斜拉桥合理成桥状态的确定.ppt
综合法初定斜拉桥合理成桥状态
能 主。作压构要塔弯不 太：塔塔为弯件求内矩
（ ）主 梁 。主梁 弯矩 在 恒 、 ２ 活载 作用 下 弯 曲
应力 小且分 布均匀 。
（ ）斜 拉索 。斜拉 索的 索力 从 自身 出发 要满 ３ 足两 方面要 求 ： 斜拉 索垂 度要求 的最小 索力 ； 材料
总 第 ２ ９ ｚ期 ２ｌ 年第 ｏ ｏ ３ 期
交
通
科
技
Ｓ ｒａ Ｏ ３ ｅ ｉｌＮ ．２ ９
Ｎｏ． ２ Ａ ｐｒ ２ ０ ． ０１
Ｔｒ ｎ ｐ ｒａ ｉｎ Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｓ ｏ ｔ ｔ ｃｅ ｃ ｏ ｃ ｎ ｌｇ
综 合 法 初定 斜 拉桥 合 理成 桥 状 态
下不 出现负反力 。 １２ 综合法初 定成桥 状态 ． 综 合法 即最小 弯曲 能 量法 结 合应 力 平衡 法 ，
备 ， 支座反力作 为 约束条件 。综上所述 ， 将 索力优
化 的优化模 型 Ｉ ： 为 ・
ｍｗｘ一 ｉ ｉ（ ｍ ｎ ）
ｃ
ｊ＝ ｌ
Ｍ ＋ ＋ Ｍ ）１
一
｝一
雕
眶 ｎ
图 １ 某 独 塔 斜拉 桥 立 面 图
— ＝一 ｔｋ ２ｎ — ： ｋ ｄ ｑ ＝设汁７付 ７５ ｌ — 诵自 ， ｌ ｍ ｆ｜
０
甄
◎
＠
ｏ
ｌ 合确合成状 综法定理桥态
１ １ 合理成 桥状态 的确定 原则 ． 在确定理 想 成桥 状 态过 程 中 ， 必须 综 合 考虑
ｆ
３ ｌ（ ）
ｏ ２ ≤ 万ｉ ｏ ４ ．Ｒ Ｔ ≤ Ｒ
斜拉桥原理
斜拉桥原理
斜拉桥原理是指利用斜拉索将桥面荷载传递到桥塔上，通过桥塔的支撑来分担荷载的一种技术原理。
斜拉索是由高强度钢索组成的，它们被拉伸成斜向的线条，连接桥面和桥塔。
通过合理的设计和安排，可以使斜拉索承担整个桥面的荷载。
这样，桥梁的主要受力构件就变成了桥塔和斜拉索，比传统桥梁更加轻型化和优美。
斜拉桥原理的应用可以实现大跨径、大荷载的桥梁建设。
相比于悬索桥，斜拉桥在斜拉索数量相同的情况下，可以实现更长的跨度。
同时，斜拉桥也具有更好的抗风性能和抗震性能，更加适合建设在复杂地形和海洋环境中。
近年来，斜拉桥已经成为世界上许多城市建设的标志性建筑。
著名的斜拉桥有中国的杭州湾跨海大桥、法国的米兰多梅特大桥、美国的金门大桥等。
斜拉桥的建设不仅具有实用价值，更是一种城市形象和文化的展示。
- 1 -。
斜拉桥合理成桥状态的确定
Md2
, M d1
可行域,
与N
有关
y
M d1 M d2 M d N y
M d 最小可行域宽,分区确定N y
回总目录
合理成桥状态“目标”：
a. 索力分布合理 匀称—变化均匀
b. 主梁弯矩——“可行域”—居中或偏向 c. 主塔弯矩——预偏（活载因素） d. 边墩、辅助墩反力
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0 -20000 -40000 -60000
0
可行域上限
可行域下限
计入预应力后的恒载弯矩
75
150
225
300
375
450
主梁位置（m）
图2-13 调整前的主梁成桥恒载弯矩分析图
回总目录
调整后的主梁成桥恒载弯矩图
弯矩数值（kN.m）
60000 40000 20000
0 -20000 -40000 -60000
450
回总目录
预加力数值（kN） 0 75 150 225 300 375 450
主梁预加力图
120000 90000 60000 30000 0
-30000
合理预加力
实际布置的有效预加力
图2-12
主梁位置（m）
主梁预加力图
回总目录
调整前的主梁成桥恒载弯矩分析图
弯矩数值（kN.m）
60000 40000 20000
0
可行域上限
可行域下限
调后成桥恒载弯矩
75
图2-14
150
225
300
主梁位置（m）
调整后的主梁成桥恒载弯矩图
375
450
回总目录
索力数值（kN） 0 S5 S10 S15 S20 B14 B9 B4 A1 A6 A11 A16
混凝土斜拉桥合理成桥状态确定的分步算法
