悬索桥空间主缆分析
悬索桥的构造组成
(1)悬索桥的构造组成: 悬索桥是由主缆、加劲梁、桥塔、鞍座、锚固构造、吊索等构件构成的柔性悬吊组合体系。
成桥后，主要由主缆和桥塔承受结构的自重，结构共同承受外荷载作用，受力按刚度分配。
(2)主缆：主缆是悬索桥的主要承重构件，除承受自身恒载外，缆索本身通过索夹和吊索承受活载和加劲梁(包括桥面系)的荷载。
除此以外主缆还承担一部分横向风荷载，并将它传递到桥塔顶部。
主缆不仅可以通过自身弹性变形，而且可以通过其几何形状的改变来影响体系平衡，表现出大位移非线性的力学特征，这是悬索桥区别于其他桥梁结构的重要特征之一。
主缆在恒载作用下具有很大的初始张拉力，对后续结构形状提供强大的“重力刚度”，这是悬索桥跨径得以不断增大、加劲梁高跨比得以减小的根本原因。
主索鞍：主索鞍在桥塔上，用来支承和固定主缆，通过它可以使主缆的拉力以垂直力和不平衡力的方式均匀地传递到塔顶。
(2)悬索桥的结构特点①主缆是几何可变体，只承受拉力作用。
主缆通过自身的弹性变形和几何形状的改变来影响体系的平衡。
所以悬索桥的平衡应建立在变形后的状态上。
②主缆在初始恒载作用下，具有较大的初拉力，使主缆保持着一定的几何形状。
当外荷载作用时，缆索发生几何形状的改变。
初拉力对在外荷载作用下产生的位移存在着抗力，它和位移有关，反映出缆索几何非线性的特性。
③改变主缆的垂跨比将影响结构的受力和刚度。
垂跨比增大，则主缆的拉力减小，刚度减小，恒、活载作用产生的挠度增大。
④悬索桥的跨度越大，加劲梁所受竖向活载的影响越小，竖向活载引起的变形也越小。
⑤增大加劲梁的抗弯刚度对减小悬索桥竖向变形的作用不大，这是因为竖向变形是悬索桥整体变形的结果。
加劲梁的挠度受到主缆变形的影响，跨度增大时加劲梁在承受竖向荷载方面的功能逐渐减小到只能将活荷载传递给主缆，其自身刚度的贡献较小。
空间缆悬索桥主缆牵引系统布置浅析
空间缆悬索桥主缆牵引系统布置浅析摘要：悬索桥主缆牵引施工为悬索桥上部结构施工重要工序，其设计的合理性直接影响牵引效率和施工工期，本位针对空间缆悬索桥施工为例，从施工布置和设计思路等方面做了简要说明，为后续空间缆悬索桥主缆牵引施工提供了一些思路。
关键词：空间主缆悬索桥主缆牵引施工1 概述1.1 桥梁概况挪威哈罗格兰德大桥位于挪威诺德兰郡纳尔维克市，为世界上已建成通车的跨径最大的空间主缆悬索桥，同时也为北极圈内跨径最大的悬索桥。
该桥主桥为双塔单跨钢箱梁悬索桥，主跨长度为1145m，K岸侧（Karistranda）、O岸侧（Oyjord）边跨长度分别为250.94 m和225.26m，锚跨各长15.73m和15.01m。
桥塔为钢筋混凝土塔柱，K岸和O岸塔高分别为175.7m和170.1m，采用A字形变截面。
桥塔基础采用双圆形沉箱基础，K岸和O岸分别建于水深29m和19m处。
K岸尺寸为直径9.5m，高27.6m、O岸尺寸为直径9.5m，高14.7m，嵌岩深度分别为5.8m和8.2m。
K岸和O岸锚碇采用预应力岩锚基础。
大桥单根主缆由40根通长索股组成，K岸和O岸各设置4根和2根背索，单根索股采用127丝φ5.96 mm、抗拉强度1770MPa的镀锌高强钢丝。
全桥共设置110根吊索，吊索纵向间距20m，吊杆倾斜布置，竖向倾角介于2.95°～7.73°。
钢箱梁采用单箱室扁平流线型钢箱梁，正交异性钢桥面板，总长1145m（见图1），垂跨比1/10，共划分为30个节段。
节段重量为120～250t，总重约7300t。
箱梁宽度为18.6m，高度3.0m，横桥向坡度为3%。
