关于悬索桥的重力刚度一文的讨论

读了“关于悬索桥的重力刚度”［1］后(下面简称文［1］) ,觉得立论很好,推导正确,得到了大跨度悬索桥按线性考虑即叠加原理和影响线 成立时重力刚度等于恒载和活载各自单独作用的横拉力之和(H=H\-q+H\-p)乘以跨长l的平方的十分简洁的结论.并推导了求活载引起的附加挠度和附加横拉力 的重力刚度法的简便公式,与弹性理论法的计算结果比较,结果很接近,可供初步设计时使 用.但文［1］在行文中有些地方容易引起误解,现提出来供参考：     

基于重力刚度法的三塔悬索桥形变特征研究

应用重力刚度法推导了集中力和均布载荷作用下三塔四跨悬索桥主缆的无量纲位移的理论表达式;分析了跨数、边中跨比以及恒载和活载集度对三塔四跨悬索桥重力刚度挠度的影响规律,及三塔四跨悬索桥不同于两塔悬索桥的新特征。研究表明:多跨悬索在恒活载作用下主缆的力学特征主要决定了三塔四跨悬索桥整体结构刚度的基本特征,单跨悬索和多跨悬索力学行为的差异是两塔和三塔悬索桥力学特征差异产生的根本原因;应用重力刚度法分析的三塔悬索桥行为特征与基于有限元方法计算的结构行为特征有很好的一致性。     

悬索桥重力刚度法及主缆水平拉力计算

对于大跨度悬索桥,加劲梁的抗弯刚度远远小于具备强大拉力储备的主缆的重力刚度,加劲梁的抗弯刚度的大小对全桥结构行为的影响只是处于次要地位。忽略加劲梁的抗弯刚度而将悬索桥当成一个单纯的索结构来分析它的内力和变形的方法就是重力刚度法。通过与悬索同跨简支梁的剪力和弯矩来明确重力刚度的概念,并揭示该剪力和主缆水平拉力、该弯矩和主缆挠度之间的关系。分别采用重力刚度法和通用软件ANSYS来计算悬索桥的内力和变形,其结果接近,说明采用重力刚度法计算的结果也是具有参考价值的。     

关于悬索桥的重力刚度

随着悬索桥跨度的增大,加劲梁的竖向抗弯刚度提供给整个桥跨结构的刚度仅占次要地位,而悬索自身的重力刚度却占有重要的作用．为加深对重力刚度的进一步认识,笔者对特大跨度的悬索桥的重力刚度进行简要的理论推导,在忽略加劲梁存在的情况下,可近似地计算悬索桥的变形和内力．     

关于悬索桥的重力刚度

随着悬索桥跨度的增大,加劲梁的竖向抗弯刚度提供给整个知跨结构的刚度仅占次要地位,而悬索自身的重力度度却占有秉的作用。为加对重力刚度的进一步认识,笔者对特大跨度的悬索桥的重力刚度进行简要的理论推理,在忽略加劲梁存在的情况下,可近似地计算悬索桥的变形和内力。     

列车活载作用下超大连跨悬索桥的刚度特征

为探索超大连跨悬索桥的可行性,采用重力刚度法研究了超大连跨悬索桥在铁路活载作用下的刚度(坡度变化)特征.根据列车活载的作用位置,将桥梁沿纵向划分为车前、车下和车后3个坡段,分别探讨了它们的最大转角变形.还对不同垂跨比、跨度和连跨悬索桥的跨数进行了参数研究,分折了不同参数对连跨悬索桥刚度的影响.结果表明,车前和车后坡段的坡度变化随垂跨比增大而增大,随跨度增大而减小;车前坡段的坡度变化随悬索桥跨数的增加而减小,车后坡段的坡度变化随悬索桥跨数的增加而增大.     

基于影响矩阵法的自锚式悬索桥施工张拉力确定

自锚式悬索桥施工过程中,控制吊杆施工张拉力,使桥梁在施工完毕后达到理想的设计状态.文中结合自锚式悬索桥施工过程中的力学特性,提出了基于几何线性、几何非线性的影响矩阵法确定自锚式悬索桥的施工张拉力.该方法计算简单,所得结果符合要求.     

连续超大跨悬索桥的刚度特征

为了解不同结构参数对连续超大跨悬索桥的影响,对重力刚度法进行了推广,研究了连续超大跨悬索桥体系的静力刚度特征．考虑主塔抗弯刚度和主缆弹性伸长,导出了多跨悬索桥挠度的计算公式,探讨了悬索桥跨数对重力刚度分布和最大挠度的影响,以及中间塔抗弯刚度对挠度的影响．结果表明,跨数和中间塔抗弯刚度对连续超大跨悬索桥的重力刚度和最大挠度有显著影响．     

一种计算自锚式悬索桥吊杆施工张拉力的方法探讨

自锚式悬索桥施工过程当中,控制吊杆施工张拉力,使桥梁在施工完毕后达到理想的设计状态,是个非常重要的问题。结合自锚式悬索桥施工过程中的力学特性,提出采用基于几何线性、几何非线性的影响矩阵法确定自锚式悬索桥的施工张拉力,该方法计算简单,所得结果符合要求。     

多塔自锚式悬索桥竖弯基频简化计算

以多塔自锚式悬索桥为研究对象,基于能量原理,忽略影响悬索桥基频的次要因素,应用Rayleigh法推导了3塔自锚式悬索桥1阶反对称和正对称竖弯振型频率的简化计算公式,并以数值分析结果对比验证了简化公式的准确性。     

