17 关于悬索桥移动荷载分析理解
悬索桥的受力分析与施工控制(54页)
拉，使加劲梁的荷载传递到主缆，吊 无应力状态下进行安装，当钢箱梁
杆张拉完成后，即完成体系转换。
落梁后，吊杆传力，完成体系转换。
悬索桥的受力分析
分析方法及内容
目前悬索桥精确分析通常采用悬链线理论和非线性有限元 分析相结合的方法进行。
悬索桥分析的主要内容如下： 1）精确合理地确定悬索桥恒载成桥状态下的构形与内力； 2）精确分析悬索桥运营阶段在活载及其它附加荷载作用下的
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（地锚式悬索桥）
坝凌河桥桥面吊机起吊钢桁梁片 桥面吊机安装在加劲梁上。桥面吊
机广泛用于大跨桥梁施工，在山区 悬索桥中，通过桥面运送桁片到吊 装位置，由桥面吊机吊装就位。
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（地锚式悬索桥）
矮寨桥轨索滑移法运梁足尺试验 轨索运梁突破了传统山区悬索桥加劲梁施工技术，创新性利用
悬索桥的受力分析与施工控制
悬索桥类型及施工特点 悬索桥的受力分析 悬索桥施工控制
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的类型（地锚式悬索桥）
传统的地锚式悬索桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸锚锭 的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。
主缆是悬索桥结构体系中的最重要的承重构件，为受拉的柔性索； 索塔是主缆的重要支承构件（承受桥梁竖向荷载），以受压为主； 加劲梁是保证车辆行驶、提供结构刚度的梁结构，以受弯扭为主； 吊索是将竖向荷载传递到主缆的构件，是连系加劲梁与主缆的纽带，
缆索系统形成加劲梁运送缆索通道，由运梁小车完成加劲梁的 运送工作。
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（自锚式悬索桥）
自锚式悬索桥一般采用先梁后缆的施工工序。
其特征性的施工工序如下： 加劲梁架设方法
大跨度悬索桥的动力特性分析研究
大跨度悬索桥的动力特性分析研究摘要：悬索桥又称吊桥，是一种古老的桥型，是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的悬索作为上部结构主要承重构件的桥梁类型。
由于其结构比较轻柔对动荷载比较敏感，进行桥梁结构的动力特性分析对桥梁的抗震设计、健康检测和维护具有十分重要的意义。
随着桥梁跨度的增大，加之悬索桥是一种刚度小、变形大的柔性结构，体系的几何非线性突出，基于有限元法对悬索桥的动力特性以及结构刚度对其影响进行研究具有重要的理论意义和工程实际价值。
结构刚度是影响悬索桥动力特性的重要因素，本文就加劲梁刚度、索塔刚度、主缆刚度、吊索刚度等对双塔单跨悬索桥固有频率的影响进行研究。
关键词：大跨度；悬索桥；动力分析1.大跨度悬索桥的动力分析的意义悬索桥的振动特性是悬索桥动荷载行为研究的基础。
桥梁结构的振动包括自振频率和振型等,它反映了桥梁结构的刚度和质量分布的合理性,是桥梁结构振动响应分析、抗震设计和抗风稳定性研究的基础。
桥梁结构的动力特性包括自振频率、振型和阻尼。
悬索桥结构在动力激励作用下,在空间上各向振动的振型和频率都是需要的。
但一般被分为四种类型:竖向、纵向、横向和扭转振型。
然而,实际情况却是一种位移通常会与另外一种位移耦合,特别是竖向位移与纵向位移耦合在一起,横向位移与扭转位移耦合在一起。
甚至有时候,四种位移同时耦合在一起。
耦合情况决定于结构几何和支撑条件等因素。
