斜拉桥的计算.ppt

斜拉桥的计算
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第一节 结构分析计算图式
斜拉桥是高次超静定结构，常规分析可采用平面杆系有限元法，即基于小位移的直接刚度矩阵法。
有限元分析首先是建立计算模型，对整体结构划分单元和结点，形成结构离散图，研究各斜拉桥的计算
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第一节 结构分析计算图式
斜拉桥是高次超静定结构，常规分析可采用平面杆系有限元法，即基于小位移的直接刚度矩阵法。
有限元分析首先是建立计算模型，对整体结构划分单元和结点，形成结构离散图，研究各单元的性质，并用合适的单元模型进行模拟。
对于柔性拉索，可用拉压杆单元进行模拟，同时按后面介绍的等效弹性模量方法考虑斜索的垂度影响，对于梁和塔单元，则用梁单元进行模拟。
斜拉桥与其它超静定桥梁一样，它的最终恒载受力状态与施工过程密切相关，因此结构分析必须准确模拟和修正施工过程。
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图1 斜拉桥结构分析离散图
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双塔斜拉桥与多塔斜拉桥的受力特点
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计算方法概述
分析方法
一般简化为平面结构，采用杆系有限元计算
直接采用空间杆系有限元方法
考虑因素
几何非线性
中小跨度
索的垂度效应
P－效应
大跨度：大变形理论
收缩、徐变、温度等引起的变形和内力重分布
锚下局部应力计算:先进行整体分析，然后按圣维南假
定，取出局部进行局部应力分析
施工过程计算非常重要
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第二节 斜拉索的垂度效应计算
一、等效弹性模量
斜拉桥的拉索一般采用柔性索，斜索在自重的作用下会产生一定的垂度，这一垂度的大小与索力有关，垂度与索力呈非线性关系。斜索张拉时，索的伸长量包括弹性伸长以及克服垂度所带来的伸长，为方便计算，可以用等效弹性模量的方法，在弹性伸长公式中计入垂度的影响。
等效弹性模量常用Ernst公式，推导如下：
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图2 斜拉索的受力图示
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斜拉索等效弹模与斜索水平投影长的关系
图3
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二、斜拉索两端倾角修正
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第三节 索力的初拟和调整
恒载平衡法索力初拟
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2）可行域法调索计算
a、拉应力控制条件
主梁截面上、下缘在恒载和活载共同作用下的上下缘最大拉应力
（上缘）
（下缘）
b、压应力控制条件
主梁截面上下缘在恒载和活载组合作用下的上下缘最大压应力
（上缘）
（下缘）
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2）可行域法调索计算
Md是通过调索预期达到的恒载弯矩
c、主梁恒载弯矩的可行域
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武汉理工大学交通学院 胡志坚
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2）可行域法调索计算
c、主梁恒载弯矩的可行域
（控制恒载正弯矩）
（控制恒载负弯矩)
则主梁恒载弯矩可行域为：
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2）可行域法调索计算
d、恒载弯矩计算的影响矩阵法
（1）按恒载平衡法初拟索力
（2）依据主梁安装程序和各初拟索力，计算各控
制截面恒载的内力 、 和可变作用应力 、
（3）按应力控制条件，计算各控制截面的恒载弯矩可行域
（4）将各控制截面当前恒载弯矩与弯矩可行域中值的差值作为索力
调整的弯矩增量目标
（5）计算斜拉索恒载弯矩影响系数。
张拉j号索时i截面所产生的弯矩Mij与张拉力Tj之比，称之为拉索j对截面i的弯矩影响系数
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d、恒载弯矩计算的影响矩阵法
（6）建立索力增量影响矩阵
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谢谢
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