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悬索桥的成桥阶段和施工阶段分析 目 录 TOC \p \h \z \t 1? ??,1,2? ??,2 概 要 1 桥梁基本数据 / 2 建立成桥阶段模型 3 建立结构模型 / 3 设定建模环境 / 4 定义构件材料 / 5 定义截面特性值 / 6 初始平衡状态分析 / 8 输入边界条件 / 21 输入加劲梁质量数据 / 25 输入特征值分析数据 / 27 输入静力荷载 / 28 运行结构分析(成桥阶段分析) 30 查看成桥阶段分析结果 31 静力分析结果 / 31 特征值分析结果 / 37 建立各施工阶段分析模型 41 设定建模环境 / 42 定义施工阶段名称 / 44 指定结构群 / 45 指定边界群 / 53 定义各施工阶段荷载和荷载群 / 63 定义施工阶段 / 66 输入各施工阶段分析数据 / 71 运行结构分析(施工阶段分析) 71 查看各施工阶段分析结果 72 查看变形形状 / 72 查看弯矩 / 76 查看输出文件 / 77 使用变形形状动画 / 79 悬索桥的成桥阶段和施工阶段分析 PAGE 79 概 要 悬索桥是由主缆、索鞍、加劲梁、吊杆、塔墩、锚碇等主要构件组成的较柔性的结构形式，广泛应用于大跨度桥梁中。 悬索桥的结构分析主要分为成桥阶段分析和施工阶段分析两部分。 成桥阶段分析是指在所有工程竣工后，即在成桥状态下分析桥梁的静力和和动力反应。悬索桥在成桥状态下处于结构自重平衡状态，又称为悬索桥的初始平衡状态，计算初始平衡状态下主缆的坐标和张力称为初始平衡状态分析。成桥阶段分析包括初始平衡状态分析以及在其它外力作用下的结构效应分析。 悬索桥在施工阶段具有很明显的非线性反应，但在给主缆以及吊杆施加了足够的张力的成桥阶段，其它荷载(车辆荷载、风荷载等)作用下的结构效应显示为线性。所以可以将初始平衡状态下的主缆和吊杆的张力转换为几何刚度，对于其它静力荷载可以做线性化的分析。将初始平衡状态下构件的内力转换为几何刚度后做线性化分析的方法称为线性化有限位移法。因为线性化有限位移法在成桥阶段分析中具有足够精确的解，所以在成桥阶段分析中采用线性化有限位移法。 为了确认施工时的安全性以及施工时临设的设计，需要对各施工阶段做施工阶段分析。 因为在各施工阶段结构的位移很大，所以要对各施工阶段使用大位移理论(几何非线性理论)建立针对变形后的平衡方程组。悬索桥的施工阶段分析是从成桥阶段采用逆施工顺序(或称倒退循环)进行的。 本例题桥梁为它承重式悬索桥，在本章节中将详细介绍成桥阶段和施工阶段的建模方法和确认结果方法。 高级应用例题 悬索桥的成桥阶段和施工阶段分析 PAGE 78 图1 分析模型 桥梁基本数据 如图1为桥长650m的它承重式悬索桥，详细的桥梁基本数据参见图2。 桥梁跨度组成 桥梁跨度组成 : L = 125.0 + 400.0 + 125.0 = 650 m 桥 梁 宽 度 : B = 11.0 m 1% 抛物线坡形40.08 m2 % 直线坡形 (纵向)33.8 m2 % 直线坡形20.72 m 1% 抛物线坡形 40.08 m 2 % 直线坡形 (纵向) 33.8 m 2 % 直线坡形 20.72 m 10@12.5 = 125 m32@12.5 = 400 m10@12.5 = 125 m 10@12.5 = 125 m 32@12.5 = 400 m 10@12.5 = 125 m XZ X Z 图2 纵向立面图 建立成桥阶段模型 建立结构模型 本例题中建立悬索桥模型的步骤是首先建立成桥阶段模型，然后做成桥阶段分析，最后使用其它名称做施工阶段分析。 建立悬索桥成桥阶段模型的详细步骤如下。 定义材料以及截面特性值 初始平衡状态分析 为生成索塔水平杆件分割索塔构件 连接索塔和加劲梁 修改加劲梁位置 复制主缆、吊杆和索塔 生成索塔水平构件 刚性连接加劲梁和吊杆 输入边界条件 输入中间跨跨中支撑 输入质量数据 (加劲梁的回转质量) 输入特征值分析数据 输入静力荷载 设定建模环境 打开新项目( 新项目)，以‘Suspension.mcb’文件名保存( 保存)文件，指定单位体系。 文件 / 新项目 文件 / 保存 (Suspension) 工具 / 单位体系 长度 m ; 力 tonf ? 图3 设定单位体系 本例题将做三维空间分析，程序自动将自重转换为节点质量。 模型 / 结构类型 结构类型 3-D 将模型重量转换为质量 转换方向 X, Y, Z 重力加速度 (9.806