悬索桥主缆线形设计与施工计算原理及其Win32软件开发

按悬索桥的实际情况将主缆简化为受沿弧长均布荷载和吊点的集中荷载,主缆在吊索之间的线形为悬链线,在吊点处的线形则根据力学平衡条件和变形相容条件加以确定,因此悬索桥的主缆线形为分段悬链线.据此理论建立了一套悬索桥主缆成桥线形和施工过程计算的精确方法,并开发了真正的Win32软件Sgkz2000,笔者对其计算原理、方法和软件开发情况加以介绍.     

悬索桥主缆线形设计与施工计算原理及其Win32软件开发

按悬索桥的实际情况将主缆简化为受沿弧长均布荷载和吊点的集中荷载，主缆在吊索之间的线形为悬链线，在吊点处的线形则根据力学平衡条件和变形相容条件加以确定，因此悬索桥的主缆线形为分段悬链线。据此理论建立了一套悬索桥主缆成桥线形和施工过程计算的精确方法，并开发了真正的Win32软件Sgkz2000,笔者对其计算原理、方法和软件开发情况加以介绍。     

温度对悬索桥空缆线形的影响分析

温度对悬索桥的线形有较大的影响,在悬索桥空缆架设施工中,温度不仅改变主缆索股的长度,而且将引起主塔的偏位,这些都将导致主缆线形的改变.文中分析了主缆线形温变影响以及在此基础上,提供了计算主缆线形和主塔偏位的程序设计,并以实例加以说明,可供桥梁施工技术人员参考.     

悬索桥空间主缆恒载线形分析

为了确定悬索桥空间主缆恒载线形,根据已有的二维模型,提出了一个三维主缆找形计算方法.确定悬索桥成桥状态线形主要是确定主缆的线形.给定悬索桥成桥时受力的性能指标,就能计算悬索桥成桥吊索内力,由吊索内力能够迭代形成主缆几何形状.将三维主缆投影到2个平面上分别考虑几何边界条件和力的平衡条件,倾斜吊杆的影响.引入牛顿迭代法,推导了三维主缆的迭代方程,给出了具体计算分析的迭代流程.研究结果表明:精度完全能满足工程计算要求.     

温度对悬索桥空缆线形的影响分析

温度对悬索桥的线形有较大的影响．在悬索桥空缆架设施工中。温度不仅改变主缆索股的长度，而且将引起主塔的偏位，这些都将导致主缆线形的改变．文中分析了主缆线形温变影响以及在此基础上．提供了计算主缆线形和主塔偏位的程序设计．并以实例加以说明．可供桥梁施工技术人员参考     

温度影响下主缆线形精细计算方法研究与应用

悬索桥施工前,应通过基于有限元方法的杆件正向装配及逆向拆除法来进行正反向计算,若2种计算得到的成桥状态各项数据闭合且合理,则可基于此确定其各项施工参数。但上述计算是基于设计基准温度,而施工时环境温度与设计基准温度存在差异,且主缆索股的垂度与线形受温度影响较大,上述2种温度的差异使得主缆架设完成时其空缆线形参数与理论值不一致。因此,在施工前及施工过程中应根据2种温度的差异对主缆形状的影响规律来调整空缆状态下主缆的线形。为此在悬索桥施工过程主缆线形的解析计算方法基础上,推导了2种温度影响下主缆形状计算表达式,并编写成数值计算程序用于主缆施工控制过程中,能保证施工完成时桥梁处于合理成桥状态,本计算方法也可用于其他悬索桥的主缆施工过程中。结合大跨径地锚式悬索桥算例,验证了悬索桥主缆施工过程中考虑温度因素的空缆线形计算方法的正确性。     

悬索桥主缆空缆状态的线形分析

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来建立缆索状态方程, 提出了悬索桥主缆空缆状态线形分析的一种新方法． 以虎门悬索桥为例对该方法的正确性和适用性进行验证, 可供桥梁工程技术人员设计参考．     

基于ANSYS的人行悬索桥主缆及抗风缆找形方法研究

为了抵抗风荷载的作用,人行悬索桥通常会安装抗风缆。但安装抗风缆后,抗风缆和主缆受力会相互作用,相互影响,悬索桥在设计中面临抗风缆和主缆的共同找形问题。利用ANSYS软件通过不断迭代的方式首先进行抗风缆的找形,然后进行主缆的找形,最后进行模型合并,从而建立整个有限元模型。迭代的方法可以很好的确定带有抗风缆的悬索桥的成桥线形,对于此类悬索桥的建模提供了较为准确的指导建议。     

悬索桥主缆空缆状态的线性分析

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来建立缆索状态方程,提出了悬索桥主缆空缆状态线形分析的一种新方法。以虎门悬索桥为例对该方法的正确性和适用性进行验证,可供桥梁工程技术人员设计参考。     

