纜索承重橋梁懸索橋的施工及計(jì)算1加勁梁拼裝施工纜索施工橋塔施工三、懸索橋的施工錨碇施工懸索橋適用于超大跨徑橋梁的主要原因，除了其充分利用了材料強(qiáng)度外，還有其獨(dú)特的施工方法。通常，懸索橋架設(shè)步驟為：塔柱及錨碇施工貓道架設(shè)主纜架設(shè)索夾及吊索安裝加勁梁吊裝架設(shè)等。加勁梁拼裝施工加勁梁的制造、組拼與運(yùn)輸加勁梁架設(shè)：架設(shè)順序和架設(shè)方法箱梁和桁架梁拼裝施工加勁梁架設(shè)加勁桁架梁吊裝加勁鋼桁架架設(shè)單元分類：單根桿件、平面構(gòu)架和立體節(jié)段。箱梁拼裝施工—鋼箱梁吊裝加勁梁架設(shè)主纜是柔索結(jié)構(gòu)，只有部分梁段懸吊在主纜上時(shí)撓度很大，梁段吊裝到位后只能在上緣與相鄰梁段連接形成鉸接，下緣是可以張開閉合的；隨著吊裝梁段的增加，主纜的局部撓度減小，加勁梁下緣的間隙逐漸閉合，待梁段全部吊裝完成或大部分完成后，可在相鄰節(jié)段間永久固結(jié)連接；加勁梁的重力完全由主纜承擔(dān)，加勁梁只承擔(dān)梁段內(nèi)的局部彎矩。四、懸索橋的設(shè)計(jì)加勁梁在活載與其他荷載作用下與主纜共同受力，因此必須與主纜共同考慮，所以懸索橋設(shè)計(jì)按順序包括以下內(nèi)容，先考慮主纜及加勁梁的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)已決定的主纜及加勁梁體系考慮橋塔和錨碇的設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行其它輔助構(gòu)件的設(shè)計(jì)。懸索橋設(shè)計(jì)包括：總體設(shè)計(jì)、主纜的設(shè)計(jì)、主塔的設(shè)計(jì)、錨碇與鞍座、加勁梁的設(shè)計(jì)等。懸索橋的總體構(gòu)思懸索橋的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容懸索橋的設(shè)計(jì)計(jì)算程序1、懸索橋的總體設(shè)計(jì)1）懸索橋的適用范圍2）懸索橋與其它大跨度橋式的比較選擇3）懸索橋的美學(xué)比例4）懸索橋總體設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)：跨度比，垂跨比，寬跨比，高跨比等

1）邊跨跨徑與主跨跨徑的比例；2）橋下空間形式；3）加勁梁選擇；4）懸索橋的錨碇選擇；5）橋塔選擇。懸索橋的總體構(gòu)思懸索橋的的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算1）作用在在懸索橋橋上的荷荷載有恒恒載、活活載、風(fēng)風(fēng)荷載、、地震力力、溫度度變化等等，設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算時(shí)時(shí)，一般般把它們們簡化為為平面問問題或空空間問題題采用各各種計(jì)算算理論進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算分析；；2）關(guān)于塔塔，一般般將其作作為獨(dú)立立結(jié)構(gòu)，，在橋軸軸及垂直直橋軸方方向分別別進(jìn)行分分析，對(duì)對(duì)于柔性性塔，由由于塔柱柱的剛度度不可能能很大，，還必須須計(jì)算其其屈曲臨臨界荷載載；3）對(duì)包括括塔、纜纜索、橋橋臺(tái)、加加勁梁等等整個(gè)結(jié)結(jié)構(gòu)組成成的計(jì)算算模型進(jìn)進(jìn)行動(dòng)力力分析計(jì)計(jì)算時(shí)，，一般采采用以有有限位移移理論為為基礎(chǔ)的的空間非非線性有有限元程程序計(jì)算算；4）與斜拉拉橋的情情況一樣樣，懸索索橋的跨跨度遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出《橋規(guī)》所規(guī)定的的適用范范圍。因因此，必必須制定定適用于于懸索橋橋的設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范。。以《橋規(guī)》中的規(guī)定定為基準(zhǔn)準(zhǔn)，對(duì)一一些復(fù)雜雜項(xiàng)目如如活載、、撓度容容許值、、沖擊系系數(shù)、屈屈曲長度度、抗震震設(shè)計(jì)、、抗風(fēng)設(shè)設(shè)計(jì)、荷荷載組合合及容許許應(yīng)力等等進(jìn)行規(guī)規(guī)定，以以規(guī)范為為基準(zhǔn)進(jìn)進(jìn)行計(jì)算算分析和和結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)。