基于“零位移法﹢应力平衡法”确定叠合梁斜拉桥的合理成桥索力.pdf

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1、第2期(总第158期)2012年4月中国彳盛z露CHINAMUNICIPAl』ENGlNEERINGNo2(SerialNo158)Apr．2012《⋯一一～⋯⋯⋯一一⋯⋯⋯⋯⋯⋯一，-甓]_％[IrI!IIIIIT■豳■————■■■■—睁DOI：10．3969／j．issn．1004—4655．2012．02．014基于“零位移法+应力平衡法”确定叠合梁斜拉桥的合理成桥索力谢支钢，赵拥军(湖北省宜昌市夷陵区公路管理局，湖北宜昌443100)摘要：叠合梁斜拉桥的主梁为钢结构，桥面系为混凝土结构。针对叠合梁斜掠桥的特点，结合具体算例，

2、采用平面双层框架模型模拟主梁。首先根据零位移法初定一个成桥索力；然后在此基础上考虑恒载和活载的共同作用，根据应力平衡法确定主梁弯矩的合理恒载可行域；最后根据索力对主梁弯矩的影响矩阵进行调整。这样所得到的索力更加符合斜拉桥的要求。关键词：叠合梁斜拉桥；零位移法；应力平衡法；合理成桥状态；索力中图分类号：U448．27文献标志码：A文章编号：1004—4655(2012)02-0036-02叠合梁斜拉桥就是主梁为钢结构、桥面系为混凝土结构的斜拉桥。叠合梁斜拉桥的结构分析与其他类型的斜拉桥一样，确定理想的成桥索力是一个非常关键的问题。同时，

3、叠合梁斜拉桥又具有自身的特点，使得在确定成桥索力时存在着不同的问题¨。。对于叠合梁斜拉桥，叠合梁一般町以按照常规的方法将混凝土翼缘板面积换算为等效的钢截面，然后按普通的斜拉桥的计算方法进行计算。但进行施工过程的分析计算时，又有很大的困难，计算过程比较繁琐。本文采用平面双层框架模型对叠合梁进行模拟，可以很方便地根据施工顺序进行施工过程的模拟计算。1分步算法确定合理成桥索力对于叠合梁斜拉桥来说，由于主梁截面由两种材料组成，故在确定成桥状态时既要考虑钢主梁又要兼顾桥面板的受力。单一采用某一种方法难以取得满意的结果，往往需要综合比较使用才能达

4、到设计者的要求。奉义以控制结构在正常使用状态下最大、小应力为主要日标，采用分步算法进行成桥索力优化。1．1分步算法的步骤1)用零位移法初定成桥状态。用零位移法将能得到一个主梁和塔肉弯矩较小、主梁线形合理、索力收稿日期：2011—12—31第一作者简介：谢支钢(1967一)，男，高级工程师，主要从事道路与桥梁工程的管理、设计、施工和监理等3-作。36基本均匀的成桥状态，但是这时的状态并不屉最合理的，也不是最终的目标。它是后面进行理想成桥状态调整的基础。2)用应力平衡法确定主梁的合理恒载弯矩域。用初定的成桥状态进行活载计算，算出主梁活载弯

5、矩包络图，冉利片j初定成桥状态中算出的轴力，根据主梁上下缘的拉压应力控制条件，综合考虑活载应力，即可得到主粱在成桥状态下恒载弯矩的合理范围一o。3)进行合理成桥状态调整。用1)中获得的成桥索力和2)中获得的合理弯矩范围作为控制条件，根据索力对这些控制条件的影响，用最小二乘法求出索力调整量，得到一个理想的成桥状态。1．2分步算法的原理零位移法确定合理成桥索力的出发点是通过索力调整，使成桥状态下主梁和斜拉索交点的位移为零。设斜拉桥中共有n根斜拉索，则零位移法中控制量选取为凡个索梁交汇点的位移。当第J根索施加单位张拉力时，假定第i个交点的位

6、移为6。则任意交点的总位移为∑工；嘞+D，=D(1)l2I式中：x。为满足条件的成桥索力；D。为恒载作用下，索梁交点的竖向位移值；D为调值向量，即索梁交点的竖向位移值，此处为0。如果控制太严，实际上是很难实现的，如果允许位移向量有一个活动范围，则此状态称为合理状态。中国彳盛z柱谢支钢，赵拥军：基于“零位移法+应力平衡法”确定叠合粱斜托桥的合理成桥索力2012年第2期本文引入了能够构成满足控制条件的不平衡条件，将调值向量控制在一个很小的控制范围内，然后用优化方法，计算满足不平衡条件的解，得到成桥索力。对于叠合梁斜拉桥，除了应顾及桥面板的

7、拉应力之外，钢梁的应力也不容忽视。影响主梁应力的荷载因素分为恒载和活载两大部分。主梁在恒载和活载的共同作用下，设计合理的结构，主梁受力不但在成桥恒载作用下满足要求，而且在运营阶段中加入活载后同样达到正常使用的极限状态要求。对于受弯构件来说，截面在恒载作用下，上、下缘的应力为O's=百Nd+形MI(2)2百十形L上’Ⅳt{艇⋯盯x—d瓦l’’式中：仃。为上缘应力；Ⅳd为恒载产生的主梁轴向力；M为全部恒载产生的主梁弯矩；A为主梁截面面积；敝为上缘抗弯惯性矩；o-。为下缘应力；职为下缘抗弯惯性矩。正常使用状态下，主梁截面恒、活载共同作用在上

8、、下缘产生的应力为O'sm：了Na+可M+0．sala*≤[盯。](4)2i+矿+每L盯aJL斗J0．sin：掣+面M+矿。。≥[盯1](5)2百+矿+矿sm乒L盯lJL)JO'xm：N了a一万M+盯⋯≤[盯。](6)2