自锚式悬索桥主缆线形计算方法

以长沙市三汉矶湘江大桥为工程背景，对自锚式悬索桥的主缆线形及无应力长度的计算方法进行了研究，推导出两种基于不同假定下的主缆线形及无应力索长的计算方法：假定主缆自重沿跨径均布的抛物线法和假定主缆自重沿弧长均布的分段悬链线法。结果发现：抛物线法比较简单，但计算结果比较粗略；分段悬链线法考虑因素比较全面，计算相对复杂，但结果比较精确；对于空缆线形竖向坐标值两种方法的误差为0．739％，无应力索长计算两种方法的误差仅为0．31％。结果表明：抛物线法和分段悬链线法均可应用于自锚式悬索桥的主缆线形计算。     

论悬索桥非线性分析的理论和方法

大跨度悬索桥结构具有显著的几何非线性行为,且在悬索桥结构计算中必须考虑其非线性。鉴于此,系统介绍悬索桥的几何非线性影响因素,分析其基本原理及计算方法,以供同行参考和借鉴。     

自锚式斜拉-悬索协作体系桥模型试验研究

鉴于自锚式斜拉-悬索协作体系桥结构新颖,目前世界上尚无先例,为了检验其设计及计算理论的正确性,探索自锚式斜拉悬索协作体系桥的整体结构特性,以大连湾跨海大桥推荐方案为原型,制作1／100的试验模型,进行全桥静力和动力模型试验分析,试验结果与理论结果基本吻合．试验验证了理论计算的正确性,表明用现有的有限位移理论分析是安全可靠的．为实际工程的设计与力学性能研究提供依据．     

悬索桥有限元分析

近年来悬索桥的应用越来越广泛.以崇龛悬索桥为工程背景,采用MIDAS建立悬索桥的有限元分析模型.合理确定该桥的平衡状态,并且准确的对该桥施工过程进行仿真分析,其结果可为该桥的设计和施工控制提供依据.     

双索悬索桥自振特性分析

以黄河大峡水库下游某双索悬索桥为工程背景,引入只受拉三维拉索单元,采用考虑几何非线性的子空间迭代法对其自振特性进行了分析,理论值与实测值能较好的吻合,说明了该空间非线性有限元分析方法的正确性;进而与相同跨径和结构参数的单索悬索桥的自振频率、振型进行了对比分析,结果表明双索悬索桥能有效提高桥梁一阶竖弯振动频率,为双索悬索桥结构设计理论提供了动力性能方面的依据.     

基于解析法的悬索桥上部结构施工控制程序开发

介绍了基于解析法的悬索桥上部结构施工控制专用计算程序的计算原理和流程,完善了悬索桥锚跨索股分析程序MKJS;利用Fortran和Visual Basic进行混合编程,实现了SBCC3.0的开发,其功能可满足悬索桥上部结构的施工控制计算。     

刘家峡桁架梁悬索桥的颤抖振时域分析

以刘家峡大桥为工程背景,建立了钢桁架梁悬索桥的有限元模型,采用改进谐波合成法模拟了脉动风荷载,结合大跨桥梁颤抖振分析的基本理论,计算了对应于桥梁各节点的静风力、抖振力和自激力.在此基础上,利用ANSYS参数化设计语言（APDL）编制了相应的计算程序,将计算所得的各类风荷载施加在全桥有限元模型的节点上,对刘家峡桁架梁悬索桥进行了颤抖振时域分析,以精确求解不同桥面基准风速下,桥梁各关键部位的抖振扭转角、抖振侧向位移、抖振竖向位移,进而研究了风速变化对悬索桥最大颤抖振响应的影响.与全桥模型风洞试验的对比结果表明：对大跨桥的颤抖振分析方法是合理可行的,可为同类大跨桥梁风致振动的研究提供科学的依据和参考.     

非均匀变温场中主缆初始位形的迭代计算

利用解析法推导了变温度场中悬索桥空缆线形的悬链线线形公式;建立了两种已知设计条件时悬索桥空缆线形的迭代方法;根据主缆的温度变化方程导出了温度变化时无应力索长计算公式。计算结果表明:在非设计温度下,主缆的位形及其内力值均与设计理论值有较大误差,因此在悬索桥的结构分析中必须考虑温度变化的影响。     

大跨径悬索桥动力特性分析

以某大跨径悬索桥为工程背景,采用ANSYS建立有限元模型,合理确定该桥的初始平衡状态,以此为基础对该桥进行准确的动力特性分析,结果可为该桥的动力分析提供基础,也可为同类型桥梁工程提供参考.     

自锚式悬索桥主要构件刚度对结构的影响分析

分别分析了自锚式悬索桥的主塔刚度、主缆刚度、吊索刚度和加劲梁刚度对桥梁的主缆、吊索、加劲梁、桥塔和桥墩内力、结构位移、结构动力特性的影响,讨论了设计中各构件尺寸确定的顺序.得出的有益结论可为该类桥的设计提供技术参数方面的参考.     

大跨悬索桥主缆线形解析迭代法研究

基于悬索桥在恒载作用下的受力特点,建立了主缆线形控制计算的解析迭代方法,以此确定主缆无应力长度、成桥线形、空缆线形。算例结果表明该解析法具有适合程序计算、收敛速度快、计算精度高的特点,可用于悬索桥设计与施工控制计算。