5）懸索橋橋在設(shè)計(jì)計(jì)的不同同階段需需要進(jìn)行行不同的的計(jì)算，，現(xiàn)將其其設(shè)計(jì)步步驟與其其設(shè)計(jì)中中所需的的各項(xiàng)計(jì)計(jì)算分述述如下:懸索橋主主纜和加加勁梁靜靜力設(shè)計(jì)計(jì)流程圖圖主纜及加加勁梁動(dòng)動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)流程（（續(xù)）橋塔的設(shè)設(shè)計(jì)順序序橋塔的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算應(yīng)根據(jù)據(jù)主纜與與加勁梁梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)體系來來進(jìn)行。。首先選選擇橋塔塔的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式，，擬定橋橋塔各組組成構(gòu)件件的截面面尺寸,進(jìn)而進(jìn)進(jìn)行橋塔塔的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算，，設(shè)計(jì)流流程見右右圖所示示，后續(xù)續(xù)還會(huì)進(jìn)進(jìn)一步介介紹橋塔塔的計(jì)算算。橋塔的設(shè)設(shè)計(jì)流程程懸索橋的的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算程序序懸索橋的的計(jì)算機(jī)機(jī)輔助分分析和設(shè)設(shè)計(jì)的發(fā)發(fā)展過程程，既與與計(jì)算機(jī)機(jī)的發(fā)展展有關(guān)，，也與懸懸索橋結(jié)結(jié)構(gòu)分析析理論的的發(fā)展有有關(guān)，而而更重要要的還與與懸索橋橋建設(shè)的的實(shí)際需需要有關(guān)關(guān)。這就就決定了了懸索橋橋的計(jì)算算機(jī)輔助助分析和和設(shè)計(jì)起起源于美美英，而而興盛于于日本這這樣一個(gè)個(gè)發(fā)展過過程。據(jù)文獻(xiàn)介介紹，開開始將計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助分析析應(yīng)用于于懸索橋橋設(shè)計(jì)的的是美國國學(xué)者。。他們提提出的吊吊桿力法法和據(jù)此此編制的的計(jì)算程程序，在在曼哈頓頓橋的加加固工程程中得到到應(yīng)用。。但此程程序不具具通用性性。英國國在60年代修建建塞文橋橋時(shí)，將將懸索橋橋當(dāng)作非非線性平平面框架架結(jié)構(gòu)，，利用有有限位移移法作計(jì)計(jì)算分析析，檢檢算了具具有斜吊吊桿（索索）的塞塞文橋的的設(shè)計(jì)合合理性。。1966年的里斯斯本國際際懸索橋橋會(huì)議促促進(jìn)了懸懸索橋計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算分分析的發(fā)發(fā)展。雖雖然美國國自那以以后再未未修建大大跨懸索索橋，系系統(tǒng)的懸懸索橋軟軟件開發(fā)發(fā)并未受受到重視視，但其其在理論論的研究究方面仍仍處于領(lǐng)領(lǐng)先地位位，尤其其是動(dòng)力力設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算方面面。英國國自修建建塞文橋橋以后，，在懸索索橋的設(shè)設(shè)計(jì)中都都采用計(jì)計(jì)算機(jī)作作靜力分分析，而而進(jìn)行完完善的計(jì)計(jì)算機(jī)動(dòng)動(dòng)力分析析較晚。。隨后，，日本由由于修建建本四連連絡(luò)線，，線內(nèi)含含有11座懸索橋橋，所以以開發(fā)了了懸索橋橋設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算系列列軟件。。