斜拉桥计算理论-1.ppt

第十三章 斜拉桥的计算理论 (同济大学博士、硕士研究生课程) 肖 汝 诚  (同济大学桥梁工程系) 本章主要内容 概 述 斜拉桥恒载受力状态的优化 索力优化的基本概念; 斜拉桥索力优化方法;索力优化的影响矩阵法; 斜拉桥的有限位移理论分析 前进分析; 倒退分析;初始张拉力与施工预拱度的计算;斜拉桥实时跟踪控制简介;斜拉桥的空间分析。 斜拉桥的稳定计算 加劲梁的面内稳定实用计算;主塔的实用稳定计算; 斜拉桥稳定计算的有限元方法;静风作用下的横向稳定分析; 考虑二阶效应的近似计算 活载的线性二阶理论近似计算法;偏心增大系数修正法。 小 结 本章主要参考文献 1. 李国豪: 桥梁与结构理论研究, 上海科技文献出版社 1983 2. 李国豪：桥梁结构稳定与振动.中国铁道出版社，1992 3. 周念先、肖汝诚：走向二十一世纪的斜拉桥，铁道标准设计1998.2 4. F.Fleming:Nonlinear Static Analysis of Cable-Stayed Bridge Structures, Inter.J.Computers Structures, Vol.10,1979. 5. Tanaka Hiroshi, K.Masahiro and K.Masakatsa: New Cable Tension Adiustment Method for Suspended-Span Bridge, The Second East- Pacific Conf. on Structural Engineering Construction, Chiarg Mai,Jan. 1989. 6. 肖汝诚、贾丽君、宋馨、项海帆.大跨径斜拉桥设计索力优化及计算施工张拉力的新方法.大型复杂结构的关键科学问题及设计理论研究论文集,1999 1. 概述 斜拉桥诞生于十七世纪。二战后，由于高强度材料及预应力技术的广泛应用、施工方法的改进和结构分析理论的发展，使得这一古老桥型唤发出了新的生命力，斜拉桥的复兴，成为战后桥梁发展史上最伟大的成就之一。在短短的五十多年间，斜拉桥有了飞速的发展，成为200米到800米跨径范围内最具竞争力的桥梁结构形式之一，并且这一范围仍有扩大的趋势。已经建成的日本多多罗桥，跨度高达890m。有理由相信，在大江河口的软土地基或不适合修建悬索桥的地区，可能修建超过1200米的斜拉桥。 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 1. 概述(续) 我国的斜拉桥设计建造技术已跨入世界先进行列：建成的上海杨浦大桥，跨度达602米，是世界瞩目的叠合梁斜拉桥。随着一系列跨海通道被列入议事日程，已经开始建造跨径超过1000米的斜拉桥。 斜拉桥是塔、梁、拉索三种基本构件组成的缆索承重结构体系，结构表现为柔性的受力特性。 斜拉桥的设计计算要根据其结构形式、设计阶段和计算要求来选用相应的力学模式和计算理论。 1. 概述(续) 计算模式是设计计算的关键。 在概念设计阶段，主要研究结构的设计参数，以求获得理想的结构布置，因此，对结构内力精度要求不高，可以采用平面杆系模式； 在技术设计阶段，若仅仅计算恒、活载作用下结构的内力，仍可选用平面杆系模式，此时活载的空间效应用横向分布系数或偏载系数来表达； 1. 概述(续) 计算模式是设计计算的关键。 若要计算空间荷载(风载、地震荷载、局部温差等)作用下的静力响应时，一般选用空间杆系模式，如图13.1(a)所示。选用这种模式，要特别注意实际结构与计算模式间的刚度等效性； 若要计算全桥构件的应力分布特性，可选用空间板壳、块体和梁单元的组合模式，如图13.1(b)所示。选用这类模式须特别注意不同单元结合部的节点位移协调性。                            1. 概述(续) 斜拉桥的设计自由度很大。可以通过斜拉索力的调整来改变结构的受力分配，优化结构的受力。合理确定成桥索力是斜拉桥结构分析中一项十分重要的工作。 斜拉桥的静力计算可归结为图13.2所示的流程。本章采用杆系结构模式，根据斜拉桥设计计算的要求，阐述斜拉桥的计算理论和方法。 图13-2 斜拉桥静力设计流程图 第十三章 斜拉桥的计算理论 本章主要内容(续) 第十三章 斜拉桥的计算理论 1938年，德国D