重輩力剛察度—拉索第自重耕引起2、彈霜性剛緣瑞度—拉索垂彈性掠伸長3、等窄效剛辨度—合并惑后第三宏節(jié)濃計算再理論1）重告力剛養(yǎng)度2）加飾勁梁撓在豎蜂向荷騎載作浩用下佳的近賭似分星析懸索唱橋加右勁梁融先鉸死接后炕固結(jié)稅的施照工特耕點，選決定雹加勁咳梁在巴一期搖恒載誦作用航下沒靜有整俘體彎陰矩加勁撫梁豎厘向荷炸載主從要指狹二期稈恒載愚和活亮載等假定:忽略誰梁體惑剪切盒變形蕉、吊類桿的啄伸縮載和傾析斜變縮慧形對伶結(jié)構(gòu)談受力慨的影級響，撕將離濟散的貞吊桿辛簡化仁為一鉆連續(xù)賠膜。急微小昏索段滴的平余衡方埋程為儲：在成惑橋后思豎向恐荷載p(顏x)作用昨下，畏荷載蒸集度株由q變?yōu)閝p，外陸力作灘用下材主纜蔬和加級勁梁濤產(chǎn)生劑撓度

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)，主甩纜水況平拉茄力Hq變?yōu)?Hp+Hq)，有獅：(2領(lǐng))以加伙勁梁炸為研得究對新象，忙在p(料x)作用伯下加非勁梁雷上的貫豎向敘荷載役為：q(標x)昂=p槳(x鈴)+喘q－qp加勁虛梁的秧彈性騾方程格為：設EI為常干數(shù)，尖將(1繪)代入(2凈)整理金得：撓度伴理論籍基本誦微分危方程(1質(zhì))討論：由于Hp是p(克x)的函姿數(shù)，冶因此質(zhì)這一復微分明方程躲是非傍線性桶的。辦此外許，方尸程中Hq、Hp和

均為舊未知俊，求星解時簽還需葵要一診個補僻充方欠程。利用唯全橋康主纜仍長度頸變化責的水違平投疤影為惡零這切一邊嗓界條溪件：或3）線謙性撓莖度理蠶論恒載慕遠大醬于活襪載，怕只考書慮恒凳載索雞力產(chǎn)眨生的煌重力編剛度訪，形重成線名性撓層度理飼論。線性糖疊加恰，影蓄響線被加載暫。應該對指出酸：線憲性撓享度理缺論忽樣略了頸豎向途荷載蜻本身擱引起端的主料纜水啟平力吼對加臥勁梁惑受力自的影胳響，猛這將逝使計米算結(jié)公果絕肺對值客增大譯。因誕而，簡用于皆設計勝加勁勵梁是掩偏安謠全的拋。4）等妥代梁崖法式(1遙4-焰32宮)與線看性撓非度理而論的徑平衡堤微分蜻方程穗完全出一致錦?？珊蛞姡賾宜魍邩蚓€向性撓蒙度理極論可集以用嫁等效劈燕梁來揀進行肝計算鏈，這陪種方目法稱狠為等惠代梁棚法。應該漸指出源：線鹽性撓眼度理稱論忽尼略了駁豎向艷荷載讓本身欄引起粥的主萄纜水產(chǎn)平力暗對加產(chǎn)勁梁獻受力巴的影寺