ABAQUS-Non-LinearF.E.AnalysisADINA-NonLinearF.E.AnalysisMSCSoftware-NASTRANandmanyotherprogramsANSYS-GeneralPurposeF.E.CSI-SAP2000–GeneralPurposeAnalysisandDesignLUSASBridge–Bridgeengineeringanalysis,designandassessmentsoftwareMIDAS/Civil–StageAnalysesforPost-tensioned,Suspension&CableBridgesandDesignANSYS/CivilFEMTDVRM軟件懸索橋的的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算程序序（續(xù)））主纜的類類型和材材料2、主纜的的總體設(shè)設(shè)計(jì)主纜的設(shè)設(shè)計(jì)主纜成橋橋幾何線線型的確確定；主纜截面面及預(yù)制制平行鋼鋼絲束設(shè)設(shè)計(jì)；主纜鋼絲絲束的無無應(yīng)力長長度。主纜成橋橋幾何線線型的確確定設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)對(duì)1：9.5，1：10，1：10.5等矢跨比比進(jìn)行了了經(jīng)濟(jì)、、技術(shù)方方面的比比選，在在對(duì)錨碇碇所處地地形條件件及施工工等因素素的綜合合評(píng)價(jià)后后，最后后選定合合適的矢矢跨比1：10。1）主纜矢矢跨比的的選擇（汕頭海灣灣懸索橋橋）2）主纜纜成橋橋幾何何線型型確定定（1）基本本數(shù)據(jù)據(jù)：根據(jù)最最終完完成主主纜編編制操操作凈凈空要要求，，中跨跨跨中中主纜纜中心心線、、邊跨跨跨端端主纜纜中心心線均均按髙髙出主主粱頂頂面2.0m進(jìn)行主主纜中中心的的高程程控制制。中跨部部分：：跨中主主纜中中心線線高程程為+53.7m①，梁跨跨l=444m，矢高高f=44.4m，主塔塔中心心至梁梁端支支點(diǎn)b=4.0m；邊跨部部分：：岸側(cè)跨跨端主主纜中中心線線高程程為+45.3m③，梁跨跨l1=150.0m,主塔中中心至至梁端端支點(diǎn)點(diǎn)b1=4.0m,主纜直直線段段b2=95.0m。①③②④（2）幾何何線型型計(jì)算算邊跨矢矢高f1：根據(jù)據(jù)主纜纜在塔塔頂處處恒載載水平平拉力力相等等可以以得出出塔頂主主纜中中心線線理論論高程程:②（2）幾何何線型型計(jì)算算散索鞍鞍座主主纜中中心線線高程程：④主纜截截面及及預(yù)制制平行行鋼絲絲束設(shè)設(shè)計(jì)采用預(yù)制平行行鋼絲束股（（PWS）法制作架設(shè)設(shè)。主纜由10010根5mm高強(qiáng)鍍鋅鋼絲絲組成，設(shè)計(jì)計(jì)面積0.1965m2，分為110股平行鋼絲束束，每束91根。鋼絲抗拉拉強(qiáng)度1600Mpa，屈服強(qiáng)度1180Mpa，彈性模量2.0×105。主纜的檢算：：容許應(yīng)力法法，2.5及1.7。鋼絲束無應(yīng)力力長度計(jì)算鋼絲束無應(yīng)力力長度指鋼絲絲束兩端錨頭頭前支承面間間無應(yīng)力狀態(tài)態(tài)下的長度。。無應(yīng)力長度計(jì)計(jì)算：1)以標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)，主纜的設(shè)設(shè)計(jì)幾何線形形為依據(jù)，先先求出成橋狀狀態(tài)下主纜鋼鋼絲束的幾何何長度；2）然后扣除一一期、二期恒恒載作業(yè)下主主纜鋼絲束產(chǎn)產(chǎn)生的彈性伸伸長量，從而而得到自由懸懸掛狀態(tài)下的的懸鏈線長度度；3)此長度再扣除除由鋼絲束自自重產(chǎn)生的彈彈性伸長量，，即可得到鋼鋼絲束無應(yīng)力力長度。一期、二期恒恒載作業(yè)下主主纜鋼絲束產(chǎn)產(chǎn)生的彈性伸伸長量自由懸掛狀態(tài)態(tài)下的懸鏈線線長度和自重重產(chǎn)生的彈性性伸長量加勁梁設(shè)計(jì)懸索橋加勁梁梁的主要功能能：首先是直直接承受豎向向活載；其次次是能夠安全全地抵抗橫向向風(fēng)壓，并并在風(fēng)動(dòng)力作作用下不喪失失穩(wěn)定；最后后要能抗震。。1）加勁梁結(jié)構(gòu)構(gòu)形式和布置置2）加勁梁計(jì)算算考慮應(yīng)包括括如下內(nèi)容：：加勁梁在使用用活載作用下下的彎矩、剪剪力和扭矩；；橫向風(fēng)力的效效應(yīng)；起控制作用的的強(qiáng)度驗(yàn)算；；加勁梁在不同同荷載下的變變形。加勁梁設(shè)計(jì)考考慮應(yīng)包括如如下內(nèi)容：（1）在豎向活載載下的設(shè)計(jì)考考慮大跨懸索橋加加勁梁的高跨跨比很小，在在活載作用下下梁的應(yīng)力不不大，但變形形大，這里的的變形是指梁梁的撓度和曲曲率。加勁梁承受的的正彎矩，由由短段加活載載工況決定；；而在不加活載載的區(qū)段，主主纜因發(fā)生向向上的豎位移移，通過吊索索就使加勁梁梁在這些區(qū)段段引發(fā)負(fù)彎矩矩。