悬索桥成桥主缆线形计算的解析法.pdfVIP

悬索桥成桥主缆线形计算的解析法 俞 蕾 ，王 雷 (1．安徽交通职业技术学院 土木工程系，安徽 合肥 230051；2长沙理工大学 桥梁与结构工程学院，湖南 长沙 410076) 摘 要 ：介绍 了主缆线形计算的分段悬链线理论 ，在此基础上分析 了悬索桥成桥主缆线形计 算解析法的基本原理及具体算例。 关键词 ：桥梁；悬索桥 ；分段悬链线；主缆线形 ：解析法 中图分类号 ：U448．25 文献标识码 ：A 文章编号 ：1671—2668(2005)04—0107—03 悬索桥结构设计 、施工计算的最终 目的是高精 1．1 沿索均布荷载作用下的单索段分析 度地达到设计所要求 的成桥状态。一般说来 ，成桥 假定悬索桥在两吊点之间的主缆索段的 自重恒 主缆线形的计算结果将影响后续施工阶段 的计算， 载在主缆变形前沿索段 曲线均匀分布 ，此时索段 曲 如后续施工计算 中主缆无应力长度等参数取自成桥 线呈悬链线，按上述基本假定 ，其变形满足线性的应 计算 ，精确计算成桥主缆线形具有十分重要的意义。 力应变关系。 成桥状态要求达到的线形状态为主缆的理论顶 如图2所示 ，柔性索段 AB沿索 自重均布荷载为 点和锚固点在设计指定 的位置、主跨主缆满足设计 硼，弹性模量为E，横截面面积为A，索段跨度为 z，高 的矢跨 比、加劲梁线形处于设计位置。 差为 h，索段的无应力索长为 S。，变形后的有应力索 长为 s。索段 A 端的水平分力为 H ，竖 向分力为 1 主缆线形计算的分段悬链线理论 ， 切向张力为 Ti；B端水平分力为 ，竖向分力为 为了获得高精度 的计算结果 ，有必要考虑荷载 ， 切向张力为 T，。索段上任意一点 P在索段变形 的实际分布情况计算悬索桥的主缆线形。悬索桥主 前的无应力索长轮廓线上的拉格 朗 日坐标为 s(直角 缆所承受的荷载一般有 2种 ：一是吊索 间弧长均匀 坐标系和拉氏坐标系的原点均设在索段的左端 A)； 分布的主缆 自重，包括缠丝等附加重量 ；二是由吊索 在 自重作用下，该点移动到直角坐标 (z，)和索段有 所传递 的集中荷载 (索夹 、吊索及锚具等 自重和通过 应力索长轮廓线上的拉格朗 日坐标 P： 吊索传递的加劲梁恒载等)及施工临时集中荷载 (如 吊机等)。因此 ，悬索桥的主缆受力图式可简化为沿 弧长分布的均布荷载 硼 和 吊索处的集 中荷载 F、 Q 的柔性索 (见图 1)，则主缆的计算可转化为求这 种索结构的线形及内力问题 。 图2 沿索均布荷载作用下的索段 图l 主缆受力简化 图式 令一H =HJ=H、V=V ，取 AP段分析 ，假定 对于这种索结构的基本假定如下 ：① 索是理想 T为P点切向张力，由∑X：0，得： 柔性 的，既不能受压也不能受弯 ；② 索 的本构关系 Tdp = H (1) 符合胡克定律 ；③ 计算时忽略主缆横截面面积在外 荷载作用下的微小变化 。 由∑Y=0，得： v一伽 +T掣 ：0 QS 由d=(云+ 可得： T = 叫一 V (2) d