柔索索力主频阶次误差及支承条件误差

为研究柔索索力测试中拉索自振频率阶次和支承条件对索力测试误差的影响规律,利用动平衡法推导了考虑弯曲刚度的柔索自振方程和自振频率公式,采用瑞利能量法分析了弹性支承条件和附加质量对拉索自振频率的影响.研究发现频率阶次对索力计算公式的影响符合二次抛物线分布特征,附加质量使拉索的自振频率减小,传感器等测试用的质量块的影响可以忽略不计,弹性支承引起的误差与弹性链杆刚度成线性关系,而且与主频的阶次有关.分析和试验结论对大跨度柔索承重结构如斜拉桥和悬索桥的索力测试具有指导意义.     

柔性悬索桥静力分析

采用非线性有限元理论,将大跨悬索桥的设计思想与柔性悬索桥的实际情况结合起来．对结构进行了详细的静力分析,探讨了柔性悬索桥的变形控制,最终提出了基于增加“结构重力刚度”思想的2种控制结构变形的方法。     

空间缆索体系悬索桥动力特性分析

以凤凰山古城里悬索桥为工程背景,介绍了采用Midas/Civil软件进行悬索桥建模的过程。并以横向矢跨比为参数,建立了7个模型来对比分析不同横向矢跨比对悬索桥空间特性的影响。结果表明,随着横向矢跨比的增大,在一定范围内主梁的横弯和扭转频率均在变大,即横向及扭转刚度都在增强;而当横向矢跨比大于1/100时,缆索的空间特性几乎不存在;此外,具有空间缆索的悬索桥横向刚度较传统平面缆索的大。     

刚性索悬索桥研究

刚性索悬索桥是指主缆及吊杆为刚度较大的构件组成的悬索桥。它解决了中小跨度时常规悬索桥刚度差、吊杆易疲劳等问题。文中介绍了刚性索悬索桥的计算分析、构造措施和施工方法,给出了工程实例－于1999年12月建成通车的江苏常州广化桥,说明刚性索悬索桥是一种很有应用前景的桥型。     

双塔简支梁悬索桥动力特性影响因素分析

以某双塔简支钢桁加劲梁悬索桥为研究背景,运用Midas/Civil有限元软件建立桥梁空间模型,分别对不同中央扣、主桁架弦杆灌注砼、温度、桥塔刚度条件下的悬索桥进行自振特性分析,得出以下结论:(1)中央扣能有效增强桥梁结构的自振频率和整体刚度;(2)主桁架弦杆内灌砼能小幅增强桥梁结构中竖弯和横弯的基频,而主桁架弦杆无灌砼能增大扭弯频比,提升桥梁的抗风性能;(3)悬索桥的自振频率与整体刚度随着温度升高逐渐减小;(4)桥塔刚度仅对纵飘振型的影响较明显,纵飘频率随着桥塔刚度的增大逐渐变大。     

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。     

双缆悬索桥的静力特性及其关键影响因素

双缆悬索桥体系是一种适用于大跨度多塔悬索桥的结构体系,为了对该类悬索桥体系的受力特性开展深入研究,基于有限元方法对其静力特性以及关键设计参数的影响效应进行对比分析. 首先以一座典型的单缆多塔悬索桥为参照,选定双缆多塔悬索桥的关键设计参数,建立两类多塔悬索桥的有限元模型;其次基于所建立的有限元模型,对比分析两类多塔悬索桥体系的竖向刚度差异;最后研究双缆悬索桥体系,边主跨比、中塔刚度、恒载分配比和矢跨比等关键设计参数对于中塔塔顶主缆总的不平衡力、中塔塔顶最大纵向位移以及主梁跨中最大挠度的影响效应. 研究结果表明:相比单缆多塔悬索桥,双缆多塔悬索桥能够有效提高结构的竖向刚度,同时大幅减小中塔塔顶主缆总的不平衡力;减小边主跨比对双缆结构体系竖向刚度和塔顶主缆总的不平衡力的影响较小;增大中塔刚度可以显著提高双缆结构体系的竖向刚度,但是中塔塔顶主缆总的不平衡力有较大幅度的增加;恒载分配比例取为1.0～2.0时,双缆结构体系的中塔塔顶位移及主梁跨中挠度较小;减小顶缆矢高或者增大底缆矢高均可以显著提高双缆结构体系的竖向刚度,有效减小主梁跨中挠度和中塔塔顶位移.      

国内已建悬索桥主要技术指标调查分析

系统收集国内20世纪90年代以来建设的60多座悬索桥资料,按地锚式（分重力式和隧道式）、自锚式对跨径、矢跨比、主塔、梁型等主要技术指标进行统计分析,为悬索桥设计提供参考。     

三塔悬索桥静动力特性与中塔选型

为探讨三塔悬索桥与两塔悬索桥静动力特性差异与中塔选型,以泰州长江大桥为原型,基于有限位移理论建立相应的两塔、三塔（混凝土中塔与钢中塔）悬索桥的空间有限元模型,分析了各种结构参数下的静力和地震效应。研究结果表明：与两塔悬索桥相比,由于中塔顶缺乏边缆的有效纵向约束,三塔悬索桥整体刚度较小,变形较大,自振频率低;汽车作用下主...     

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.