包括外侧一条3.5m宽自行车道，钢箱梁桥面最高点高度44.2m。
桥面布置为双向2车道，车道宽度4.8m。
图 1 哈罗格兰德大桥效果图布置（单位：m）1.2 建桥条件大桥地处北极圈内，冬季长达7个月以上，极寒且伴随强降雪，这对结构耐久性提出挑战；加之北极圈内特有的极夜气候，夜长昼短，施工难度大。
空间缆索悬索桥主缆线形的分析方法
２０ ０ ８年 第 ４期 （ 总第 １０期 ） ７
黑 龙 江交通 科技
ＨＥＬＯＮＧＪＡＮＧ Ｉ Ｌ Ｉ ＪＡＯＴ ＯＮＧ Ｊ ＫＥ ｌ
Ｎｏ ４， ０ ８ ． ２ ０
（ ｕ Ｎ ．７ ） Ｓ ｍ ｏ １０
空 间 缆 索 悬 索 桥 主 缆 线 形 的 分 析 方 法
统 的研究是很有必要和意义的 。
１ 悬 索桥 主缆 线形 理 论
算程序进行悬索桥 主缆线形 分析 ， 它容易处理索鞍处主缆长
度的修正等细节 。
目前关于空间缆索 悬索桥 的分析 在 国内外 的文献还很 鲜见 ， 献《 文 悬索桥 主缆 索夹 位置 计算 及放样》 在计算 丰都 大桥的索夹安装位置时 ， 假定成桥 时主缆在一个斜 面上 且为 抛物线 ， 事实上 ， 对空 间缆索来 说 ， 自重的作用下 ， 在 主缆不 可能在一个斜 面上 。文献 《 间缆索 悬索 桥的主缆线 形分 空 析》 采用数值解 析法 对 空 间缆索 悬索 桥成 桥状态 和空缆状
ｓ ａ ｅ ｈｐ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉｎ ｙ ｔｍ ｆｃ ｂ ｅ ａ ｄ ｒ ｐ ｙ ｗｏ ｄ ：ｔ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓ ｓ ｓ ｓ ｏ ｅ ｏ ａ ｌ ｅ；ｃ ｂ ｅ ｓ ａ ｅ ｉｎｔ ｌｍｅ ｔａ ａｙ ｉ ；ＡＮＳ ｎ ｏ ａ ｌ ｈ ｐ ；ｆ ｉ ｅｅ ｎ ｎ ｌｓｓ ｅ ＹＳ
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大跨径悬索桥主缆成桥线形计算方法研究及应用
大跨径悬索桥主缆成桥线形计算方法研究及应用大跨径悬索桥是一种建筑结构工程中常见的桥梁形式，它的主要特点是利用悬索的拉力来支撑桥梁的自重和荷载。
而主缆则是悬索桥中起到主要承载作用的部分。
本文将研究大跨径悬索桥主缆的成桥线形计算方法，并探讨其在实际应用中的相应应用。
在进行大跨径悬索桥主缆成桥线形计算方法研究之前，首先需要了解大跨径悬索桥的基本概念和构造。
大跨径悬索桥由悬索、主缆、主塔等组成。
其中，主缆被悬挂在主塔上，作为悬索的延伸，并用于支撑桥面板。
主缆的成桥线形是指主缆在自重和荷载的情况下所形成的曲线形状。
大跨径悬索桥主缆成桥线形计算方法的研究是基于力学原理和结构力学的分析。
首先，需要确定主缆的初始线形，通常可以假设为一定的曲线形状，如悬链线形。
然后，根据桥面板的自重和荷载情况，通过数值计算或解析计算的方法，确定主缆的悬挂点位置以及推力大小。
对于大跨径悬索桥主缆成桥线形计算方法的应用，可以分为以下几个方面。
首先，主缆成桥线形的计算可以用于确定主缆的几何参数，包括主缆的长度、形状和初始线形等。
这些参数的确定对于设计和施工是非常重要的。
其次，主缆成桥线形的计算可以用于确定主缆的受力情况，包括主缆的张力和弯矩等。
这些受力情况的计算可以用于判断主缆是否满足设计要求，以及确定主缆的安全性和可靠性。
最后，主缆成桥线形的计算也可以用于对已建成的大跨径悬索桥进行检测和监测，以保证桥梁的正常使用和运行。