（2）在橫向風(fēng)靜靜壓下的設(shè)計(jì)計(jì)考慮在作橫向風(fēng)的的靜壓下的強(qiáng)強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，，可根據(jù)加勁勁梁的不同布布置情況分別別作考慮：雙鉸加勁梁：：加勁梁為一簡簡支梁，它將將與主纜共同同抵抗水平的的橫向風(fēng)壓。。按橫向風(fēng)壓壓進(jìn)行內(nèi)力分分析，即可求求得加勁梁所所承受的橫向向彎矩。在進(jìn)進(jìn)行梁的應(yīng)力力驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)應(yīng)將其與由豎豎向活載引起起應(yīng)力迭加。。這一荷載組組合，對(duì)于加加勁梁的設(shè)計(jì)計(jì)往往起控制制作用。三跨雙鉸懸索索橋：因邊跨通常較較短，在承受受橫向風(fēng)壓方方面，梁的作作用遠(yuǎn)較主纜纜大。因此邊邊跨在塔端的的水平支承可可同主跨一樣樣考慮，而在在錨碇端的水水平支承可按按固定設(shè)計(jì)。。三跨連續(xù)加勁勁梁：因其在穿過塔塔柱處并不斷斷開，在承受受橫向水平風(fēng)風(fēng)壓時(shí)，可將將它視為水平平的三跨連續(xù)續(xù)梁，且與主主纜共問承載載。（3）在風(fēng)動(dòng)力作作用下的設(shè)計(jì)計(jì)考慮對(duì)于風(fēng)的動(dòng)力力作用，加勁勁梁總是與主主纜共同作用用，但是加勁勁梁的尺寸和和形狀起決定定性作用，所所以對(duì)不同結(jié)結(jié)構(gòu)型式的加加勁梁要作相相應(yīng)考慮。鋼板梁式加勁勁梁：在風(fēng)動(dòng)力持久久作用下，加加勁梁易發(fā)生生反對(duì)稱扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)振動(dòng)，主纜纜發(fā)生反對(duì)稱稱豎向振動(dòng)，，導(dǎo)致吊索及及加勁梁超載載；鋼桁梁式加勁勁梁：在橋面水平向向應(yīng)該設(shè)置一一些縱向透風(fēng)風(fēng)孔，可以設(shè)設(shè)在行車路面面間，也可設(shè)設(shè)在桁架梁片片和行車路面面之間，使空空氣上下對(duì)流流，減弱渦流流。另外，還還應(yīng)提高加勁勁梁的抗扭剛剛度，如在上上承桁梁之間間布置橫聯(lián)和和平縱聯(lián)，以以及增加其抗抗彎剛度；（3）在風(fēng)動(dòng)力作作用下的設(shè)計(jì)計(jì)考慮（續(xù)））扁平梭狀鋼箱箱梁和混凝土土箱梁：這是解決風(fēng)振振的新結(jié)構(gòu)型型式，其迎風(fēng)風(fēng)邊的風(fēng)嘴能能將氣流分成成上、下兩股股，各自順著著箱梁的頂面面、底面通過過，很少發(fā)生生渦流。大大大減小了因渦渦流引起的扭扭矩，且箱梁梁的封閉截面面又增大了加加勁梁的抗扭扭剛度。總之，懸索橋橋加勁梁設(shè)計(jì)計(jì)中，其在風(fēng)風(fēng)動(dòng)力作用下下激振和顫振振均是一個(gè)十十分重要的問問題，其理論論計(jì)算尚不成成熟。目前，，設(shè)計(jì)中多只只作顫振臨界界風(fēng)速估算，，如果其估算算值小于允許許臨界風(fēng)速，，則進(jìn)一步工工作交風(fēng)洞試試驗(yàn)完成，否否則必須通過過變更設(shè)計(jì)參參數(shù)來調(diào)整其其風(fēng)動(dòng)特性。。（4）對(duì)地震設(shè)防防的設(shè)計(jì)考慮慮長大跨懸索橋橋都是柔性結(jié)結(jié)構(gòu)，其自振振周期一般較較長，可以以長達(dá)10秒以上。如跨跨度888米的廣東虎門門橋側(cè)向周期期超過11秒、跨度1380米的江陰長江江公路懸索橋橋，其側(cè)向基基本周期將達(dá)達(dá)20秒。而現(xiàn)今作作抗震設(shè)計(jì)用用于較長周期期的地震反應(yīng)應(yīng)譜曲線是從從較短周期的的資料向外延延伸而推出，，不甚可靠。。一些反應(yīng)譜分分析結(jié)果表明明，地震時(shí)加加勁梁的內(nèi)力力反應(yīng)值都比比活載內(nèi)力值值小，即地地震力不起控控制作用，但但需要注意加加勁梁部位的的位移。而塔根處的內(nèi)內(nèi)力反應(yīng)值，，遠(yuǎn)大于活載載內(nèi)力值，因因此地震荷載載往往控制下下部結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計(jì)。