《大跨度悬索拱桥非线性分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大跨度悬索拱桥非线性分析（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、收稿日期： !“!#“$#$%作者简介： 卜一之 （$)，03?= A7B3=3:; .:78?C7=D，62?:;E274?，L2? E7=C7H?: =2? 1BH4? B:E BC12 35 =2? HC7E;? BC?E71） ， 塑性工作区域很大， 有极大的后备强度 （!)!=!8+） ， 故运营阶段的上述极限承载能力安全系数是较为保守的数值， 实际的极限承载能力安全系数完全有 可能全部都在 “83 以上。因此， 该桥运营阶段的极限承载能力也可以认为是满足要求的。!“$主要施工及运营阶段非线性结构分析!“$“#主拱肋控制截面的轴力、 竖向弯矩和位移 该悬索拱桥的 !3 个计算工况在
2、$ 9 ! 时主拱肋主要控制截面的位移、 竖向弯矩和轴力的计算结果汇总于表 “， 表 # 和表 $。表 “ 中竖向位移 %&以向上为正， 表 # 中纵向位移 (以伸长为正。由表 “ 和表 # 可见， 主拱肋由恒载引起的最大竖向位移为 3“0! ?， 挠跨比 !)! “+； 中*活载引起的最大向上位移为 3“$“+ ? （!)*+$） ， 最大向下位移为 3“- ? （!)! #*） 。而主拱肋由中*活载引起的水平方向最大位移为 3“!#3 ? （!)“ *#3） 。表 $ 中轴力 + 以压力为正， 竖向弯矩 ,-以下侧受拉为正。在设定的各计算工况中， 首次加载结束（即 $ 9 !） 时， 均未
3、发现各构件超过极限承载力的情况， 表明该桥在结构自重、 二期恒载和中*活载作用下的结构强度基本满足要求。如果将主缆、 主缆吊杆和拱肋吊杆视为 “斜拉索” 时， 相应的容许应力为 3“$#7， 则计算工况中主缆和拱肋吊杆的最大工作应力小于此限值， 而部分主缆吊杆的最大工作应力大于此限值， 其强度不足； 如果将主缆吊杆的工作应力按 “预应力钢束” 控制时， 相应的控制应力为 3“-#7+， 则计算工况中主缆吊杆的最大工作应力满足要求。3!$西南交通大学学报第 #- 卷表 !悬索拱桥主拱肋控制截面竖向位移 !“的最大值“截面位置拱脚# #$# #%&# #$# #!工况号( )*) &( )*) +
4、( )*)& ,( )*)$, ( )*- -!)*) %( )*) !( )*),+ $( )*,$ !( )*! ,&)*) %)*) %( )*).) !( )*! $( )*!.) -%)*)- )*). +( )*!$. -( )*%$+ +( )*%-! -)*)% ,)*)$- %)*&- $( )*%$. ( )*&,$ ,)*)- )*)$. ,( )*!+- )( )*%+ $( )*%, +)*)% +)*)$ +( )*& &( )*%., &( )*&$ $)*)& -)*)%- +( )*) +( )*&,! ,( )*%+. .)*) -)*)!- +)*), $
5、)*)& )*, +)( )*)-( )*)!- +( )*), $( )*)& )( )*, +表 &悬索拱桥主拱肋控制截面纵向位移 $%的最大值“截面位置拱脚# #$# #%&# #$# #!工况号)*). !( )*) &( )*)& -)*)+ )*) )!)*) +( )*)- -( )*)+ +)*) -)*) )&( )*)- .( )*)!- -)*)& )*)! !)*) )%( )*). !( )*).$ ,( )*! &( )*).- !( )*)$, -( )*), !( )*).) .( )*! +( )*+ $( )*)- ,( )*). ,( )*).+ +( )
6、*, +( )*).! !( )*)+$ +( )*), .( )*).& .( )*!% -( )*, $( )*)% +$( )*)& -( )*)- ,( )*)& &)*)!$ )*)% +.( )*)- -( )*)+ !( )*!% -( )*). $)*) )*)- -)*)+ &( )*)& &)*). $)*) )表 %悬索拱桥主拱肋控制截面主要内力的最大值轴力和弯矩& #/0(# （/0 “）截面位置拱脚# #$# #%&# #$# #!拱脚# #$# #%&# #$# #!工况号. %-%*)$ -&*)+ +$!*)+ ,-&*)$ !&*) !+%*)( $*)( *
7、)*),)%*)! $&*)& .+*) .%-*)! )$,*)! .,$*)( -&-*)( ,.*)( +!*)$%*)%,!*)&- !&*)+ %$+*)% -$&*)% $.*), )+*)%)*)( !-*)( -,*),%*)&-*)%& $+*)!, ),*)!- $&!*)!% .-!*)!& ,&*)& ,+%*)( %-%*)( ,-*)-,.*)$&.*)-!. )%&*)!- -&)*)!& &-+*)!- &.-*). ,+*)! !,+*)( %$*)( -!*),.$*)-$-*),& +.*)!, )%*)!- .%*)!% -.!*)!& $+,*)& .
