大跨度悬索桥主缆线形主要参数的影响性分析_王戒躁
大跨径人行悬索桥合理成桥状态确定和结构参数敏感性分析
大跨径人行悬索桥合理成桥状态确定和结构参数敏感性分析作者：李文光王文帅胡景云王皓磊杨靓来源：《西部交通科技》2023年第12期摘要：为优化大跨径人行悬索桥设计方法，文章以一座双塔地锚式人行悬索桥为工程背景，采用Midas Civil软件建立全桥模型，通过改变跨度比、主缆矢跨比、塔梁约束形式、索塔约束形式等参数，对大跨径人行悬索桥结构参数进行敏感性分析，研究其改变对结构静力性能的影响，同时分析抗风缆对大跨径人行悬索桥动力特性的影响。
结果表明：合理增大主缆矢跨比对减小主缆应力和主塔内力起明显作用；索塔滑移的约束形式能够极大降低塔底弯矩；塔梁铰接的约束形式更适合此类大跨径人行悬索桥；合理增大跨度比可以减小锚碇锚固端的拉力与主塔内力；架设抗风缆大幅度提高了结构刚度，也提高了结构整体稳定性。
关键词：人行悬索桥；结构参数；静力性能；动力特性；敏感性分析中图分类号：U448.25 A 40 128 60 引言目前国内人行悬索桥设计尚未形成行业规范，设计者多参考公路悬索桥，但由于人行悬索桥更加纤细、轻柔［1］，因此不一定适用《公路悬索桥设计规范》（JGT/D65-05-2015）［2］中的结构参数。
此外，合理的结构参数能够很大程度地减少工程造价、降低施工难度，故对大跨径人行悬索桥结构参数进行敏感性分析具有十分重要的工程意义。
近几年，国内学者对悬索桥结构参数敏感性分析的研究逐渐增多。
苏龙等［3］分析了结构参数变化对主缆跨中垂度的影响，为主缆线形调整提供了参考；张翼等［4］对主梁采用板桁结构的悬索桥进行参数分析，研究发现改变下平联斜腹杆尺寸和弦杆截面尺寸对一阶振型影响显著；陈伟华等［5］研究了不同结构参数对悬索桥动力特性的影响，结果表明，随着矢跨比的减小，主缆侧动频率减小，适当增大主缆刚度和主塔刚度分别对减小主缆侧动频率和侧弯频率有显著作用；彭益华等［6］研究了中央扣对大跨径悬索桥结构动力特性的影响，结果表明，设置中央扣对提高结构反对称扭转频率、增大结构的整体刚度、提高静风稳定性有显著作用；郭小权［7］研究了自锚式悬索桥缆索系统和塔梁系统参数的改变对成桥状态确定的影响；黄明金［8］研究了小矢跨比人行悬索桥的力学性能，结果表明，小矢跨比设计增大了悬索桥整体的结构刚度，进而提高了结构横向静风稳定性。
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。
中大跨度悬索桥抗震性能影响分析
中大跨度悬索桥抗震性能影响分析龙金涛【摘要】文章结合中大跨度悬索桥抗震性能分析实例,通过桥梁有限元软件Midas/Civil,采用非线性时程分析方法对中大跨度悬索桥进行抗震性能影响分析,探究中大跨度悬索桥在地震荷载作用下的响应特性.【期刊名称】《西部交通科技》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】4页(P60-63)【关键词】中大跨度悬索桥;阻尼器;抗震设计【作者】龙金涛【作者单位】新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院,新疆乌鲁木齐830006【正文语种】中文【中图分类】U441+.3由于中大跨度悬索桥具有布置灵活方便、造型美观等优点，使其在我国广泛应用。
但由于其受地震灾害考验的时间较短，且对中大跨度悬索桥的地震响应系统性分析、抗震设防策略不足[1]，因而如何经济地抗震、减震及防震设计是一个具有重大研究意义的课题。
本文以具体的工程实例为背景，通过桥梁有限元软件Midas/Civil，采用非线性时程分析方法，对中大跨度悬索桥抗震性能影响进行分析，利用有限元分析方法探究中大跨度悬索桥在地震荷载作用下的响应特性。
本文介绍的工程实例为某大跨径悬索桥，此桥为一座单跨叠合梁悬索桥，主跨长度L=450 m；其主塔为对称布置的钢筋混凝土门式桥塔，塔高H=83.5 m；桥宽D=38 m；桥面设置双向六车道、非机动车道及人行道等。
主梁采用箱型双主梁+钢横梁形式，且钢横梁中心梁高h=2.5 m；机动车道和非机动车道的铺装厚度分别为0.2 m、0.03 m；主跨共设吊索：39对，吊索纵距：10.5 m。
采用平行钢丝吊索(双吊杆销接式)，直径：φ=5 mm，σb=1.67 GPa；主缆横向中心距：d=25 m；单根主缆股数：n=70；σb=1.77 GPa悬索桥采用重力式锚定。