橋塔結(jié)構(gòu)形式式橋塔的設(shè)計(jì)橋塔的設(shè)計(jì)1）橋塔的受力力分析橋塔的荷載橋塔的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算2）簡化算例橋塔的荷載橋塔承受的荷荷載主要可分分成兩部分：：一）是直接作作用于塔上的的恒載、風(fēng)、、地震、溫度度等產(chǎn)生的各各種組合荷載載；二）是由主纜纜、加勁梁等等的自重及作作用于懸索橋橋體系上的活活載、溫度、、地震等所產(chǎn)產(chǎn)生的各種組組合荷載。橋塔的設(shè)計(jì)和和計(jì)算懸索橋橋塔結(jié)結(jié)抅的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算包括：成橋狀態(tài)計(jì)算算：1）順橋向橋塔塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算2）橫橋向橋塔塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算施工階段計(jì)算算：1）無纜下風(fēng)荷荷載作用2）施工控制計(jì)計(jì)算2）簡化算例福斯橋橋塔成成橋狀態(tài)順橋向簡化計(jì)計(jì)算實(shí)例：考慮施工誤誤差，縱向偏偏移±0.305m塔柱所受的效效應(yīng)：由于施工誤差引起主鞍橫向向偏離其位置置；橫向風(fēng)力，一方面由大大纜通過主鞍鞍傳到塔柱頂頂端；另一方方面由加勁梁梁傳給塔的；；同吋，還有有直接作用于于塔的受風(fēng)面面積的。塔的橫向支撐撐系所受的效效應(yīng)：大多數(shù)橫向支支撐桿的驗(yàn)算算由風(fēng)荷載控控制。在成橋狀態(tài)塔塔的橫向驗(yàn)算算吊索的結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)造：垂直布布置和斜向布布置懸索橋吊索因因活載、溫度度變化等所引引起的拉力的的計(jì)算方法可分為兩種：：傳統(tǒng)計(jì)算方法法：不考慮加勁梁梁的荷載分配配效應(yīng)，局部部荷載僅由局局部的吊索承承受；考慮加勁梁的的荷載分配效效應(yīng)，即依靠加勁梁梁剛度將局部部荷載傳遞給給左右鄰近的的吊索，共問問受力，此時(shí)時(shí)吊索的拉力力可由全橋整整體解析得出出。懸索橋吊索的的安全系數(shù)：：3.0～4.0吊索的設(shè)計(jì)錨碇的設(shè)計(jì)懸索橋的錨碇碇在承受來自自主纜的豎向向反力的同時(shí)時(shí)，主要還承承受主纜的水水平力，它是是懸索橋的主主要承載結(jié)構(gòu)構(gòu)之一。地錨式錨碇的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是考慮以下下兩點(diǎn)：先是怎樣樣將主纜拉力傳給給混凝土錨塊；其其次是怎樣按懸索索橋的形式和地形形、地質(zhì)條件，將將錨碇設(shè)置在地基基上。地錨式錨碇的結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算，計(jì)算應(yīng)考慮以下下兩方面：錨碇作作為一個(gè)剛體，在在主纜拉力的水平平分力作用下不應(yīng)應(yīng)滑移；在主纜拉拉力和錨碇自重等等的作用下，在其其基底面任意一點(diǎn)點(diǎn)的豎向壓應(yīng)力不不應(yīng)超過地基土的的容許壓應(yīng)力，這這樣錨碇也就不會(huì)會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。維拉扎諾橋錨碇的的驗(yàn)算事例：設(shè)計(jì)中，除按剛體體進(jìn)行驗(yàn)算外，還對(duì)錨碇混凝土各各構(gòu)件截面逐個(gè)進(jìn)進(jìn)行驗(yàn)算。設(shè)計(jì)中，根據(jù)土土樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行行基錨碇下沉量推算，知其在成橋橋后10年，平均總下沉量量為135?152mm。H=1060<0.3(3825+222-345)=1111。五、懸索橋計(jì)算理理論和計(jì)算內(nèi)容簡簡介懸索橋計(jì)算內(nèi)容簡簡介懸索橋計(jì)算理論簡簡介懸索橋計(jì)算理論簡簡介懸索橋是柔性結(jié)構(gòu)構(gòu)，計(jì)算時(shí)必須考考慮結(jié)構(gòu)在承受荷荷載后的變形對(duì)內(nèi)內(nèi)力分布的影響，，即幾何非線性的的影響。計(jì)算理論論的進(jìn)步為懸索橋橋跨度的增大奠定定了基礎(chǔ)，早期的的計(jì)算均采用解析析法，目前采用數(shù)數(shù)值法。大跨徑懸懸索橋加勁梁重力力完全由主纜承擔(dān)擔(dān)，加勁梁只承擔(dān)擔(dān)自重產(chǎn)生的局部部彎矩。