直接計(jì)入活載水平拉力的懸索橋重力剛度法.pdf

1、隨著懸索橋的跨徑不斷增大，尤其是采用扁平鋼箱梁作為加勁梁的大跨度懸索橋，加勁梁的剛度常常只占全橋剛度的幾十分之一甚至幾百分之一，此時(shí)，如果忽略加勁梁的剛度而直接把懸索橋當(dāng)作一個(gè)單純的索結(jié)構(gòu)來(lái)分析，將會(huì)使分析得到簡(jiǎn)化。這種對(duì)懸索橋進(jìn)行近似分析的方法即是重力剛度法。以往的重力剛度法是間接考慮活載內(nèi)力對(duì)纜索彈性伸長(zhǎng)的影響，并通過(guò)修正參數(shù)對(duì)已經(jīng)計(jì)算出的結(jié)果進(jìn)行重新計(jì)算。本文將在計(jì)算主纜水平拉力時(shí)直接將恒載和活載一起考慮進(jìn)去，進(jìn)而計(jì)算出的內(nèi)力和變

2、形無(wú)需修正。 本文通過(guò)與懸索同跨簡(jiǎn)支梁的剪力和彎矩明確重力剛度的概念，在理論上給出重力剛度的定義，論述重力剛度法的計(jì)算原理。并揭示該剪力和主纜水平拉力、該彎矩和主纜撓度之間的關(guān)系。 直接考慮恒活載對(duì)纜索彈性伸長(zhǎng)的影響，根據(jù)纜索的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度為定值建立方程，計(jì)算出結(jié)構(gòu)受外荷載作用后重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的水平拉力。選取實(shí)際算例采用重力剛度法對(duì)懸索橋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算的結(jié)果與基于有限位移理論的有限元軟件ANSYS計(jì)算

3、的結(jié)果進(jìn)行比較分析，給出計(jì)算誤差，根據(jù)計(jì)算誤差對(duì)計(jì)算方法的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)。 以成橋狀態(tài)作為初始態(tài)，計(jì)算出活載作用時(shí)活載引起的主纜撓度的增量，不考慮吊桿的拉伸與傾斜，主纜的撓度增量就是加勁梁的撓度；然后計(jì)算加勁梁的彎矩。在利用重力剛度法計(jì)算加勁梁的彎矩時(shí)需要進(jìn)行迭代計(jì)算直至收斂，得到較為合理的計(jì)算結(jié)果。 采用通用軟件ANSYS的LINK10單元模擬主纜和吊桿，BEAM3單元模擬加勁梁，建立懸索橋的計(jì)算模型，對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變

4、形進(jìn)行分析計(jì)算。 本文分別運(yùn)用重力剛度法和有限元方法對(duì)算例懸索橋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)對(duì)計(jì)算過(guò)程的回顧和總結(jié)以及對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析和研究，可以得出以下結(jié)論： (1)采用重力剛度法計(jì)算大跨度懸索橋內(nèi)力和變形的結(jié)果是可靠的。尤其是在大跨懸索橋初步設(shè)計(jì)階段采用重力剛度法計(jì)算內(nèi)力和變形是可行的。 (2)懸索橋結(jié)構(gòu)在外荷載的作用下，結(jié)構(gòu)體系將在變形后的某個(gè)位置上重新建立新的平衡狀態(tài)。 (3)懸索橋結(jié)構(gòu)在外荷