斜拉桥前进分析..doc

斜拉桥的前进分析 斜拉桥诞生于17世纪，随着高强度材料及预应力技术的广泛应用、施工方法的改进和结构分析理论的发展，使斜拉桥在最近的50年时间里有了飞速的发展，成为比较有竞争力的桥梁结构形式之一。斜拉桥是塔、梁、拉索三种基本构件组成的缆索承重结构体系，一般表现为柔性的受力特点。 一 施工结构分析 斜拉桥要经历一个分阶段施工的过程，因为结构在施工过程中刚度远比成桥状态小，几何非线性突出。结构的荷载是在施工过程中逐步施加的，每一施工阶段都可能伴随结构构形的变化；构件材料的徐变、收缩；边界约束的增减；预应力张拉和体系转换。后期结构的受力状态和力学性能与前期结构有着密切联系。因此施工阶段的结构分析便十分必要。施工阶段的结构分析一般采用有限位移理论。施工分析的最终结果就是斜拉桥成桥时的理论受力状态。 二 斜拉桥的有限位移理论 引起斜拉桥几何非线性的因素主要有三个方面： 1索的垂度影响。在分析斜拉桥结构时，常将斜拉索模拟成桁架单元，由此带来了计算模型与实际结构间的误差。 2梁柱效应。斜拉桥主梁、主塔都是工作在压弯状态，引起了梁柱效应。用梁单元分析时可用稳定函数表示的几何非线性刚度矩阵或一般的几何刚度矩阵来计入这一效应。 3大位移效应。由于斜拉桥具有柔性结构特征，外荷载作用下结构变形较大，平衡方程必须建立在变形后的位置上。 三 前进分析法 施工仿真计算主要采用前进分析和倒退分析法。前进分析法是一种以计算斜拉桥施工过程中内力、构形，以保证施工的合理与安全为目的的仿真施工过程的计算方法。前进分析法的非线性计算是斜拉桥有限位移理论计算的关键。 四 计算算例 桥梁形式：三跨连续斜拉 桥梁跨径：40+110+40=190m 桥梁高度：主塔上部：40m；主塔下部：20m 荷载 分类 荷载类型 荷载值 自重 自重 内部自动计算 索初拉力 初拉力荷载 成桥状态的索初拉力 挂篮荷载 节点荷载 80tof 支座强制位移 强制位移 10cm 计算模型 计算结果 成桥变形图 正装分析调索索力 UnknownLoad Factor Result (Influence Matrix) File Name : Date : 2009/11/19 Number of Constraints : 4 Number of Load Cases : 7 　 Constraint 节点34 单元5 单元6 单元8 Factor Upper Bound 0 0 0 0 　 Lower Bound 0 0 0 0 　 Value -1.06092E-09 -299.9998536 -200.0000031 -399.9999305 自重 1 0.021406166 -3520.87207 -172047.740713 二期恒载 1 0.010115635 -1667.25251 -10967.6863473 拉索1 303.7118225 -0.000161607 1.965343543 -0.351776718 -1.558467822 拉索2 211.0157471 -9.38703E-05 3.247661561 0-0.520043535 拉索3 907.27264E-05 8.488352325 -4.220391905 -4.220391905 拉索4 312.438446 9.58896E-05 80.350684246 -7.950346298 支座强制位移 1 0.000857244 138.1359759 6131 正装分析变形形状 正装分析弯矩 正装分析施工阶段轴力变化 各施工阶段的未闭合配合力计算时采用的节点位移和内力  索 主塔 主梁 主梁 主塔 索 40m 110m 40m