1 合理成桥状态的确定原则
111 索力分布 索力要分布均匀, 但又有较大的灵活性。通常短
索的索力小, 长索的索力大, 呈递增趋势, 但局部地 方应允许索力有突变。如 0 号索 (当为全漂浮体系的 桥型时) 和 1 号索的索力通常用较大的值。在所有的
索中, 不宜有太大或太小索力的索。 112 主梁弯矩
状态结构在恒载作用下, 索梁交点处位移为零。这种 方法由于受力原理与刚性支承连续梁法类似, 因此, 结果也很一致, 而此法由于计入了索的水平分力影 响, 更为合理些。 此法同样有对于不对称结构, 塔的 弯矩难以照顾的问题,“零支反力法”也有类似之处。
(3) 内力平衡法。 该法是以控制截面内力为目 标, 通过合理选择索力, 来实现这一目标, 控制截面 可包括主梁和塔, 因此, 主梁和塔的内力都可照顾 到。内力目标综合考虑了恒载和活载, 但同样有索力 可能不均匀的问题。
(3) 主梁成桥恒载弯矩可行域。在第 2 步获得的 成桥状态基础上加入配置好的预应力, 获得一个新 的成桥状态, 相应的主梁轴力为 N d + N y。 根据 N d + N y 以及第 3 (1) 步的主梁活载应力包络图计算主 梁弯矩可行域。 214 用影响矩阵法[ 4 ] 进行合理成桥状态调整
在第 2 步获得的成桥状态基础上, 通过对成桥 索力的调整, 使主梁成桥恒载弯矩落在弯矩可行域 内, 并且尽量在域内居中, 或根据设计要求居于有利 位置上。在建立调整的数学模型中, 同时考虑塔的受 力要求, 并且必须把成桥索力也作为目标, 否则, 成 桥索力又会被调乱。 215 成桥状态检验
斜拉桥的合理成桥状态
斜拉桥的合理成桥状态一、概述在通常意义下，桥梁的设计必须遵照适用、经济、安全和美观的基本原则，这在桥梁的初步设计阶段显得尤为突出。
桥梁初步设计要解决桥型方案问题，即根据行车、通航等使用要求，选定合适的桥梁类型和立面布置，确定主要的结构尺寸。
对于斜拉桥方案，需确定塔的个数、主跨大小、边跨与主跨比例、主梁的截面形式和高度、主塔的形式、斜拉索的布置、主梁与塔和墩的连接或支承方式等主要参数。
这些主要参数的确定通常是先根据经验初拟。
进行结构分析计算出设计内力，进行截面设计确定配筋和验算应力或裂纹，如果内力和截面设计结果不合理。
再修正有关参数重新作结构分析和截面设计，直至满足规范要求。
传统的设计方法在计算设计内力时，通常采用一次落架法计算恒载内力，这对于结构体系比牧简单的桥梁（如简支梁桥，采用一次落架法施工的中小型桥梁）来说是可行的，但对于斜拉桥，由于斜拉索需要进行预张拉，因此即使采用一次落架法施工，结构内力的计算也不是确定的。
斜拉桥一般采用悬臂法施工，最终的成桥恒载受力状态是通过施工过程一步步形成的，施工过程中斜拉索要逐根安装并进行张拉。
施工工序和张拉索力决定了桥梁在施工过程中的受力，也决定了成桥的恒载受力状态。
但张拉索力的确定又必须有一个已知的成桥恒载受力状态作为目标才能实现。
因此斜拉桥的设计计算首先要解决成桥受力状态的问题。
前，桥梁的设计规范采用极限状态理论，分正常使用和承载能力两种极限状态。
按正常使用极限状态验算结构刚度、截面应力或裂纹宽度：按承载能力极限状态验算截面的极限抗力。
通常按弹性理论进行结构内力计算，按此内力进行验算。
但由于斜拉桥为高次超静定结构，如果要分析结构的极限承载力，则必须考虑材料的塑性，充分计入材料和儿何非线性引起的结构内力重分布，才能真正求出结构的极限承载力，国内外在这方面有一些研究，但还有不少问题需要解决。
二、斜拉桥成桥受力状态确定方法斜拉桥成桥受力状态包括成桥恒载内力状态和主梁线形状态，并且对于混凝土斜拉桥，由于混凝土收缩徐变的影响，成桥后相当一段时间内恒载内力状态和主梁线形状态会随时间变化，通常认为5年后才能基本稳定。
第三章斜拉桥的计算
N N M y d dsn [ a ] sa A W s
2、主梁恒载弯矩可行域
y N N d sm M M l s dl W 2 d A
（上缘拉应力控制条件）
dl l
其中 等效弹性模量
g/ A
为索容重
