高等桥梁结构理论悬索桥课程设计.doc

高等桥梁结构理论学生姓名学 生学号学 院名称土木工程学院指 导老师题目: 一双塔单跨悬索桥跨径 l =1000m ,矢跨比 n=1/10 ,边跨 l 1= 350m , C =105m ,两条缆的钢丝总面积为 A = 2 ,缆的弹性模量 E = ×10 5 MPa , 每延米缆的重量为 53kN , 鞍座半径为 R=6m. 加劲梁及吊索等的合计每延米恒重为 150kN ,二期恒载 60kN/m 。一、试用分段悬链线法计算: 1、成桥状态主缆水平力、缆的最大应力和缆的总长度,边跨缆的跨中垂度。 2、缆的无应力下料长度(计入鞍座长度修正)。 3、假定主跨共 10个吊杆(x1=50m, x2=150m, ……),每个吊杆力 15000kN ,加劲梁分 5段安装(每段 2个吊杆),试计算每段梁安装后预偏量的回顶值,并计算和绘出届时索形(画在同一坐标系中)。 4、计算吊杆点的坐标(不计吊杆重)。 5、计算结果填表: 各工况参数计算表 6、写一段总结和体会。一、悬链线理论工况塔顶预偏量/m 主跨跨中垂度/m 边跨跨中垂度/m 主缆水平力/kN 主缆最大应力/MPa 3#索夹坐标/m 空缆挂1#梁后挂2#梁后挂3#梁后挂 4#梁后挂 5#梁后成桥 (250, ) 、成桥状态主缆水平力、缆的最大应力和缆的总长度,边跨缆的跨中垂度。悬索桥成桥状态,对于主缆而言,所受荷载为沿弧长均布的主缆自重(包括缠丝及防护)及通过吊索传递的局部荷载,后一部分近似作为集中荷载处理,悬索桥的主缆受力可以简化为承受沿弧长均布的均布荷载 q 加吊索处作用吊杆集中力 P的柔性索。局部坐标系下,满足边界条件的索曲线方程为: ( ) [ (2 / )] i i i i i i i H y x ch ch x l q ? ??? ? ?( 1) 其中 1/ [ ] 2 i i i i i iii c l sh shqlH ?? ????? ??本桥中吊索将主跨主缆划分为 11 段,每一段的主缆曲线方程由式(1) 确定, 除此之外还应满足力平衡方程和变形相容方程: ① 1110 ic??②,主跨任意点通过给定点,即跨中满足矢跨比为 1/10 ; ③,由于主塔塔顶无偏位,边跨水平力等于主跨水平力; ④,各局部坐标原点满足力平衡条件: 1 0 1 1 i i x l x i i i dy dy H H P dx dx ?? ???? ?(2) 建立迭代计算过程,通过二分法逼近求解,计算步骤如下: ①,计算主缆索力水平分量 0H 的迭代区间?? 01 02 H H , ,?? 0 01 02 H H H / 2 ? ?; ②,假定左支座处竖向力 0V 的迭代区间?? 01 02 V V , ,?? 0 01 02 V V V / 2 ? ?, 由式( 2)得 0 1 0 H sh V ??,得到 1?和 1?,以及: 0 1 1 1 1 [ (2 )] H c ch ch q ? ??? ??, 1 1 1 0 0 1 1 1 (2 ) x l dy H H sh dx ? ???? ?③,由公式(2) 得到下一段的 2 2 ? ?、等,依此循环可求得以及 2 3 c c 、、……; ④,求 11i? 1c ,若满足误差限则下步计算否则重复②~④,直至满足条件; ⑤,检验跨中垂度,若不满足则重复①~⑤, ⑥,计算各索段长度,无应力长度,各点的索曲线坐标。计算得到主缆水平分力以后便可进一步算出悬链线索的形状长度和无应力长度。形状长度: 11qH S= [sh( )+sh ] q LH ? ??(3) 无应力长度: 2( 2 ) 2( 2 ) 2 2 0 1 1 1 1 S =S S=S [ ( )] 2 8 H q L H e e e e EAq ?