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【摘 要】自锚式悬索桥作为一种柔性桥梁结构,其成桥主缆线形具有很强的几何非线性.本文通过实际的工程实例对几种常用的主缆线形计算方法进行对比研究,总结了各种方法的使用范围,为以后的悬索桥主缆线形计算提供理论支持.
【关键词】自锚式悬索桥；成桥主缆线形；抛物线法；悬链线法
一、主缆线形计算理论
悬索桥的主缆线形计算包括主缆的成桥线形和空缆线形两个方面.其中成桥线形是悬索桥主缆设计的目标与基础,主缆每个索股的长度、无应力长度、索鞍的预偏量、索夹在主缆上的位置、吊杆的设计长度等等都与主缆成桥线形密切相关,所以准确的计算成桥线形是建设悬索桥最基本的前提.主缆一般由钢丝集束而成,抗弯刚度相对很小,基本可作为完全柔性索处理,为建立主缆的计算方法,通常有下述基本假定：（1）索股是理想柔性的,既不能受压也不能受弯；（2）索股的材料符合虎克定律,应力与应变呈线形关系；（3）索股横截面在外荷载作用下面积变化量十分微小,可忽略这种变化的影响.
悬索桥主缆线形常用的计算方法有抛物线法、悬链线法和节线法.抛物线计算方法除了满足上面假设条件外,还满足下列假定条件：在悬索桥的成桥状态,因为主缆自重荷载集度同加劲梁和二期相比很小,所以将近似看作为沿跨度方向的均布荷载q.悬链线理论是指只有主缆自重条件下的索股线形计算理论,能比较理想的模拟桥面荷载相比主缆自重较小的情况下的悬索桥线形.节线法是利用了日本学者Ohtsuki博士采用的索平衡状态下的方程式,该方法的基本假定如下：（1）吊杆垂直于顺桥向,仅在横桥向倾斜；（2）主缆水平张力在整桥跨相同；（3）吊杆与主缆之间的索成直线；（4）主缆两端坐标、垂度、吊杆在加劲梁的吊点位置、加劲梁恒载等为已知.
二、工程概况及模型建立
1.工程概况.本文研究背景为庄河建设东街大桥.全桥立面布置图见1所示.
本桥为跨径布置为70m+200m+70m的双塔三跨混凝土自锚式悬索桥,主桥主梁在半径5000m的竖曲线上,横坡1.0％,纵坡2.0％.主缆采用规格为32根169丝5.2mm预制平行钢丝索编排而成,钢丝为强度为1670MPa的高强镀锌钢丝.主缆采用左右对称布置,理想的成桥状态下本桥主跨跨度200m,理论矢高36.36m,矢跨比1:5.5,边跨跨度70m,跨中垂度4.454m.
2.有限元模型建立.本文利用大型有限元软件MIDAS CIVIL2010建立了庄河建设大街东桥空间结构分析计算模型.根据悬索桥各部件的材料特性表格,对各结构单元赋予相对应的材料属性并建立全桥有限元模型,见图2所示.
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三、计算分析
利用上述三种方法代入全桥有限元模型进行初步计算分析得到相应地锚式悬索桥状态下的三种成桥主缆线形.欲想得到自锚式悬索桥的成桥主缆线形则还必须考虑改变两端主缆的约束方式使主梁参与到整个结构体系中,通过多次的迭代计算求解出最优的结果,得到最终成桥线形.将上面三种计算方法的计算结果分别导到Midas civil有限元软件中,改变约束形式,通过悬索桥分析功能进行迭代计算.结果如下表1所示.
四、结论
结合前面三种方法所得的计算结果,有下面几点可以得到：（1）将三种方法的计算结果代入模型中迭代计算后主缆坐
标都只有微小的变化,其中,中跨主缆的坐标全有向上微小的移动变化,边跨的主缆坐标则相反,均有向下微小的移动,两者都是在桥塔索鞍两侧的吊杆处主缆变形最大.（2）相比较计算前,计算后的主缆坐标方法1和方法2差值变小,同样的结果也存在其它方法之间.（3）计算后的主缆坐标差值在各种方法之间都很小,除了个别特殊的主缆点处,坐标差值比率都不超过0.5%,这说明三种方法在计算主缆线形上都是可行的.
参 考 文 献
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作者简介：张威威(1984— ),男,硕士研究生,广东技术师范学院天河学院建筑工程系
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悬索桥主缆引用文献:
[1] 钢箱梁和悬索桥论文写作参考范文 钢箱梁和悬索桥相关论文例文5000字
[2] 汽车悬架方面论文题目 汽车悬架论文题目选什么比较好
[3] 最新汽车悬架论文参考文献 汽车悬架专著类参考文献有哪些