实际上在应力 索的轴向变性由两部分组成 （1）索自身的弹 性变形 e ；（2）垂度效应 f :则结构的等效弹性模量可表示 为
E
eg
e
f
E f Ee
e f
E fE
Ee E
1
E
e
E E
第一节 结构分析计算图式 第二节 斜拉索的垂度效应计算 第三节 索力的初拟和调整—斜拉桥合理成桥 和施工状态的确定 第四节 温度和徐变次内力计算 第五节 非线性问题的计算 第六节 斜拉桥施工控制—补充内容
第一节 结构分析计算图式
1. 结构分析方法概述
分析方法
结构力学中通常应用的力法、位移法与能量法
（上缘压应力控制条件）
令：
M 1 1d dl), (, 2 Min M (M M2 , M dl ) 2 M d 1 da Ma da
故将闭区间[ M d 2 M
d1
]定义为主梁恒载弯矩可行域
如果设计者给出一个值 M d ，使得 M d M d d 1 M 2 则满足上式的最小预加力数量
斜拉桥合理成桥状态的确定
5、斜拉索用量最小 该法以斜拉索用量（索力乘索长）的累计值作为目标函数， 一般要加约束条件，如索力均匀性条件、控制截面内力约束。约 束条件选取至关重要，选取不合理，则难以获得理想结果。
斜拉桥的合理成桥状态
斜拉桥的合理成桥状态
斜拉桥是一种以斜拉索支撑主梁的桥梁结构，其合理成桥状态是指在斜拉桥建成后，其结构应该达到的一种理想状态，以保证桥梁的安全、稳定和经济运行。
斜拉桥的合理成桥状态包括以下几个方面：
1. 结构稳定：斜拉桥的结构应该具有足够的稳定性，能够承受各种荷载和风载的作用，同时在地震等自然灾害下也能够保持稳定。
2. 安全可靠：斜拉桥的结构应该具有足够的安全性和可靠性，能够保证车辆和行人的安全通行，同时在发生事故时也能够保证救援和维修的便利性。
3. 经济性好：斜拉桥的结构应该具有良好的经济性，能够在设计、施工和运营过程中尽可能地减少成本和资源的浪费，同时能够实现长期的经济效益。
4. 美观性好：斜拉桥的结构应该具有良好的美观性，能够与周围环境相协调，同时能够体现出设计者的创意和技术水平。
为了达到斜拉桥的合理成桥状态，需要在设计、施工和运营过程中进行全面的考虑和规划，同时需要进行严格的质量控制和监测，确保斜拉桥的安全、稳定和经济运行。
斜拉桥(第一章) (正式) ppt课件
ppt课件
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斜拉桥塔形示ppt例课件
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第一章 总体布置与结构体系
二、塔的高跨比 索塔高度从桥面以上算起。 主跨径相同情况下，索塔高度低，拉索水平倾角小，拉索垂直分力对 主梁支承作用就小；反之，索塔高度愈大，拉索水平倾角愈大，拉索对 主梁支承效果也愈大。 索塔的高度应由经济比较来确定。
边跨L1 端锚索
主跨L2
桥塔
桥塔
边跨L1 端锚索
主跨L2 桥塔
边跨L1 端锚索
边墩（或桥台）
边墩（或桥台） 边墩（或桥台）
边墩（或桥台）
(a)双塔（三跨式）
(b)独塔p（p双t跨课式件）
9
第一章 总体布置与结构体系
二、跨径布置
典型为双塔三跨式和独塔双跨式；特殊也可独塔单跨及多塔多跨。
边跨L1 端锚索
第一章 总体布置与结构体系
4．辅助墩及外边孔
边孔设置辅助墩，根据边孔高度、通 航、施工安全等具体情况而定。 当边孔设在岸上或浅滩，在边孔设置 辅助墩，可以改善结构的受力状态。 辅助墩受压时，减少了边孔主梁弯矩； 受拉时则减少了中跨主梁的弯矩和挠 度。
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第一章 总体布置与结构体系
第三节 索塔布置
限制变位。 必须采用时，①可将中间塔做成刚性索塔（如委内瑞拉的马拉开波桥）；
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16
②用长拉索将中间塔顶分别 锚固在边塔的塔顶或塔底加 劲（如香港汀九桥）；
③加粗尾索并在锚固尾索的梁 段上压重，增加索的刚度（如湖 南洞庭湖大桥）。