在实际应用中，大跨径悬索桥主缆成桥线形的计算涉及到多种计算工具和方法。
其中，常用的方法包括有限元方法、近似解法和经验公式等。
这些方法各有优缺点，在具体应用中需要综合考虑工程的实际情况和计算精度的要求，选择合适的计算方法。
综上所述，大跨径悬索桥主缆成桥线形计算方法的研究及应用是一项重要的工作。
通过对主缆成桥线形计算方法的研究，可以为大跨径悬索桥的设计、施工和监测提供重要的理论依据和技术支持。
在实际应用中，需要综合考虑多种计算方法和工具，以确保计算结果的准确性和可靠性。
大跨径悬索桥主缆线形分析
大跨径悬索桥主缆线形分析目录第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2国内外研究现状 (3)1.3本文主要研究目的及内容 (5)1.3.1 本文研究目的 (5)1.3.2 本文研究的主要内容 (5)1.3.4 本文研究的技术路线 (7)第二章悬索桥分析理论和主缆线形计算方法 (8) 2.1悬索桥分析理论 (8)2.1.1 弹性理论 (8)2.1.2 挠度理论 (9)2.1.3 非线性有限元理论 (10)2.2主缆成桥线形计算方法 (11)2.2.1 抛物线法 (11)2.2.2 分段悬链线法 (15)2.2.3 有限元法 (20)2.3主缆空缆线形计算方法 (26)2.3.1 悬链线法 (26)2.3.2 有限元法 (28)2.4本章小结 (29)第三章悬索桥主缆线形计算分析 (30)3.1工程概况 (30)3.1.1 依托工程简介 (30)3.1.2 主要材料特性 (38)3.1.3 主缆设计点坐标 (38)3.1.4 主缆下料长度 (41)3.2主缆成桥线形计算分析 (43)3.2.1 抛物线法 (43)3.2.2 分段悬链线法 (44)3.2.3 有限元法 (45)3.2.4 成桥线形对比分析 (47)3.3主缆空缆线形计算分析 (52)3.3.1 悬链线法 (52)3.3.2 有限元法 (53)3.3.3 空缆线形对比分析 (55)3.4主缆施工阶段线形分析 (59)3.4.1 施工过程模拟 (59)3.4.2 施工阶段主缆控制点变化分析 (61) 3.5主缆线形计算方法适用性分析 (65) 3.5.1 主缆成桥线形计算方法适用性 (65) 3.5.2 主缆空缆线形计算方法适用性 (67) 3.6本章小结 (69)第四章主缆无应力索长计算分析 (71) 4.1抛物线法 (71)4.2分段悬链线法 (72)4.3有限元法 (73)4.4索鞍无应力索长修正 (76)4.4.1 计算理论 (76)4.4.2 修正结果 (78)4.5无应力索长对比分析 (78)4.6本章小结 (81)第五章主缆线形参数影响分析 (82)5.1主缆线形影响参数 (82)5.2主缆弹性模量影响 (83)5.2.1 弹性模量方案选取 (83)5.2.2 弹性模量对主缆线形影响分析 (84) 5.3索股自重影响 (88)5.3.1 索股自重荷载集度方案选取 (88)5.3.2 索股自重对主缆线形影响分析 (88)5.4主缆跨度影响 (92)5.4.1 主缆跨度方案选取 (92)5.4.2 主缆跨度对主缆线形影响分析 (93)5.5温度影响 (95)5.5.1 温度效应计算原理 (95)5.5.2 温度变化方案选取 (96)5.5.3 温度变化对主缆线形影响分析 (97)5.6本章小结 (101)结论与展望 (102)参考文献 (104)攻读学位期间取得的研究成果 (107)致谢 (108)第一章绪论第一章绪论1.1 概述悬索桥以悬索结构为主要承重构件，主缆、吊杆、锚碇、主塔、加劲梁和桥面铺装为悬索桥主要组成部分，自古以来这种悬索状的桥型就存在，通常被称作吊桥[1]。
