斜拉桥成桥合理索力确定的综合方法

摘要

斜拉桥是一种高次超静定的复杂结构,上部结构是由索塔、拉索和主梁三部分组成的,其拉索只承受拉力,索塔和主梁为承受压力为主的压弯构件.但斜拉索的拉力对结构体系的内力分布有很大的影响,也就是拉力直接影响着主梁与索塔的材料用量.同时斜拉桥的施工一般是采用悬臂浇注法或悬臂拼装法,而且在斜拉桥的施工中必然存在各种误差,其中最主要的就是斜拉索索力的误差,目前最常用的方法是通过调整斜拉索的索力来使误差保持在规定的允许范围内.随着跨径的增大和柔索的采用,斜拉索索力对梁体的内力影响越来越显著,已成为控制全桥受力的关键.如何合理地确定索力,使斜拉桥处于合理地受力状态下,己成为斜拉桥设计中的关键问题.关于如何确定斜拉桥的成桥合理索力,国内外许多学者已总结出很多方法,但这些方法各有其侧重点和局限性.该文对确定斜拉桥成桥合理索力的几种方法进行了初步的分析与研究,在此基础上提出了一种采用刚性支承连续梁法和最小弯曲能量法来确定合理索力的综合方法.通过理论分析和实例计算,该文得出了以下结论:1)该文在杆单元中用等效弹性模量来考虑斜拉索的垂度,考虑梁和塔中的梁、柱效应以及修正几何刚度矩阵是合理的、有效的.2)合理成桥索力计算实质是斜拉桥恒载受力状态的优化计算.要想得到理想的结果,不但取决与计算方法、计算过程,结构设计本身也要合理,即结构的尺寸、形状、材料特性等参数必须满足一定的条件.3)希望的成桥目标不同,确定斜拉桥成桥状态下合理索力的方法会有所不同,单一使用某种方法确定斜拉桥的成桥状态下的合理索力,不可避免地存在缺点和不足.有些方法还会因为无法合理地选取控制条件而得不出最终的合理结果.实例证明该文所采用的方法是一种简捷、有效的合理成桥索力计算方法.4)由于斜拉桥合理的成桥状态是一个相对的概念,所以该文介绍的方法是以斜拉桥主梁和索塔的弯曲应变能最小为目标,同时也兼顾了主梁和索塔的受力合理和索力的均匀.5)用综合方法确定斜拉桥成桥状态下合理索力可以避免单一使用某种方法的局限性.

目录

文摘

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第1章引言

1.1斜拉桥的发展及结构特点

1.2斜拉桥合理成桥状态的研究现状

1.3问题的提出

1.4本文的主要工作

第2章斜拉桥成桥合理索力确定的常用方法及其比较

2.1成桥合理索力计算方法的分类

2.2斜拉桥成桥合理索力常用的计算方法

2.2.1刚性支承连续梁法

2.2.2最小弯曲应变能法

2.2.3力的平衡法

2.2.4自动调索法

2.2.5构形迭代法

2.2.6影响矩阵法

2.3成桥合理索力确定方法的比较

第3章斜拉桥成桥合理索力确定的综合方法

3.1成桥索力优化的综合性目标

3.1.1索力优化的基本概念

3.1.2斜拉桥索力优化方法的发展现状

3.2成桥合理索力确定原则的探讨

3.3成桥合理索力确定的综合方法

3.4几何非线性问题的处理

第4章算例

4.1工程背景

4.2计算模型的建立

4.3计算中通用有限元程序对几何非线性问题的处理

4.4合理成桥索力的计算

第5章结论

参考文献

致 谢