关于大跨度钢斜拉桥极限承载力特性地研究.pdfVIP

SBN7～5608-1983-4／TU-286 第十三届全国桥粱学术会议论文寨 U》幸乇 1998．II．16～19上海 《j盘4| 关于大跨度钢斜拉桥极限承载力特性的研究 YAMAGUCHI 谢旭Hiroki 黄剑源 埒玉大学 宁波大学 【擅耍】斜拉桥随着跨度的增大，主集及塔断内产生的轴向压缩力也同时随之增加，精确地评价它的极限穗定强 度．已成了建立长大斜拉轿合理设计方法的重要课题之一．通常．长大斜拉桥的几何非线性性状并不显著，结构 破坏主要是由于轴力作用下断面内太范圈塑性域开晨所囊，作为合理的结构极限强度分析方法，应当考虑塑性 墙开晨过程的髟响．本文中，作者以主片度600m的铜斜拉轿为倒．用3维弹塑性大变位解析方法，对长大斜拉桥 的极限穗定特性进行了考寨和分析．培果表明，主辟度6GOre的锕斟拉析具宥足够的安全景教以确保结构奠定强 度，在工程设计耐．对这一等级跨度的锕斜拉矫，失穗强度一般不成会控制主集断面选定的主要因素． 关键词斜拉桥极限承载力 一、前 言 近几年来，斜拉桥的最大跨度多次被创新，特别是最近即将完成的日本多多罗(Tatara) 大桥及前些年亦已建成通车的法国Nomandi大桥，其跨度达到了原来一般认为吊桥所适用 的范围，斜拉桥的适用范围及其长大斜拉桥的经济性和安全性已成为国内外桥梁工作者关 心的课题．迄今，不少桥粱结构研究者指出斜拉桥的适用跨度可达1400～1800m，然而，长大 斜拉桥由于斜索张力的水平成分作用，在塔附近的断面所产生的轴力随着跨度而增大，正确 计算由这一压缩轴力所导致的结梅失稳强度，对评估大跨度斜拉桥的经济性和安全性具有 重要的意义，但目前国内外对斜拉桥结构失稳强度的认识尚不充分，有许多不明之处有待深 入分析和研究，所提出的斜拉桥适用跨度范围，仍有不少可讨论的余地． 合理的结构稳定强度设计方法，是至今仍未得到很好解决的课题，用基于单一压缩构件 的强度曲线来推测斜拉桥那样复杂结构的稳定强度未必妥当，这是因为．除主粱断面形式与 通常的柱断面相差较大外，一个合理的有效长度计算法是目前尚未解决的难题。为了合理评 价长大斜拉桥的面内和面外结构稳定强度特性，近年来作者以数值解析法为主，对主跨超过 1000m斜拉桥进行一连的研究““”“”1，根据这些研究结果表明，长大斜拉桥由于密林索体系 在桥面内的弹性约束作用，当在侧跨内适当设置中间支承时，结构的几何非线性影响并不显 著，它的极限破坏主要是由于大轴力作用下断面内广范围的塑性或开展所致，按弹性理论不 能精确地评估大跨度斜拉桥的极限强度，因此，同时考虑几何及材料非线性影响的弹塑性大 变位解析方法，在目前可以认为是预测长大斜拉桥极限强度较为合理的手段，但是，尽管计 算技术已得到迅速的发展，由于种种的制限，考虑塑性域开展影响的长大斜拉桥极限强度特 性，迄今并未得到充分的认识，因此，在设计法尚未明确的今天，通过多种途径对它进行力学 分析和考察，对认识长大斜拉桥的极限承载力特性和建立合理的设计方法，是有益的课题． 211 本文中，作者对独自开发的斜拉桥极限强度解析程序进行概要说明后，以主跨度为600 m的斜拉桥方案为例，讨论长大斜拉桥结构的稳定特性． 二、解析方法和长大斜拉桥解析模型 图1为斜拉桥极限强度解析程序的框图，其计算理论及精度的验证已在文献[3]～[6] 中作了详细记述，这里因篇幅所限．将不再重复，下面仅对本程序的特征和本文计算时所采 取的一些特殊之处进行说明． 1．本程序中，计算过程主 要分完全系(即初期状态)计算 和结构承载能力计算两部分。在 丽霜露孺编嫠葛戳璺塑鳖 合理算出结构完成系的应力状 -i菇i鬲l孤面i面厘ii互生业!塑堑!堕出生 态后，按弹塑性大变位解析理 论，计算结构的承载能力特性。 』 !塑絮设系帕竺立垄盟三 2．索的断面积由设计安全 ——厂