一阶扭转振动频率与一阶竖向振动频率比值越大,桥梁具有更好的抗风稳定性;桥梁抖振则需要考虑多振型的参与。
因此,动力特性分析是桥梁结构动力性能研究的重要内容之一。
在悬索桥进入大跨径结构的阶段,其加劲梁的刚度不断地相对减少,当加劲梁的高跨比小于1/300时,采用线性挠度理论分析悬索桥所产生的误差将不容忽视,为此有限位移理论开始应用于现代悬索桥的结构分析中,使悬索桥的分析计算更加精确。
基于矩阵位移法的有限元技术能适应解决复杂结构的受力分析,一些有代表性的研究成果逐渐完善和发展了有限位移理论。
桥梁设计中的荷载分析
桥梁设计中的荷载分析桥梁作为人类最古老的建筑之一，承担着将人、车辆、货物等交通工具跨越障碍物的重要任务。
在建设桥梁时，荷载分析是其中的关键环节之一，它能够确保桥梁的结构稳定性和安全性，使桥梁能够持久地承载各种荷载。
本文将探讨桥梁设计中的荷载分析的重要性以及其中的一些关键要素。
荷载分析是桥梁设计中至关重要的一环。
荷载是指施加在桥梁上的各种力量，包括重力、交通载荷、风压力、地震动力等。
这些荷载都会对桥梁结构产生影响，如果荷载估计不准确或者没有充分考虑到不同荷载的作用，桥梁可能会因为超负荷而发生结构崩溃或者损坏。
在荷载分析中，最常见和重要的荷载是重力荷载。
重力荷载是指由桥梁自身重量以及人、车辆等外部物体的重量所产生的力量。
重力荷载对于桥梁的设计和施工来说是一个关键因素，因为它直接影响着桥梁的承载能力和稳定性。
在分析重力荷载时，不仅要考虑桥梁本身的重量，还要考虑不同位置和不同部位的荷载分布情况，以及应力和变形的分布等因素。
除了重力荷载，交通载荷也是桥梁设计中需要考虑的重要因素之一。
交通载荷是指由车辆行驶在桥梁上产生的力量，包括静载荷、动载荷、碰撞载荷等。
不同类型的交通载荷对桥梁结构的影响程度不同，因此需要通过荷载分析来对其进行合理估计。
交通载荷的特点是变化性大，不同类型的车辆不仅重量不同，还会产生震动、冲击等力量，这些力量需要在设计过程中进行全面考虑，以保证桥梁的安全、稳定和耐久性。
此外，风压力和地震动力也是桥梁设计中需要考虑的重要荷载因素。
风压力是指风对桥梁产生的力量，特别是在高大或者宽大的桥梁结构上，风压力会对桥梁的稳定性产生较大的影响。
地震动力则是指地震产生的力量，在地震区修建桥梁时，地震动力的分析要求更为严格，需要在设计阶段对各种地震工况进行详细评估。
荷载分析在桥梁设计中具有重要的意义。
它可以帮助工程师了解桥梁在不同荷载下的应力、变形等物理性质，有助于优化设计和选择合适的构造方案。
同时，荷载分析也能够为工程师提供依据，评估桥梁的结构强度和承载能力是否满足安全要求，从而确保桥梁在使用过程中的安全性和稳定性。
悬索桥受力分析
1. 桥面应力定性分析 已知应力方程给定默认弹性模量1*103、泊松比为0.3、密度为1以及水平、竖直方向初始应力为0的情况下，使用MA TLAB 的PDE 工具箱的结构力学模型求解，可定性分析给定一定拉力下，桥面的整体应力，运行结果图如下。
可见在无桥墩支持的状态下，中心处所受应力最大。
2.成桥状态的近似计算假定:忽略梁体剪切变形、吊杆的伸缩和倾斜变形对结构受力的影响，将离散的吊杆简化为一连续膜。
微小索段的平衡方程为：qdx y d H 22q -=在成桥后竖向荷载p(x)作用下，荷载集度由q 变为q p ，外力作用下主缆和加劲梁产生挠度，主缆挠度由y 变为(y+)，主缆水平拉力H q 变为(H p +H q )，根据上式方程有：H d y dx H H d dx q H d ydx p p q p q 222222++=--()η将以上两式相减可得：)q q (dx d )H H (dx y d H p 22q p 22p --=η++以加劲梁为研究对象，在p(x)作用下加劲梁上的竖向荷载为：q(x)=p(x)-(-q ＋q p )加劲梁的弹性方程为：p2222q q )x (p )x (q )dx d E I (dx d -+==η设EI 为常数，将上式代入整理得：EI d dx H H d dx p x H d y dx q p p 442222ηη-+=+()()得到挠度理论的基本微分方程。