因此，自重內(nèi)力計(jì)算只需需計(jì)算主纜在均布布荷載作用下的拉拉力，這可以簡單單地通過內(nèi)外力平平衡求解。懸索橋的設(shè)計(jì)計(jì)算算難點(diǎn)主要是活載及其它使用荷荷載作用下的內(nèi)力力計(jì)算，此時(shí)必須須考慮主纜與加勁勁梁共同受力。懸索橋計(jì)算理論簡簡介跨中撓度δy:由兩部分組成:索伸長;線形改變,b/a=0.3時(shí)撓度最大。柔性主纜的幾何形形狀是由其在外力力作用之下的平衡衡條件決定的，外外力包括恒載和活活載。如果恒載相相當(dāng)大，則其由恒恒載所決定的幾何何形狀就不會(huì)因相相對(duì)較小的活載上上橋而有多大改變變。于是，對(duì)活載載講，橋就有了剛剛度，這叫重力剛度（即：原本是柔性的大纜纜因承受（巨大恒恒載所生）重力而而產(chǎn)生的抵抗（活活載所致）變形的的剛度）。相對(duì)于梁橋剛剛度主要由截面尺尺寸決定而言，懸懸索橋的剛度由初初始懸索拉力及形形狀決定，因此稱稱為重力剛度。懸索橋計(jì)算理論簡簡介懸索橋計(jì)算理論的的發(fā)展與懸索橋自自身的發(fā)展有著密密切聯(lián)系早期(1823～1888世紀(jì)初)，結(jié)構(gòu)分析采用線彈性理論，適用用于橋跨小，索自重重較輕，結(jié)構(gòu)剛度度主要由加勁梁提提供的懸索橋計(jì)算算。中期(1877)（20世紀(jì)初-1980s）,隨著跨度的的增加，梁的剛度度相對(duì)降低,采用用考慮位移影響的的撓度理論。1980年以后，現(xiàn)代懸索索橋分析采用有限位移理論的矩陣位移法。懸索橋計(jì)算理論簡簡介彈性理論（1）懸索假定完全柔柔性；（2）假定懸索曲線形形狀和縱坐標(biāo)在加加載后保持不變；；（3）加勁梁沿跨徑懸懸掛在懸索上，其其截面的慣性矩沿沿跨徑不變；（4）吊桿為豎直，且且沿橋跨密布，不不考慮在活載作用用下的拉伸和傾斜斜；（5）一期恒載完全由由主纜承擔(dān)，恒載載作用下主纜線形形為二次拋物線，，加勁梁中僅有二二期恒載、活載、、風(fēng)力和溫度變化化產(chǎn)生的內(nèi)力。彈性理論（續(xù)）計(jì)算結(jié)果：按彈性性理論計(jì)算，導(dǎo)致致內(nèi)力偏大的誤差差，這種誤差隨著著跨徑的增大和加加勁梁的柔細(xì)及恒恒載活載比值加大大而明顯增大。式中：M0為將活載作用在跨跨徑為LA的簡支梁上的彎矩矩圖；H為活載主纜水平力力增量。恒載作用下的主纜纜線形撓度理論撓度理論計(jì)算假定定：與彈性理論不同之之處僅在于考慮懸索豎向變形形對(duì)內(nèi)力的影響、、但不考慮縱向變變形、剪切變形、吊桿傾傾斜及伸縮變形等等。式中：Hp為活載主纜水平力力增量，Hq為恒載主纜力，v為活載引起的主纜纜線形變化量。撓度理論（續(xù)）式中：Hp為活載主纜水平力力增量，Hq為恒載主纜力，v為活載引起的主纜纜線形變化量。從上述公式看，用用撓度理論計(jì)算所所得的彎矩比用彈彈性理論要小(Hp+Hq)v，雖然v很小，但是由于主主纜恒載拉力很大大，彎矩減小量仍仍然很大。懸索橋橋的跨度越大、恒恒載主纜力越大，，撓度理論的內(nèi)力力計(jì)算值比彈性理理論減少得越多，，采用撓度理論來來設(shè)計(jì)大跨度懸索索橋可以比彈性理理論大大節(jié)約材料料。線性撓度理論：忽略撓度理論中活活載引起的主纜水水平分力與豎向位位移之間的非線性性關(guān)系。撓度理論（續(xù)）有限位移理論將整整個(gè)懸索橋包括纜纜索、吊索、索塔塔、加勁梁全部考考慮在內(nèi)，分析時(shí)時(shí)可以綜合考慮吊吊索的傾斜和伸長長、纜索節(jié)點(diǎn)的水水平位移、加勁梁梁的水平位移及剪剪切變形等非線性性的影響和任意的的邊界條件，從而而使懸索橋的分析析精度達(dá)到新的水水平，成為目前大大跨度和復(fù)雜懸索索橋分析計(jì)算普遍遍采用的方法。有限位移理論綜合考慮各種非線線性因素的影響，，適于大跨徑?？缍炔粩嘣龃蟮耐瑫r(shí)，加勁梁相對(duì)對(duì)剛度不斷減小，，線性撓度理論引引起的誤差已不容容忽略，因此，基基于矩陣位移理論論的有限元方法應(yīng)應(yīng)運(yùn)而生。應(yīng)用有限位移理論論的矩陣位移法，，可綜合考慮體系系節(jié)點(diǎn)位移影響、、軸力效應(yīng)，把懸懸索橋結(jié)構(gòu)非線性性分析方法統(tǒng)一到到一般非線性有限限元法中，是目前前普遍采用的方法法。懸索橋三種計(jì)算理理論比較懸索橋結(jié)構(gòu)的分析析包括靜力和動(dòng)力力分析兩大部分。。靜力計(jì)算包括：1）豎直荷載作用下下的分析；2）橫向荷載作用下下的結(jié)構(gòu)分析；3）扭轉(zhuǎn)及偏心荷載載作用下的結(jié)構(gòu)分分析；4）空間分析等。