空间缆索体系悬索桥动力特性分析
２０１８年 第 ３期 刘玉辉等：空间缆索体系悬索桥动力特性分析
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Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ进行悬索桥建模分析流程：悬索桥 初始平衡状态分析→精确平衡状态分析→悬索桥成 桥阶段分析→悬索桥施工阶段分析［４］。
（１）主缆及吊杆模拟 主缆及 吊 杆 采 用 只 受 拉 梁 单 元 模 拟。Ｍｉｄａｓ／ ｃｉｖｉｌ进行悬索桥主缆找形时，采用的是日本 Ｏｈｔｓｕｋｉ 博士提出的节线法完成初始平衡状态分析。通过悬 索桥找形，得到各单元的初始内力，并形成初始应力 刚度矩阵。在进行悬索桥找形时，考虑几何非线性 中的结构大位移效应及主缆、加劲梁、索塔的初始内 力效应。 （２）加劲梁及桥塔模拟 加劲梁、桥 塔 采 用 梁 单 元 模 拟。加 劲 梁 采 用 Ｑ３４５钢材，桥塔采用 Ｃ４０混凝土。 （３）边界条件 主缆在桥塔顶使用刚性连接，仅约束 ｙ、ｚ方向 平动。主缆两端及桥塔底部使用固结约束。加劲梁 在桥塔处使用刚性连接，但仅约束竖向位移。 （４）质量约束 质量控制参数中采用一致质量，并将自重转化 为质量。二期恒载通过利用荷载转换为质量来考虑 其对质量矩阵的贡献。 利用 ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ建立模型，全桥共 １０９５个节 点，２１５２个单元。全桥模型如图 ２所示。
７ ０．６２３３
主缆二阶反对称横弯
８ ０．６２４０
主缆二阶对称横弯
９ ０．８５５５
二阶反对称横弯 ＋ 主缆二阶反对称横弯
２ 有限元模型的建立 采用 ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ２０１５桥梁软件进行分析，考
虑空间特性，建立了地锚式悬索桥三维空间有限元 模型。采用 Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ进行悬索桥静力分析时，主 要优点是建模方便，能够连续地计算模拟整个施工
过程，可以得到与实际情况接近的各构件内力和线 形状态的累加结果；其次能够方便地模拟混凝土收 缩徐变和预应力［３］。但 Ｍｉｄａｓ／Ｃｉｖｉｌ也存在一些问 题，其无法模拟主缆与鞍座切点的自动修正，不能方 便计算顺桥向吊杆倾斜。
20-悬索桥分析(一)
MIDAS做悬索桥分析(一)一悬索桥初始平衡状态分析悬索桥主缆在加劲梁的自重作用下产生变形后达到平衡状态，在满足设计要求的垂度和跨径条件下，计算主缆的坐标和力的分析一般称为初始平衡状态分析。
这是对运营阶段进行线性、非线性分析的前提条件，所以应尽量使初始平衡状态分析结果与设计条件一致。
使用midas Civil中“悬索桥建模助手”功能，可以很方便的完成悬索桥的初始平衡状态分析。
1 建模助手图1 悬索桥建模助手图1是悬索桥建模助手设置对话框，参考帮助说明文档，掌握各参数含义与使用须知。
在使用该建模助手时，经常碰到如下疑问：1）对于小跨径的人行索桥，没有边跨如何建模？2）桥面系荷载如何正确定义？3）横向力如何计算？解决了上述疑问，才能正确的使用悬索桥的建模助手。