由于Hp 是p(x)的函数，因此这一微分方程是非线性的。
此外，方程中Hq 、Hp 和均为未知，求解时还需要一个补充方程，利用全桥主缆长度变化的水平投影为零这一边界条件：00=∆⎰Ldx 或H E Adx t dx dy dx d dx dx pC CLL L c o s c o s 302000ϕαϕη+-=⎰⎰⎰式中：L －两锚碇间的水平距离。
式中第三项进行分部积分，并利用x=0和x=L=0的边界条件，有：⎰⎰⎰=-=LLL Ldxl fdx dx y d dxdydx dx d dx dy 022208ηηηη代入整理后得：)1(0t Lp c c ptL dx L A E H αηγ-=⎰⎰⎰⎰=-+L L LCC p dx dx d dx dy dxt dx A E H 002030cos cos ηϕαϕ⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫===-=⎰⎰,sec ,sec ,81203222Lt Lp dx L dx L l fdx y d ϕϕγ。
桥梁设计中常见荷载问题与解决措施
桥梁设计中常见荷载问题与解决措施桥梁作为重要的交通工程设施，承载着车辆和行人的运输，因此在设计中需要考虑各种荷载问题。
荷载是指作用在桥梁结构上的各种外力，是桥梁设计中必须考虑的重要因素。
不同类型的桥梁承受的荷载也不尽相同，解决这些荷载问题是桥梁设计中非常重要的一环。
本文将围绕桥梁设计中常见的荷载问题和解决措施展开讨论。
一、常见荷载问题1. 水平荷载水平荷载是指桥梁结构在使用过程中受到的水平方向的外力，主要来自车辆行驶时产生的惯性力和风荷载。
惯性力是指车辆在行驶中产生的横向和纵向加速度所产生的力，而风荷载则是指桥梁在风载作用下所受到的压力。
水平荷载会对桥梁结构产生不可忽视的影响，容易造成桥梁的振动和疲劳破坏，甚至导致桥梁的倒塌。
2. 垂直荷载垂直荷载是指桥梁结构在使用过程中受到的垂直方向的外力，主要来自于行驶车辆的荷载和雨雪等自然环境所产生的荷载。
行驶车辆的荷载是指车辆自身重量以及在桥梁上行驶时所受到的轮压力，而雨雪等自然环境的荷载则是指在恶劣天气条件下桥梁所受到的附加荷载。
垂直荷载对桥梁的承载能力和稳定性都有着重要影响，需要在设计中进行合理考虑和解决。
3. 突发荷载突发荷载是指桥梁结构在特殊情况下受到的瞬时荷载，如地震、车辆爆炸等。
这些突发荷载具有极大的破坏性和危险性，会对桥梁结构造成严重损害，甚至导致桥梁的坍塌。
在设计桥梁结构时需要考虑这些突发荷载所带来的影响，并采取相应的措施进行防范和防护。
二、解决措施1. 水平荷载对于水平荷载问题，通常可以通过增加桥梁结构的刚度和稳定性来进行解决。
可以采用加固梁和柱、增加加劲肋等方式来提高桥梁结构的抗水平荷载能力。
还可以通过合理布置减震器、设置阻尼器等方法来减小桥梁的振动和疲劳破坏，提高桥梁的安全性和稳定性。
2. 垂直荷载针对垂直荷载问题，可以通过合理设计桥梁结构的截面形状和加强构件的承载能力来加强桥梁的垂直承载能力。
还可以通过设置伸缩缝和密封材料等方式来防止雨雪等自然环境的荷载对桥梁结构的侵蚀和损害，确保桥梁的长期使用安全。
MIDAS常见疑难问题1
2