2.1 主缆自重垂度及阻尼比计算主缆在张力下的变形主要受三种因素影响：受拉情况下引起的线性弹性变形；自重引起的非线性垂度效应；构造永久变形性伸长。
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]。
悬索桥设计数据分析报告(3篇)
第1篇一、引言悬索桥作为一种古老的桥梁结构形式，因其独特的力学性能和美学价值，在现代桥梁建设中仍占有一席之地。
随着我国经济的快速发展和桥梁建设技术的不断进步，悬索桥的设计和施工水平得到了显著提升。
本报告通过对悬索桥设计数据的分析，旨在探讨悬索桥设计的关键参数、力学性能、结构优化以及施工安全等方面的问题，为悬索桥的设计和施工提供理论依据和实践指导。
二、悬索桥设计关键参数分析1. 主缆参数主缆是悬索桥的主要承重构件，其参数直接影响桥梁的承载能力和稳定性。
主要参数包括：（1）主缆直径：主缆直径决定了其抗拉性能和刚度，一般根据设计荷载和跨径进行确定。
（2）主缆间距：主缆间距影响桥面宽度、抗风性能和施工难度。
（3）主缆锚固方式：锚固方式分为重力锚和拉力锚，选择合适的锚固方式对桥梁的稳定性和耐久性至关重要。
2. 吊杆参数吊杆是连接主缆和桥面的主要构件，其主要参数包括：（1）吊杆直径：吊杆直径决定了其抗拉性能和刚度，一般根据设计荷载和跨径进行确定。
（2）吊杆间距：吊杆间距影响桥面平整度和抗风性能。
（3）吊杆锚固方式：锚固方式分为锚板锚固和拉索锚固，选择合适的锚固方式对桥梁的稳定性和耐久性至关重要。
3. 桥塔参数桥塔是悬索桥的支撑结构，其主要参数包括：（1）桥塔高度：桥塔高度影响桥梁的整体稳定性和抗风性能。
（2）桥塔截面形状：桥塔截面形状影响其抗风性能和施工难度。
（3）桥塔材料：桥塔材料主要分为钢结构和钢筋混凝土结构，选择合适的材料对桥梁的耐久性和经济性至关重要。
三、悬索桥力学性能分析1. 承载能力悬索桥的承载能力主要取决于主缆、吊杆和桥塔的力学性能。
通过有限元分析，可以确定桥梁在不同荷载下的应力、应变和变形情况，确保桥梁的承载能力满足设计要求。
2. 稳定性悬索桥的稳定性主要包括抗风稳定性和整体稳定性。
通过风洞试验和数值模拟，可以评估桥梁在不同风速和风向下的稳定性能，确保桥梁在恶劣天气条件下的安全运行。
3. 耐久性悬索桥的耐久性主要取决于主缆、吊杆和桥塔的耐腐蚀性能。
大跨度悬索桥受力特性敏感参数分析
第 ３ 期
常
赞： 大跨 度悬 索桥受 力 特性敏 感参 数分析
８ ５
构 的热 物理 性质 、 件形状 等． 构 由于 日照 温差 和骤 然
降温在 时 间上 变化 快 、 用 范 围存 在局 部 性［ ， 作 ２ 难 ］
以进行 整体 分析 ， 在这 里， 体 变 形 大 ， 于 仿 真 分 析． 据 整 便 根
多， 如结 构 自重 、 温度 、 构 刚 度 和边 界 条 件 等 结构 结 参 数． 由于悬 索桥 的柔性 比较 大ｒ 在 静力荷 载作 用 ¨， 下 桥梁将 产 生较大 的变 形． 这些 因素 的不 确定 性 会
对 悬索桥 线形 产生 一 定 的影 响 ． 以往 对 于 自锚 式 悬 索 桥结构 参数 的敏 感 性 分析 较 多 ， 锚 式 悬索 桥 结 地
０ ２０ ０ ４ ０ ０ ６０ ０ ８０ ０ １０ ００
距加劲 果左 端距 离， ＿
化［ ， ５ 一般 可增 加 １ ～ １ ％ ， 凝 土 强 度 实 际值 ］ Ｏ ５ 混 往往 比规 范建 议值 高 ， 这使 得 混 凝 土 弹性 模 量 Ｅ值 比规 范建 议值 高 ， 考规 范 建 议 值 以及 结 合具 体 情 参
得 出的结论 可 为 以后 同类桥 梁 的设 计 和施工 提供 有 益 的理 论参 考依 据．
实 际工程 中结构 尺 寸 和容 重 均 在局 部会 有 出入 ， 以 及加 劲梁 在安装 过 程 中要 加 入 大量 的螺 栓 ， 拼接 板
等 ， 以结 构 的 自重有 可能 大于设 计值 ， 就对桥 的 所 这
０ 引 言
在 实 际施 工 过程 中 ， 响悬 索 桥 线形 的 因素很 影
Ｃ ０ 筋砼 门式框 架结构 （ 图 １ ． 桥划 分 为 ５ ７ ５钢 如 ）全 ０
超大跨自锚式悬索桥施工过程中力学性能的试验研究_王邵锐