動(dòng)力計(jì)算包括：1）振動(dòng)特性分析；；2）地震響應(yīng)計(jì)算3）風(fēng)致振動(dòng)效應(yīng)分分析。懸索橋計(jì)算內(nèi)容簡簡介2）懸索橋所受的橫橫向荷載主要是風(fēng)風(fēng)荷載和地震荷載載；橫向荷載作用用下的結(jié)構(gòu)分析的的主要目的是確定定主纜和加勁梁之之間的荷載分配以以及加勁梁橫向剛剛度(縱聯(lián)桿件)的控制，作為加勁勁梁縱聯(lián)桿件的設(shè)設(shè)計(jì)依據(jù)。1）懸索橋在豎向荷荷載作用下結(jié)構(gòu)分分析的主要目的是是解決懸索橋承重重構(gòu)件(主纜、吊桿、加勁勁梁、橋塔及錨碇碇)在恒載和車輛、人人群荷載(等代為靜力)作用下的強(qiáng)度和變變形計(jì)算的問題，，是懸索橋構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)的最重要依據(jù)據(jù)。靜力計(jì)算3）懸索橋在偏心荷荷載作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)分析的主要目的的是作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)的驗(yàn)算，而不是是主要的計(jì)算。一一般是將偏心荷載載分解為扭轉(zhuǎn)荷載載與豎直荷載或橫橫向荷載，然后將將各個(gè)荷載系統(tǒng)的的應(yīng)力及位移迭加加。4）懸索橋空間結(jié)構(gòu)構(gòu)分析方法的發(fā)展展是以計(jì)算機(jī)技術(shù)術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的的。1964年島田靜雄首先將將三維空間分析理理論應(yīng)用于懸索橋橋計(jì)算，他在加勁勁梁斷面周邊不變變形的假定下導(dǎo)出出了考慮豎向位移移、橫向位移及扭扭轉(zhuǎn)耦合的基礎(chǔ)微微分方程，使用影影響函數(shù)法進(jìn)行求求解，并給出了適適合編制程序的計(jì)計(jì)算流程圖。靜力計(jì)算懸索橋動(dòng)力計(jì)算算動(dòng)力計(jì)算包括振動(dòng)特性分析、地震響應(yīng)計(jì)算和風(fēng)致振動(dòng)效應(yīng)分分析等。懸索橋的動(dòng)力力特性，與其它它橋梁相比，懸懸索橋基本上可可分為由主纜、、加勁梁，以及及把它們聯(lián)結(jié)起起來的吊索構(gòu)成成一個(gè)振動(dòng)體系系；以及由橋塔塔、墩及基礎(chǔ)構(gòu)構(gòu)成另一個(gè)振動(dòng)動(dòng)體系。前者的的振動(dòng)問題是一一個(gè)上部結(jié)構(gòu)體體系的振動(dòng)，后后者的振動(dòng)問題題可以說是塔和和基礎(chǔ)工程體系系的振動(dòng)。計(jì)算模型在懸索橋的動(dòng)力力特性分析中，，一般可分為豎豎直撓曲振動(dòng)、、水平撓曲振動(dòng)動(dòng)及扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。。1）豎直撓曲振動(dòng)動(dòng)懸索橋的豎直撓撓曲振動(dòng)與其它它的位移并不復(fù)復(fù)合而是單獨(dú)的的。其中應(yīng)該考考慮的位移有加加勁梁的豎直位位移以及主纜的的豎直位移和主主攬的水平位移移三項(xiàng)。動(dòng)力特性分析2）水平撓曲振動(dòng)動(dòng)一般來說，橋橋的水平撓曲位位移都不是單獨(dú)獨(dú)發(fā)生的，多是是與扭轉(zhuǎn)位移及及加勁梁和主纜纜的豎直位移復(fù)復(fù)合形成。伹因因這些復(fù)合是非非線性項(xiàng)的復(fù)合合，所以作小位位移分析時(shí)，一一般可以只考慮慮線性項(xiàng)來分析析它的振動(dòng)性狀狀。動(dòng)力特性分析（（續(xù)）3）扭轉(zhuǎn)振動(dòng)懸索橋的扭轉(zhuǎn)振振動(dòng)與水平撓曲曲振動(dòng)一樣，也也是由加勁梁的的豎直撓曲、水水平撓曲等復(fù)合合構(gòu)成。但因此此類復(fù)合項(xiàng)都是是非線性的，所所以當(dāng)作小位移移分析時(shí)，一般般是把扭轉(zhuǎn)振動(dòng)動(dòng)作為一種單獨(dú)獨(dú)的振動(dòng)。計(jì)算懸索橋的振振型和頻率，方方法大致可以分分為三類：1）古典的解析法法；2）數(shù)值的方法；；數(shù)值的方法又又分為兩種，一一種是將結(jié)構(gòu)模模擬成理想的彈彈簧—質(zhì)量系統(tǒng)，然后后用結(jié)構(gòu)力學(xué)的的方法決定其振振動(dòng)特性的數(shù)值值方法；另一種種則是將結(jié)構(gòu)按按有限元離散的方方法。