节点温度 主要用于输入沿单元长度方向(如梁长度方向)的温差。 单元温度 主要用于输入各单元的温升和温降，是对节点温度的补充。例如，用于地下结构的 上板和侧墙的单元的温差不同时。 温度梯度 主要用于计算温度梯度引起的弯矩， 其中高度数值没有具体物理概念， 其中温差和 高度的比值相等时，即梯度相等时，计算结果相同。 梁截面温度 主要用于定义梁上折线型的温度梯度变化。 13. 施工阶段定义中，边界条件的激活和钝化中， ‘变形前’与‘变形后’的意义 该功能仅适用于使用‘一般支承’定义的边界条件 表示该支承点的位置。 14. 关于剪力滞效应 在主菜单中选择模型>边界条件>有效宽度系数。此处对 Iy 的调整仅适用于应力验 算中。 在模型>材料和截面特性>截面特性增减系数中的修改则适用于所有内力计算中。 注意在该项中的增减系数并不是为了考虑剪力滞效应， 该项一般应用于建筑结构的 剪力墙连梁的刚度折减上。 15. 二期恒载的输入 可以在主菜单中选择荷载>压力荷载，按均布荷载输入。 16. 配重的输入 可以按外部荷载输入，然后在模型>质量>将荷载转换为质量中将其转换为质量后， 参与结构自振周期的计算中。 也可以直接按节点质量输入(模型>质量>节点质量)，此时应将配重除以重力加速 度。 17. 摩擦支座的问题 在主菜单的模型>边界条件>非线性连接中选择摩擦摆型支座 18. 平面荷载的布置问题 首先定义平面荷载，其中的 x1~x4，y1~y2 是相对坐标，即相对于分配荷载对话框 中原点的相对坐标。 19. 关于荷载组合 在结果>荷载组合中选择‘自动生成’ ，在弹出的对话框中选择相应的国家规范，程 序将根据规范规定自动生成荷载组合。用户可以修改相应的荷载安全系数。
荷载工况 1
桥梁设计常见荷载问题及处理措施
桥梁设计常见荷载问题及处理措施桥梁设计中常见的荷载问题主要包括静荷载和动荷载。
静荷载是指桥梁自身重量及其结构材料的重量，以及固定设施设备所产生的负荷，如施工设备、管道和电缆等；而动荷载则是指桥梁在使用过程中所承受的流动车辆及行人所带来的荷载。
处理这些荷载问题的措施主要包括以下几个方面：1. 静荷载问题的处理静荷载主要包括自重和附属设施的重量，设计时需要对桥梁中各个结构部件进行合理的定位和分布，确保结构的整体稳定性。
还需要根据施工负荷和使用荷载的实际情况，进行适当的荷载组合，以确保桥梁满足不同负荷状态下的设计要求。
2. 动荷载问题的处理动荷载是指桥梁在使用过程中承受的流动车辆和行人所带来的荷载。
处理动荷载问题的关键在于确定合理的荷载模型和荷载参数。
桥梁设计中通常采用AASHTO荷载规范来确定动荷载参数，并根据土地利用和交通情况等因素，确定不同荷载组合下的最不利工况。
3. 温度荷载问题的处理温度变化会导致桥梁结构发生膨胀和收缩，从而产生温度荷载。
温度荷载的处理措施主要包括考虑温度引起的收缩和膨胀应力，以及桥梁结构的温度变形。
通常采用温度变形计算和控制，或采用伸缩缝和伸缩装置等方式来处理温度荷载。
4. 地震荷载问题的处理地震荷载是指地震引起的水平和垂直地震力。
桥梁设计中需要根据不同的地震区域，结合桥梁所处地段的地震烈度，确定合理的地震荷载参数，并采用抗震设计措施来提高桥梁的抗震性能。
桥梁设计常见的荷载问题及处理措施包括静荷载和动荷载的处理、温度荷载的控制和处理，以及地震荷载的考虑和抗震设计等。
通过合理的荷载分析和控制，可以确保桥梁结构在设计使用阶段具有良好的稳定性和安全性。
桥梁工程设计中的荷载分析
桥梁工程设计中的荷载分析桥梁作为连接两个地方的交通通道，在现代社会中扮演着重要的角色。
然而，桥梁的设计却是一项复杂而精密的工作，其中之一就是荷载分析。
荷载分析是桥梁设计中至关重要的一环，它能够帮助工程师确定桥梁结构所能承受的最大负荷，确保桥梁的安全可靠。
荷载是指施加在桥梁上的各种力量，包括静力荷载和动力荷载。
