斜拉桥理论分析计算.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *        * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1. 概述(续) 花色斜拉桥 西班牙Alamillo桥 捷克Marian桥 这两座斜拉桥都没有背索，其标新立异的不对称造型显示出刚劲、平衡和力度。但它违背了基本的受力原理，这种耗资巨大的造型艺术，人们评说不一。 无背索斜拉桥 1. 概述(续) 曲线斜拉桥 1. 概述(续) 大跨化 1999年建成的日本多多罗桥大桥，主跨达890米，是当今世界上最大跨度斜拉桥。 即将修建的中国苏通长江大桥和中国香港昂船舟大桥的主跨都将突破1000米大关。 1. 概述(续) 规划中的上海-崇明通道，斜拉桥主跨将达到730。 1. 概述(续) 1995年建成的主跨856米的法国Normandy混合梁斜拉桥，采用许多新技术，将斜拉桥跨进推进42%。Normandy大桥的建成充分展示了斜拉桥的巨大潜力，使斜拉桥进入以前悬索桥独占的跨径领域。 1. 概述(续) 1999年5月1日，位于日本Nishi-Seto高速公路上的Tatara斜拉桥建成，其主跨长达890米，超过了1995年建成的主跨为856米的法国Normandy斜拉桥，成为当今世界上主跨最大的斜拉桥。 1. 概述 我国的斜拉桥设计建造技术已跨入世界先进行列：建成的上海杨浦大桥，跨度达602米，是世界瞩目的叠合梁斜拉桥。随着一系列跨海通道被列入议事日程，已经开始建造跨径超过1000米的斜拉桥。 斜拉桥是塔、梁、拉索三种基本构件组成的缆索承重结构体系，结构表现为柔性的受力特性。 斜拉桥的设计计算要根据其结构形式、设计阶段和计算要求来选用相应的力学模式和计算理论。 1. 概述(续) 计算模式是设计计算的关键。 在概念设计阶段，主要研究结构的设计参数，以求获得理想的结构布置，因此，对结构内力精度要求不高，可以采用平面杆系模式； 在技术设计阶段，若仅仅计算恒、活载作用下结构的内力，仍可选用平面杆系模式，此时活载的空间效应用横向分布系数或偏载系数来表达； 1. 概述(续) 计算模式是设计计算的关键。 若要计算空间荷载(风载、地震荷载、局部温差等)作用下的静力响应时，一般选用空间杆系模式，如图13.1(a)所示。选用这种模式，要特别注意实际结构与计算模式间的刚度等效性； 若要计算全桥构件的应力分布特性，可选用空间板壳、块体和梁单元的组合模式，如图13.1(b)所示。选用这类模式须特别注意不同单元结合部的节点位移协调性。 a) 空间杆系模式 b) 块、壳、梁组合模式 图13-1 斜张桥计算模式  1. 概述(续) 计算模式是设计计算的关键。 为了研究斜拉桥结构中特殊部件(如斜拉索锚索区、塔梁固结区)的应力集中现象，可进行局部应力有限元分析。根据圣维南原理，将特殊构件从整体结构中取出，细分结构网格，将整体结构在分离断面处的内力、位移作为被分析子结构的边界条件进行二次分析。 总之，选取力学模式要力求简单、合理，并能抓住主要矛盾。  1. 概述(续) 计算理论的选用也是十分重要的。 大跨径斜拉桥是柔性结构体系，非线性影响较为突出。非线性主要体现在材料和几何非线性两个方面。 在概念设计阶段，主要研究成桥状态下宏观的力学响应特征，此时结构刚度较大，因此，计算可采用计入徐变、收缩的准非线性分析理论，对特大跨径柔性斜拉桥也可按线性二阶理论进行分析。 在技术设计阶段，中等跨径的斜拉桥恒载分析仍以准非线性分析理论为主。超大跨径斜拉桥一般都要按有限位移理论进行验算。 用有限位移理论计算的结果已自动计入了偏心受压构件的偏心增大系数，设计中不应重复计入。  1. 概述(续) 斜拉桥要经历一个分阶段施工的过程。施工分析的最终结果就是斜拉桥成桥时的理论受力状态。 结构在施工过程中刚度远比成桥状态为小，几何非线性突出; 结构的荷载(自重、施工机具、预应力等)是在施工过程中逐级施加的; 每一施工阶段都可能伴随结构构形变化；构件材料的徐变、收缩；边界约束增减；预应力张拉和体系转换。后期结构的受力状态和力学性能与前期结构有着密切联系 因此，施工阶段的结构分析一般采用有限位移理论。  1. 概述(续) 斜拉桥的设计自由度很大。可以通过斜拉索力的调整来改变结构的受力分配，优化结构的受力。合理确定成桥索力是斜拉桥结构分析中一项十分重要的工作。 斜拉桥的静力计算可归结为图13.2所示的流程。本章采用杆系结构模式，根据斜拉