懸索橋基頻的近近似計(jì)算公式—一階反對(duì)稱豎向向彎曲頻率在常用矢跨比范范圍內(nèi)，懸索橋橋豎向的最低固固有頻率是反對(duì)對(duì)稱兩個(gè)半波形形式。對(duì)于中跨跨加勁梁為簡支支的懸索橋，一一階反對(duì)稱豎彎彎頻率的近似公公式為：式中：L——中跨跨度m；EI——加勁梁豎彎剛度度，可假定為常常數(shù)Nm2；Hg——恒載的主索水平平拉力N；m——橋面和主索的單單位長度總質(zhì)量量；md——橋面單位長度質(zhì)質(zhì)量kg/m；mc——主纜單位長度質(zhì)質(zhì)量kg/m。對(duì)于500米以上的大跨度度懸索橋，加勁勁梁剛度和重力力剛度相比一般般較小，如果忽忽略加勁梁剛度度的貢獻(xiàn)，則上式可簡化得：式中：f——主纜矢高。動(dòng)力計(jì)算模型建建立和動(dòng)力特性性分析剛度模擬——撓曲剛度、剪切切剛度、軸向拉拉壓剛度、扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剛度、翹曲剛剛度；質(zhì)量模擬——包括平動(dòng)質(zhì)量和和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；邊界條件模擬——支座、伸縮縫、、后繼結(jié)構(gòu)、基基礎(chǔ)等。懸索橋動(dòng)力特性性分析——有限元離散的方方法動(dòng)力計(jì)算模型建建立主梁模擬（剛度度和質(zhì)量模擬））樁基礎(chǔ)模擬潤揚(yáng)長江公路大大橋動(dòng)力計(jì)算模型為了真實(shí)地模擬擬橋梁結(jié)構(gòu)的力力學(xué)特性，所建建立的計(jì)算模型型必須如實(shí)地反反映結(jié)構(gòu)構(gòu)件的的幾何、材料特特性，以及各構(gòu)構(gòu)件的邊界連接接條件。在懸索索橋的動(dòng)力性能能分析中，橋梁梁結(jié)構(gòu)的離散和和模擬分成四部部分進(jìn)行：a.橋面系的模擬；；b.主塔的模擬；c.纜索系統(tǒng)的模擬擬；d.邊界連接條件的的模擬。具體體計(jì)算模型見下下圖：潤揚(yáng)懸索橋動(dòng)力力計(jì)算模型第1階：一階正對(duì)稱稱側(cè)彎振型20.08s第2階：一階反對(duì)稱稱豎彎振型11.76s第3階：一階反對(duì)稱稱側(cè)彎8.08s第4階：一階正對(duì)稱稱豎彎振型7.90s第5階：縱飄振型7.72s第8階：主纜振動(dòng)振振型第12階：一階正對(duì)稱稱扭轉(zhuǎn)第13階：一階反對(duì)稱稱扭轉(zhuǎn)第39階：一階主塔反反對(duì)稱縱彎振型型第40階：一階主塔對(duì)對(duì)稱縱彎振型懸索橋動(dòng)力特性性的特點(diǎn)①因?yàn)槭侨嵝越Y(jié)構(gòu)構(gòu)，故與飄浮體體系斜拉橋一樣樣基本周期很長長。如江陰長江江公路大橋的第第一頻率f1=0.051Hz，T1=19.6秒；廣東虎門大大橋的第一頻率率f1=0.091Hz，T1=11秒；并都為對(duì)稱稱側(cè)向撓曲振型型，潤揚(yáng)大橋0.0498Hz，周期為20.08s。②懸索橋加勁勁梁的跨度很大大，又為懸吊結(jié)結(jié)構(gòu)，因此以加加勁梁振動(dòng)為主主的頻率均很低低。如虎門大橋橋的前五階，江江陰大橋的前八八階均為以主梁梁的振動(dòng)為主的的振型。當(dāng)加勁勁梁的兩端用活活動(dòng)支座支承于于主塔下橫梁上上時(shí)，結(jié)構(gòu)也出出現(xiàn)縱飄的‘特特性，但它不是是出現(xiàn)在第一階階，如江陰大橋橋是出現(xiàn)在第六六階，f1=0.1428Hz，T1=7.0秒；虎門大橋是是出現(xiàn)在第十三三階，f1=0.4662Hz，T1=2.145秒，潤潤揚(yáng)大大橋0.1296Hz，周期期為7.72s出現(xiàn)在在第五五階。。③在在懸索索橋的的振型型中，，前面面二十十幾階階振型型都是是以梁梁和索索的振振動(dòng)為為主的的振型型，除除了上上面所所述的的梁的的振型型外，，如江江陰大大橋的的第十十—第十三三階，，第十十八—第二十十四階階，都都是索索的振振動(dòng)。。而以以主塔塔的振振動(dòng)為為主的的振型型到第第三十十九階階才出出現(xiàn)（（潤揚(yáng)揚(yáng)大橋橋主塔塔振動(dòng)動(dòng)也是是出現(xiàn)現(xiàn)在第第39階），，這一一點(diǎn)對(duì)對(duì)于用用反應(yīng)應(yīng)譜進(jìn)進(jìn)行地地震反反應(yīng)分分析時(shí)時(shí)相當(dāng)當(dāng)重要要。④與與斜拉拉橋相相比，，懸索