每一座悬索桥
都有它独特的一面
为实现每一个独特的个体
设计出更加合理美观的悬索桥
提供有效、实用的悬索桥计算方法
理论分类:悬索桥的静力施工方法是以分析悬索桥结构工作时受力情况为目的的计算理论,根据年代与内容的不同,可分为三类:
弹性理论(19世纪末至20世纪初 )
挠度理论(20世纪初至1980年)
有限位移理论 (1980年以来)
时间:19世纪末至20世纪初
计算假设:不考虑结构体系变形对内力的影响
计算方法:按普通的结构力学方法计算
适用范围:跨度较小且加劲梁刚度较大的悬索桥,具体即跨度小于200m,加劲梁高跨比约为1/40。
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弹性理论有两个显著缺陷一是没有考虑到恒载对悬索桥刚度的有益影响;二是没有考虑非线性大位移影响。按弹性理论做设计偏于安全却浪费材料。
时间:20世纪初至1980年
代表作:美国曼哈顿桥
特点:考虑到原有荷载(如恒载)已产生的主缆轴力对新的活载(如活载)产生的竖向变形将再产生一种新的抗力。计入恒载内力对悬索桥的刚度有提高的作用。
挠度理论来由:
对于梁、拱和各种桁架,忽略它们因活载而产生的几何形状改变,对截面设计影响不大。
但对于缆索结构,特别是大跨度的悬索桥,主缆和加劲梁都是柔性结构,在设计中考虑其柔性是非常重要的。
很明显,加劲梁是挂在主缆上的,在荷载作用下,加劲梁的线形变化完全决定于主缆的干挠。基于这一认识分析的理论,就称为挠度理论。
下图显示了挠度理论与弹性理论的不同之处,图中用虚线表示主缆在恒载时的平衡位置,用实线表示主缆在恒载和活载共同作用时的平衡位置,两者比较可以看到活载作用下主缆的几何形状发生了变化。
近似计算方法:
1)代换梁法――由1941年我国李国豪教授提出
2)重力刚度法
特点:对加劲梁很柔的悬索桥,可忽略加劲梁的抗弯刚度,而把悬索桥当作一个单纯的索结构来分析。
时间:1980年以来
代表作:塞文桥
特点:以使用计算机分析为前提,及非线性有限元理论和有限位移理论为基础,对大跨度悬索桥进行空间离散分析,计算迅速分析严谨,是一种精确的求解方法。
优点:可以综合考虑悬索桥的非线性影响因数:
荷载作用下的结构大位移。进行结构分析时,力的平衡方程应依据变形后结构的几何位置来建立,力与变形的关系是非线形的。
缆索自重垂度的影响。缆索单元的计算模型常取为直线单元,而实际缆索具有垂度,在单元两端受力时,实际缆索单元的变形比直杆单元的大。
初始内力的影响。由于叠加原理不适用于非线形结构,为了得到在外力作用下的平衡状态,应将结构上的初内力、引起初内力的荷载及新增加的活载一起考虑,算出结构在新的变形状态下的平衡,以得到结构真正的变形与内力。
适用范围:空间缆索、空间结构的悬索桥。
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知识点:悬索桥的计算方法
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