8、&+*)( %&-*)( ,%+*)-!&*)$%*)+!. ,+%*)!- +$,*)!% )!$*)!- -,&*)!) $-&*)! .+,*)( %.*)( -$+*),.%*),.-*)$!% -)*)! ,&*)! .$-*)! !-%*)!% +-&*)! &+%*)( &)*)( %*)&-,*).*).! -&*+ -&,*!,&%*! &),* -).*.& !$*-+,*-( ,*( +%*)( %-*.)( ! -!*+ ( -&-*.( ,&%*.( &),*, ( -).* ( & !$*,( +,*%,*!+&*.%-*$!*“*“主缆吊杆和拱肋吊杆的荷载分配系数
9、 主缆吊杆和拱肋吊杆的荷载分配系数!1和!2分别定义为!1)*1 *2+ *1!2)*2 *2+ *1（%）式 （%） 中计算恒载分配系数时 （工况 !， &） ， *1和 *2分别为主缆吊杆和拱肋吊杆的内力总量； 计算活载分配系数时 （工况 %， -， ,， +， $） ， *1和 *2分别为主缆吊杆和拱肋吊杆的内力增量； 计算温度变化的荷载分配系数时 （工况 .， )） ， *1和 *2分别为主缆吊杆和拱肋吊杆在成桥状态下计入温度变化影响时的内力总量。各工况下主缆吊杆和拱肋吊杆的荷载分配系数的计算结果如表 - 所示。%第 % 期卜一之等： 大跨度悬索拱桥非线性分析表 !悬索拱桥荷载分配系数
10、荷载分配系数结构自重 （工况 “）二期恒载中#活载作用均匀升温 “$%均匀降温 “$%!&$()$*+$,$($*)$*!-$).$“*$.“$./$“.$“!可见， 各工况下主缆吊杆 （即主缆） 承担了恒载 （其中也包括温度变化） 的 *$0以上， 而拱肋吊杆 （即主拱肋） 只承担了不到 +$0； 相反， 主缆只承担了不到 )$0的中#活载作用， 而主拱肋却承担了 .$0以上。这是由于两种受力体系的刚度不同所致。桥梁结构的中#活载可以占整个结构所受荷载总量的 !$0以上 （比较表 + 中的工况 + 与工况 /(） ， 主缆和拱的这种恒、 活载分配可以充分发挥两种承力结构 （索和拱） 的性能。
11、!结语（)）悬索拱桥结构能有效地利用索和拱的受力性能， 在活载比例较大的铁路桥梁设计中值得考虑。（“）主缆吊杆的控制应力应按 “斜拉索” 的标准确定， 即不应超过 $!/“1。（+）本文的计算尚未涉及合龙成桥前的具体施工过程。若考虑较为详细的合龙成桥前的施工过程，该桥的结构承载能力和整体稳定性以及部分构件的局部稳定性均有可能向不利的方向发展。参考文献：) 项海帆 高等桥梁结构理论 2 北京： 人民交通出版社， “$)：“+*#“/“ 赵雷， 张金平 大跨度拱桥施工阶段非线性稳定性分析若干问题的探讨 3 铁道学报， ).!； )* （)） ：*,#(/+ 赵雷， 杜正国 大跨度钢筋混凝土拱钢管混凝土劲性骨架施工稳定性分析 3 西南交通大学学报， )./； “. （/） ：/,#/!“/ 赵雷， 卜一之 钢管混凝土系杆拱桥施工过程结构行为非线性分析 3 西南交通大学学报， “$； +! （/） ：+!“#+!,! 中华人民共和国交通部 343 $“*#., 公路斜拉桥设计规范 （试行）& 北京： 人民交通出版社， ).*：*#., 中华人民共和国交通部 343 $“+#(! 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 & 北京： 人民交通出版社， ).(.：,$#*!“)/西南交通大学学报第 +* 卷