第47卷第6期2014年6月土木工程学报CHINA CIVIL ENGINEEＲING JOUＲNALVol．47Jun．No．62014基金项目：交通运输部联合科技攻关项目（2010-353-341-230）作者简介：王邵锐，博士研究生收稿日期：2013-05-15超大跨自锚式悬索桥施工过程中力学性能的试验研究王邵锐1周志祥1，2吴海军1，2（1．重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074；2．重庆交通大学山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地，重庆400074）摘要：为了研究超大跨自锚式悬索桥施工过程中的力学行为，以跨径160m +406m +160m 的双塔双索面超大跨自锚式悬索桥———武西高速公路桃花峪黄河大桥为依托，按照1/30的几何缩尺比和1ʒ1的力学缩尺比进行试验模型设计及全桥模型试验研究。
试验结果揭示出三跨自锚式悬索桥施工过程中“主缆平衡点偏移效应”，且理论论证了“主缆平衡点偏移效应”的适用条件，分析出边、中跨主缆不同的非线性效应和变形规律及吊索索力随施工过程的变化规律，指出基于无应力状态控制法、确保吊索张拉安全的吊索二次张拉法和边、中跨主缆位移弱相干性不同的适用条件，得出交界墩及塔梁结合处支反力随施工过程的变化规律及加劲梁配重大小和时机的控制因素，对同类工程具有借鉴意义。
关键词：超大跨；自锚式悬索桥；模型试验；力学性能；变化规律中图分类号：U448．25文献标识码：A文章编号：1000-131X （2014）06-0070-08Experimental study on the mechanical performance of super long-spanself-anchored suspension bridge in construction processWang Shaorui 1Zhou Zhixiang 1，2Wu haijun 1，2（1．School of Civil Engineering Architecture and Construction ，Chongqing Jiaotong University ，Chongqing 400074，China ；2．State Key Laboratory Breeding Base of Mountain Bridge and Tunnel Engineering ，Chongqing Jiaotong University ，Chongqing 400074，China ）Abstract ：A test model with geometric scale and mechanical scale of 1/30and 1ʒ1of Taohuayu Yellow Ｒiver Bridge ，a super long-span self-anchored suspension bridge with double towers and double planes ，was manufactured to study the mechanical properties of super long-span self-anchored suspension bridge in construction process．The results reveal Offset Effect of Main Cable Balance Point of three-span self-anchored suspension bridge in construction process ，whose applicable conditions are then demonstrated theoretically．Change law of hanger force ，nonlinear effect and deformation law of main cable force in both side-span and middle-span are analyzed．Double tensioning method of hanger is proposed based on the unstressed state controlling method and different conditions of the Weak Interference of Cable Displacements in both side-span and middle-span are pointed out．