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多塔斜拉桥中桥 塔示例
斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态的确定
Ｔｈ ｅ Ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｒｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ Ｆ ｉ ｎ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｌａ ｒ ｇ ｅ — — ｓ ｐ ａ ｎ Ｃａ ｂ ｌ ｅ — — ｓ ｔ ａ ｙ ｅ ｄ — — ｓ ｕｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｓ
一 一 一 一 ～ ～ ～ 一 ～ ～ 一 ～ 一
内。
在成桥状态下 ， 加劲梁 的恒载 弯矩要控 制在 “ 可行域” 范 围
（ ４ ） 主塔 弯矩
对于 自锚式斜拉一悬索协作体系桥来说 ， 应该使 主塔在恒 载作用下 的弯矩尽量小 ， 并且使塔 顶水 平变位 接近于 零。
二． 斜拉・愚素协作体系桥合理成桥状态确定的算法
参 数 方程 法 、 节线法等。
２斜拉一悬 索协作体 系桥合理成桥状态 的确定原则
（ １ ） 斜 拉 部 分 索 力 分 布
很 少 。本 文 结合 Ａ ＮＳ ＹＳ的优 化 模 块 ． 对 斜 拉一 悬 索协 作 体 系
索力要分 布均 匀 ， 但又有较大的灵活性。通常短 索的索力
小， 长索 的索力大 ， 呈递增趋势 ， 但 局 部 地 方 应 允 许 索 力 有 突 变。 （ ２） 主 缆 线 形
５ ６
的确 定是 设 计 中要 解 决 的一 个 重 要 的 结 构 受 力 问 题 ． 目前 针 对 斜 拉 桥 和 悬 索桥 成 桥 状 态 的 确 定 方 法 已 经 比 较 成 熟 ．但 关
于斜 拉 一 悬 索协 作 体 系这 种 新 桥 型 的 成 桥 状 态 的 确 定 方 法 还
小法 、 用索量最小法和影响矩 阵法等。 悬索桥成桥状 态确定 的主要 方法有 ： 抛 物线法、 悬链线法 、
影响矩阵法确定斜拉桥的合理成桥状态
法——影 响矩阵法。影响矩 阵法不 仅 可 以应用 于获 取斜 拉桥 合 理成桥 索力 ， 也能确 定和优 化施 工 阶段 的索 力 ， 是更 为完 备 的一
种方法 。
但 是在斜拉桥 的计算分析 中， 如何确定斜 拉桥 的合理成 桥状 ２ 被调 向量 的 影响矩 阵 法
为使斜拉桥达到一个合理 的成桥状 态 ， 可 以通 过调整斜 拉桥 内力 、 应力 值 。为使 所关 心截 结构的可靠度 以及桥 梁服 役期 间 的安 全性 和舒适 性起 着决 定性 的索力来调整关 心截 面 的位 移 、 就必须 改变 ｎ个施调 的作用 。对于斜拉桥这种高次超静定 结构 ， 通 过索 力的调整 可 以 面的 ｎ个受调的独立变量被调整 为期望值 ， 向量。现作如下定义 ： 改变结构的受力状 态 。虽 然斜拉 桥合 理 的成桥状 态并 没有 一个
力可能使靠 近主塔 的第一对 索 的索力 非常 大 ， 而第二 对却 很小 ，
甚至是 负值 。
…
Ⅱ
●
… ０ｎ １ 束的斜 拉 索力优 化
此 种方法 最具代 表性 的例子是 弯曲能量 最小 法 和弯矩 平
构成影 响矩阵的元素是一些 力学量 （ 可能是位移 、 内力 、 应力
最终计算 了范和港大桥的合理成桥索 力， 结果符合规范及工程计算的精度要求 ， 方法简单方便 ， 具有一定 的借鉴意 义。
关键 词 ： 斜拉桥 ， 影响矩阵法 ， 合理成桥状 态 中图分类号 ： Ｕ ４ ４ ８ ． ２ ７ 文献标 识码 ： Ａ
０ 引言
随着科 技的飞速发展 ， 斜拉桥 的设 计理论 与施工方 法也 在不 断更新 与完善 ， 斜拉桥 已成为 一种 既美 观又实用 的桥型。 态是一个关键的 问题 。斜拉桥在成 桥状态下 的索力是 否合理 ， 对