对于问题1，即要实现如图2的结构布置：图2 无边跨悬索桥布置在建模助手对话框中，通过设置主梁端点A1的坐标和边跨吊杆间距完成无边跨与吊杆的布置。
图3 无边跨悬索桥设置有边跨无吊杆：A1的x坐标为a，左跨吊杆间距为a的绝对值；无边跨：A1的x坐标为a，但a输入非常小的数值，例如-0.01，左跨吊杆间距为a的绝对值；对于问题2，定义桥面荷载有2种方法，如以下图所示：图4 单位重量法图5 详细设置方法1，定义单位重量荷载值，荷载类型为等效均布荷载，大小等于除主缆和吊杆自重外成桥恒荷载，主缆和吊杆自重程序会自动考虑。
方法2，勾选详细设置，荷载类型有点荷载和均布荷载，可以分别定义桥面左、中、右跨的成桥恒荷载（不含主缆和吊杆自重）。
当使用点荷载时，程序将桥面恒荷载集中到吊杆上，每根吊杆承当的荷载值为相邻吊杆间距围的桥面恒载加上吊杆两端锚固处的恒荷载；当使用分布荷载时，分别定义桥面左、中、右跨等效均布荷载，对于不同跨径围，桥面恒荷载变化比较大能准确定义。
对于问题3，在视图选项中，点击实际形状时，程序输出横向力（主缆水平分力），如以下图：图6 实际形状与横向力横向力计算过程如下：利用节线法求主缆初始坐标与初始横向力，分为2步骤：首先根据桥面恒载值，等效为吊杆处的节点荷载，进行初次计算，得到相应的主缆坐标和横向力；然后，考虑主缆和吊杆自重，再迭代分析（主缆坐标影响自重，自重反过来也影响主缆坐标），满足收敛条件，最后得到主缆的初始形状和初始横向力。
悬索桥主缆架设施工中存在的问题与优化
悬索桥主缆架设施工中存在的问题与优化摘要：悬索桥施工，重点在于主缆架设环节，这一环节的作业效率与质量对工程整体建设质量具有决定性影响，决定着悬索桥是否足够安全与稳定。
因此，要重点关注悬索桥工程施工中的主缆架设施工环节，根据可能出现的问题提出针对性解决方法，提升主缆架设可靠性，从而辅助保证悬索桥工程质量。
以真实悬索桥工程作为研究角度，分析工程的情况提取其中施工问题，提出问题解决方法，之后对悬索桥主缆架设施工的综合优化措施进行深入探究。
关键词：悬索桥工程；主缆；架设施工；问题；优化主缆是悬索桥的重要构成部分，绝壁连接桥塔与桥锚、传递桥面系自重、车辆荷载、桥梁上部结构自重的作用。
主缆架设施工质量对悬索桥工程整体质量起到决定性作用，直接关系着悬索桥是否能发挥各项功能，是否具备较强安全性能。
牵引施工问题、索股入鞍问题、调整作业问题等是本次施工中容易出现的情况。
针对这些问题，需要在具体工序中采取措施，严谨落实各项架设操作，规避此类问题[1]。
同时，要加强对主缆架设施工的优化，根据工程实际情况规范施工过程；也可以借助先进软件模拟施工过程，有效提升索缆系统施工质量，保证达成主缆架设目的。
1.具体工程CT长江大桥工程（下文均以“大桥工程”代替）全长1600m。
桥梁工程分为两部分，具体情况为：（1）跨江主线路全长880m，采用双塔单跨结构，主缆的间距29.2m，分三跨，具体数据为250m+880m+250m；IP点高程为+372.5m。
（2）两岸的引桥，主缆高程分别为+248.0m、+253.0m，两侧横桥与中心的间距是39.2m。
“大桥工程”的主缆的材质是镀锌高强度钢，结构是预制平行钢丝索股，索股是由110股127 5.1mm构成，钢丝的标准抗拉强度≥1770MPa。
本次主缆架设施工中，为了确保索股架设施工过程中的界面形状，施工人员需要沿着索股长度方向进行绑扎，每隔1.5m进行一次绑扎，让钢丝索股的界横截面呈正六边形（如图一），索股的标志丝在截面的左上角，用来控制索股架设时不扭转；标准丝在横截面的右上角，起到控制索股整体长度的作用。