Change law of support reaction at joint pier and pier-girder junction is summarized and controlling factors are concluded ，which can be referred by other engineering cases．Keywords ：super long-span ；self-anchored suspension bridge ；model experiment ；mechanical performance ；change rulesE-mail ：ruiruiplace@163．com引言自锚式悬索桥与地锚式悬索桥不同，它的主缆直接锚固在加劲梁的梁端，由加劲梁直接承受主缆的水平分力，不需要庞大的锚碇。
25悬索桥主缆空缆状态的线形分析
随着大跨度悬索桥在国内的修建 , 其施工计算与施工控制分析的准确性对确保成桥后的 结构线形符合事先设计要求至关重要 , 而施工计算与施工控制分析的首要任务便是精确定出 主缆空缆状态的线形 , 然后才能以此为前提 , 按施工工序考虑实际的施工荷载 、加劲梁吊装 和固结先后顺序及结构的实际刚度 , 逐阶段计算得出 ; 又因为悬索桥是一种非线性行为很强 的柔索结构体系 , 线性迭加原理不再适用 , 即便是在同样的荷载集度下 , 因加载过程的不同 和结构体系形成过程的不同均会产生不同的结构内力和位移[ 1 ] , 因此 , 不能够象斜拉桥那 样 , 从成桥状态出发通过 “拆桥”的所谓 “倒退分析”来获得主缆空缆状态 . 本文从成桥状态下已知的主缆 、加劲梁和索鞍位置出发 , 根据索的力的平衡条件及变形 相容条件 , 由缆索无应力长度不变的原则 , 针对成桥状态和空缆状态来建立缆索状态方程 , 采用 Ait ken 加速迭代技术计算出满足精度要求的缆力水平分量 H 及支座竖向力 P , 然后将 H 、 P 代入主缆空缆状态的曲线方程 , 计算出主缆任意点的坐标 , 达到对悬索桥主缆空缆的 线形分析 . 下面将给出该法具体推演过程并以虎门悬索桥为例进行计算分析 .
( x) 于是 , 可得到空缆状态下主缆任意 x 处的 Lagrange 坐标 s′ ( x) = s′
∫
0
x
) 2 ・d x = 1 + ( y′
( 11)
又 , 空缆状态下主缆任意 x 处由主缆自重引起的弹性伸长量为 ΔL ( x ) =
∫
0
x
Hq Hq Hq Hq ql 2q ql ( 1 + ( y′ ) 2) d x = [x sh ( ・x ) + ・ sh ] ( 12) EA 2 EA 2q Hq Hq 2q Hq
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文章编号:1003-4722(2005)03-0021-04大跨度悬索桥主缆线形主要参数的影响性分析王戒躁,钟继卫(中铁大桥局集团桥科院有限公司,湖北武汉430034)摘 要:采用非线性有限元分析软件,对千米级悬索桥线形影响较大的8个参数进行主缆跨中标志点标高的分析,得到了各个参数在单位变化量时,产生主缆跨中标志点标高的影响值,并根据实际可能发生程度,提出主缆架设前和架设中需重点关注的参数。
关键词:悬索桥;主缆;线形影响量;索长;有限元法;分析中图分类号:U448.25文献标识码:AAnalysis of Major Parameters Having Influences on Geometryof Main Cables of Long -Span Suspension BridgeW ANG Jie -zao,ZHONG Ji -wei(Bridg e Science Research Institut e L td.,China Zhong tie M ajor Bridg e Eng ineering Gro up,Wuhan 430034,China)Abstract:By m eans of so ftw are fo r nonlinear finite elem ent analy sis,this paper analyzes theelevation of m ar k po ints at midspan of the main cables of suspensio n bridg e