静力荷载包括自重、活载和温度变化引起的热胀冷缩等；而动力荷载则包括风荷载、地震荷载和交通荷载等。
荷载的准确计算和分析对于桥梁设计至关重要。
首先，自重是桥梁固有的重量，是静力荷载中最基本的一种。
自重直接影响桥梁的强度和稳定性。
桥梁通常由桥面、梁、柱等多个部分组成，每个部分都有自己的重量。
荷载分析中，工程师需要详细计算每个部分的自重，并将其合并计算为整体的自重。
其次，活载是指桥梁在使用过程中承受的可变荷载，如车辆、行人、荷载运输等。
活载分析是桥梁设计中的重要环节，工程师需要根据实际情况和标准规范，确定各种活载的类型、大小和作用位置。
车流高峰期的交通荷载对于桥梁承载能力的分析尤为重要，因为它能够直接影响桥梁的结构安全性。
除了静力荷载和活载，桥梁的设计还需要考虑动力荷载。
风荷载是指风对桥梁产生的作用力，尤其在大跨度桥梁设计中具有重要意义。
风荷载的分析通常基于经验公式和风洞实验，工程师需要确定桥梁所在地的年平均风速，计算桥梁的抗风能力。
此外，地震荷载也是桥梁设计中不可忽视的一个因素。
地震是一种自然力量，能够产生剧烈的地面运动，对桥梁结构产生冲击作用。
工程师需要根据地震烈度、桥梁的地理位置和结构形式，进行地震荷载的分析和计算，确保桥梁在地震中的稳定性和安全性。
荷载分析是桥梁设计过程中的关键环节，它涉及到多学科的知识和专业工具的运用。
工程师需要掌握结构力学、材料力学、土木工程等多个学科的知识，运用计算机辅助设计软件进行荷载分析。
同时，工程师还需要借助实验室测试和观察等手段，对荷载的实际情况进行验证和修正。
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关于悬索桥移动荷载分析理解
1 实例介绍
人行悬索桥桥跨150m，f/L=1/15，桥面宽4.5m。
主缆和吊杆采用索单元模拟，其他为空间梁单元。
图1 有限元模型
图2 一次成桥验证
2 问题重现
在公路-Ⅱ级作用下，位移达到1756mm，如下图：
图3 移动荷载最大竖向位移
3 问题分析
一次成桥验证，桥梁的位移基本满足要求，表明在恒载作用下，索单元的无应力长度是合适的，成桥的设计状态是合理的。
此时，关于索单元有大位移分析需要的几何刚度，到拆分析需要的平衡单元节点内力，以及小位移线性分析需要的初始单元内力。
施工阶段分析控制
当进行移动荷载分析时，索单元自动转化为桁架单元并考虑初始单元内力的影响（几何刚度），进行线性分析，此时移动荷载的分析状态为：活载+桁架单元（考虑初始单元内力）+成桥边界。
但要注意，初始单元内力只有刚度效应，没有内力效应。
实际移动荷载的分析状态为：活载+桁架单元（考虑初始单元内力）+桁架单元初拉力（由恒载内力产生）+成桥边界。
对比发现，相差桁架单元初拉力，因此，程序进行移动荷载分析时，输出的位移是没有实际意义的。
4 验证
建立成桥模型：索改为桁架单元，给桁架单元添加恒载产生的初拉力，这样自重+初拉力进行线性分析时，应该达到成桥平衡状态。
这也是实际的成桥分析状态。
图4 桁架模型成桥状态
由图可以看出，在自重+初拉力作用下，基本满足设计状态。
分别查看MVmax+初拉力和MVmin+初拉力位移
此时查看的位移，才是有实际意义的。
但要注意仅是指线性分析合理的情况。
5 结果分析
实际位移达到1372mm，表明该桥的成桥刚度非常小，可以从成桥（自重）吊杆力看出。
汽车活载产生的吊杆力达到44KN，比自重产生的都大，对于这样的柔性结构来说，必然会发生较大位移，只有当活载产生的比重较小，进行线性分析才会有意义，这也是实际悬索桥结构的处理本质。
因此，对于本桥，按照桁架单元进行线性也是没有意义的。
正确做法，应是按照满载和半跨布载将移动荷载转化为静力工况进行非线性分析，位移结果应该会减小。
以上仅是个人理解，并不一定就是正确的，仅供参考！。