第四章斜拉桥结构的检(康).doc

第四章斜拉桥结构的检算

,应先通过测试获得准确的桥梁几何形态参数与索力的实际大小等(指恒载作用下),从而了解结构的受力、变形状态,作为实桥检算的基础。
,计算出各部构件的受力状态作为初始受力状态,然后再进行活载作用下的内力计算。
、活载作用下的内力和变形,可选用平面杆系模式,活载的空间效应可用横向分布或偏载系数来表达。
(风载、地震力、车辆荷载等)作用下的响应时,应选取用空间杆系模式,并注意实际结构与计算模式间的刚度等效性。
,宜选用空间板壳、块体和梁单元的组合模式,但要特别注意不同单元结合面的节点位移协调性。
(如斜拉索锚固区、塔梁固结区),应进行局部应力有限元分析,将特殊构件从整体结构中取出,细分结构网格,再将整体结构在分离断面处的内力、位移作为被分析子结构的边界条件进行二次分析。
,应进行斜拉桥的稳定性检算。斜拉桥的梁、塔在外荷载作用下,处于压弯状态,随着外荷载增大,梁、塔压力增大到一定值时,斜拉桥可能产生平面内的压弯失稳或平面外的弯、扭失稳。外荷载作用下的失稳准确分析可以用非线性有限元来计算,而风荷载作用下的横向稳定问题还必须考虑结构变形和风力攻角的函数关系。
、活载作用下的内力、变形分析以准非线性分析理论为基础;超大跨径斜拉桥应按有限位移理论进行计算。
斜拉桥检算时的内力组合可参照设计规范进行。

检算荷载一般应按《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-85)的规定取用。对近期承重有较大变化(汽车与人群、平板车、履带车)的桥梁,可按照交通部颁布的《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)的荷载等级进行检算。
当桥梁需要临时通过特殊车辆荷载,且其产生的荷载效应大于该桥近期要求达到的标准荷载等级的荷载效应时,可按特殊车辆的载重要求直接进行检算。
对结构重力,可根据实际调查的结构重力变异情况,对原设计结构重力进行必要的调整与修正。
对预加应力,应根据对其锚固、压浆、漏张、断丝或滑丝等的检测情况,结合桥梁结构表面开裂和几何参数变化情况,综合确定或通过结构拟合计算分析确定有效预应力设计计算值的合理折减。
对基础变位影响力,应根据桥梁墩台与基础变位情况调查结果、桥梁几何形态参数测定结果,综合确定基础变位最终值,按弹性理论计算基础变位产生的超静定结构附加内力。
检算时应考虑日照温差引起的温度影响力。对于体系温差,钢结构可按当地最高和最低气温确定;混凝土结构可按当地平均最高和最低气温确定。气温变化值应自结构合拢时的温度起算。
结构检算一般内容
斜拉桥检算的一般内容包括:
(1)主塔的强度和稳定性。斜拉桥的塔在外荷载作用下,处于压弯状态下,随着外荷载增大,塔压力增大到一定值时,斜拉桥可能产生平面内的压弯失稳或平面外的弯、扭失稳。对于一般跨径的斜拉桥,可按照规范进行偏心受压构件的稳定计算。对于大跨径或特大跨径斜拉桥,需考虑挠曲对轴向力的影响,按空间稳定理论进行整体稳定计算。
(2)斜拉索的强度。对于以运营多年的桥梁,斜拉索的强度检算应考虑桥梁的承载能力检算系数进行修正。
(3)主梁的强度、刚度和稳定性。斜拉桥的主梁检算同梁式结构桥梁,具体内容详见第二章。
(4)基础的强度和地基承载力。地基与基础的承载能力评定应以调查、检算资料为主,从存在病害的特征出发,应用合理的检算方法对结构的计算分析。


斜拉桥的结构内力计算,根据跨度的大小采用两种不同的理论。对于特大跨径的斜拉桥,为消除斜拉索垂度及大变位引起的非线性因素的影响,必须采用有限变形理论;对于中小跨径的斜拉桥,采用小变形理论即可获得满意的结果。平面杆系有限元是计算斜拉桥内力的基础,该法又称为刚度矩阵法,其基础理论是小变形理论。在计算斜拉桥内力及变形时,把空间结构简化成平面结构,待内力及变形确定后在乘以荷载横向分布系数,以考虑结构的空间效应。斜拉桥结构也可直接采用空间结构进行分析。
斜拉桥的结构内力计算,应以现场检测数据为依据,建立与桥梁实际状态相符合的模型,运用通用有限元程序进行结构内力分析计算。现场检测数据包括斜拉索索力、主梁标高、结构变位、结构几何参数、材料相关参数、环境温度等。
斜拉桥的内力及变形计算包括主梁、桥塔、斜拉索、基础,所承受的荷载包括恒载(结构重力)、活载、温度变化、支座沉降、预应力、斜拉索拉力等。
4