for the eig ht m ajo r parameters that have consider able influences on the g eom etry of the cables o f the bridg e w ith span longer than 1000m,obtains the influence values o f the elevatio n at unit variatio n of each of the parameters,and also points out the parameter s that need special concern before and during er ec -tion o f the cables in accordance w ith the actual po ssibility of the influence occurrence.Key words:suspension bridg e;main cable;influence amount of geometry;cable leng th;f-i nite elem ent method;analy sis收稿日期:2005-04-26作者简介:王戒躁(1967-),男,高级工程师,1989年毕业于西南交通大学工程力学专业,工学学士,1994年毕业于西南交通大学工程力学专业,工学硕士。
1 前 言随着综合国力及桥梁整体设计、建造水平的提高,千米级大跨度悬索桥越来越成为跨越长江及海湾主桥的首选桥型,随着大跨度悬索桥的设计、建造及施工控制技术的提高,对桥梁结构线形控制精度的要求亦不断提高。
在以往许多中小跨径桥梁中不需要考虑的因素,在千米级桥梁中必须加以考虑。
本文主要从对线形影响相对较大的参数中选择较为关键参数进行参数影响量分析,提出悬索桥施工控制中需进行重点关注的影响参数。
以阳逻长江大桥为主要分析研究对象,该桥为主跨1280m,主塔高166.5m,矢跨比1/10.5,单跨地锚式钢箱梁悬索桥。
2 主要影响参数的选取影响悬索桥主缆线形的因素很多,主要可以分为计算分析理论和结构几何材料参数两个方面。
现阶段,大跨度悬索桥均采用非线性有限元计算分析理论[1]。
由于非线性计算理论和大量商业计算软件的完善,只要选用成熟的非线性求解器并按合理的假设建立计算模型,计算结果的差异均不会太大。
而结构几何参数、材料特性参数往往与施工和制造密切相关,某些参数偏差在一定程度上具有随机性和偶然性,在前期的计算中无法精确考虑。
对这种确定性较差的因素,分析清楚其影响是非常有必要的。
既可以较好把握结构的受力特性的重点,也有利于在施工前期准备合适的控制调整方案。
3各主要参数对线形影响的计算和分析由于在主缆架设前受各种原因限制,主缆实际的重量、两塔间跨度、主缆无应力索长等参数可能会和主缆下料前拟定的参数有一定差别。
掌握参数差别的影响,可以根据影响量的大小把握重点,提前做好调整和准备措施,使主缆线形尽量接近设计目标状态。
本文重点分析下列8个参数,分别是无应力索长、主跨跨度、温度场、主缆水平力、主缆弹性模量、主梁重量、塔顶鞍座预抬高、地球曲率。
分析时以研究主缆各跨跨中标志点标高变化为主,结合塔顶IP 点的变位情况,综合判断各参数对主缆线形的影响程度。
计算采用ANSYS和M IDAS/civ il结合进行,考虑了全部几何非线性因素。
3.1索长与主缆跨中标志点的高程关系分析索长变化对主缆跨中标志点的高程影响,对主缆丝股的架设非常有用。
如:通过测量得到跨中垂度的需调整量,可以在索的端点处调整该跨的索长[2],从而使跨中标高迅速达到要求。
采用成桥平衡状态的计算模型,限制各IP点的水平和竖向位移,小量调整主缆的无应力长度(?10 cm之内),通过非线性迭代计算跨中标志点的标高。
跨中标高影响分析见表1,从表中可以看出索长每变化1mm,标高变化值约为1.94m m。
表1中跨索长对跨中标志点标高的影响$l/mm$h/mm$h/$l-101.02195.2-1.93-50.1297.4-1.94-9.8219.1-1.9410.32-19.9-1.9350.52-98.1-1.94100.84-195.7-1.94注:$l为索长长度变化;$h为跨中标志点标高变化。
下同。
3.2跨度变化对主缆中跨跨中标志点标高的影响由于塔柱、锚碇实际施工误差和温度场产生塔偏的影响,实际IP点之间的跨度会与理论值有一定差别。
分析跨度变化对跨中标高的影响有助于提前做好调整措施。
仍然采用成桥平衡状态的计算模型,限制散索鞍处IP点的水平和竖向位移,小量调整塔顶IP点的水平位移,通过非线性迭代计算跨中标志点的标高变化,见表2。
从表中可以看出$h/$L=1.88,跨径变化的影响量与索长相当,但影响趋势相反。
表2中跨跨度变化对跨中标高的影响$L/mm$h/mm$h/$L-200-376.04 1.88-100-188.15 1.88-20-37.65 1.882037.66 1.88100188.4 1.88200377.05 1.89注:$L为跨度变化。
3.3温度变化对主缆中跨跨中标志点标高的影响温度场的变化对主缆线形有显著影响。
实际施工时,一般无法在设计标准温度下架设索股,因此需要计算实际温度情况下主缆跨中点标高。
由于实际的温度场过于复杂,而对主缆整体线形影响最大的是主缆的总体升降温。
本次分析对温度场进行简化,仅考虑成桥状态主缆均匀升降温的情况。
在成桥平衡状态,限制鞍座和塔顶的相对位移,以20e为基准温度,考虑主缆温度为0~40e,按5e的变化间隔,计算主缆中跨跨中标志点的标高变化情况见表3。
表3中跨跨中点标高随温度变化值$t/e$h/mm$h$t/m m#e-1 -20951.87-47.59-15713.2-47.55-10474.87-47.49-5237.09-47.425-236.97-47.3910-473.98-47.415-710.71-47.3820-947.12-47.36注:$t为温度变化。
可见,成桥状态温度对中跨跨中标高影响相当大,在?20e内基本上是线性影响。
温度每变化1 e,标高变化接近5cm。
即$h/$t U47.5mm/e。
3.4主缆水平力变化对中跨跨中标高的影响阳逻长江大桥采用的是竖直吊杆,单跨内主缆水平力是定值。
在其他条件不变的情况下,跨中点的标高随主缆的水平力变化。
通过分析这种变化规律,有利于把握结构整体受力,确定水平力与标高的相互关系。
同样使用成桥平衡状态计算模型,限制IP点竖向和水平位移,改变各主缆水平力,计算出中跨跨中点变形,具体见表4。
从表中可以看出,主缆水平力每变化100kN,相当于变化仅占水平力的1/2000,标高变化量约53m m,因此水平力对跨中矢高的影响是非常显著的。
表4主缆水平力变化与跨中标高变化关系(基准水平力F为222944kN)$F/kN$F/F$h/mm$h$F/mm#(100kN)-1 5870.0026304.6651.92830.0013152.153.740000-281-0.0013-151.9654.08-585-0.0026-304.1151.98注:$F为水平力变化。
3.5主缆弹性模量变化对空缆线形的影响每根主缆由近20000根平行钢丝组成。
由于钢丝的弹性模量具有一定离散性,导致主缆的弹性模量也会发生变化。
本桥根据部分钢丝和索股弹性模量的测量值确定主缆的弹性模量值为1.98@105 MPa。
分别计算弹性模量在1.94@105~2.0@105 MPa之间变化对通常索股空缆线形[3]和主缆无应力长度的影响。
从表5中得到,弹性模量变化约为1%时,跨中标志点标高变化量接近90m m。
表5弹性模量变化对通常索股空缆线形的影响弹性模量105M Pa $h/m m顺桥向位移/mm北塔IP点南塔IP点1.94177.9-14.716.31.9688-7.381.980002.00-86.37.1-7.93.6主梁重量变化对主缆线形的影响由于施工和制造方面的诸多原因,预先确定的主梁和二期恒载重量和实际往往有一定差别。
于是,根据前期计算的确定空缆线形进行施工后,成桥的主缆线形就达不到预期的设计目标状态。
另外一方面,如果计算采用的重量偏重(偏轻),会使得计算出的主缆无应力长度偏短(偏长)。
以成桥平衡状态为基准,在主缆长度不变的情况下,考虑钢箱梁自重?5%(阳逻长江大桥基准重量为138.27kN/m),表6列出了成桥状态主缆线形的变化值。
从表中可以看出梁重5%的变化量对中跨标志点标高影响值约为290m m。
3.7塔顶鞍座预抬高数值变化对空缆线形的影响主塔在巨大压力和收缩徐变作用下,塔顶会有一定向下位移,因此在架设主缆索股前需要对塔顶设预抬高,预设抬高量与实际产生向下变形量存在表6梁重变化对成桥主缆线形的影响梁重变化/%$h/m m-5293.02005-290.33差异,这种差异对跨中标志点的标高影响量可以从下面分析中获取。