大跨度公轨两用悬索桥刚度敏感性分析

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1、公路交通技术2015年4月第2期TechnologyofHighwayandTransportApr．2015No．2DOI：10．13607／j．cnki．gljt．2015．02．018大跨度公轨两用悬索桥刚度敏感性分析苏小波，甘露(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：通过对矢跨比、边跨伸出段长度、中央扣及边跨主缆倾角等因素进行分析，提出重庆郭家沱长江大桥主要刚度影响指标，为方案设计提供依据。关键词：悬索桥；刚度；矢跨比；敏感性文章编号：1009—6477一(2015}02—0082—04中图分类号：U448．25文献标识码：A

2、AnalysisforStifnessSensitivityofLarge——spanHighway——railSuspensionBridgesSUXiaobo，GANLuAbstract：Basedontheanalysisforfactorsincludingrise—spanratio，lengthofextendingsectionofsidespan，centralbuckleandmaincabledipangleofsidespan，ete．，thispaperproposesmainstiffnessinfluenceindicesin

3、ChongqingGuojiatuoYangtzeRiverBridgetoprovideabasisfordesignofschemes．Keywords：suspensionbridge；stiffness；rise—spanratio；sensitivity悬索桥分析理论的发展主要经历了弹性理论、移动、加劲梁剪切变形以及吊杆伸长等因素J，故挠度理论、非线性有限位移理论等阶段⋯。古典的在实际运用中仍不尽如人意。尽管如此，仍不能否弹性理论假定吊杆沿主缆均匀密布且无伸长。其将认挠度理论在悬索桥发展史上的重要作用：人类第问题简化为基于基本体系下的内力求解，

4、仅需计算1次把挠度理论用于工程实践的便是著名的曼哈顿1次超静定结构，其主要表达式为：大桥。此后，“大跨度悬索桥都应使用柔性加劲梁，=一y(1)内力计算应考虑几何非线性”的概念深入人心。式中：为加劲梁弯矩；为基本体系(等跨简支随着悬索桥跨度一再增大，非线性有限位移理梁)活载弯矩；为活载作用下主缆水平分力；Y为论应运而生，其以结构的非线性行为为理论基础，以主缆竖向坐标。离散的单元矩阵运算为工具，除材料的力学特性符该理论的优点是概念明确，计算便捷，故其在早合胡克定律这一假定外，没有引入其他假定，因而具期悬索桥设计中得到广泛应用。但其也存在如下缺有极高的分析精度

5、，成为当前大跨度悬索桥分析采陷：该假定未考虑主缆非线性大位移的影响，也未考用的主流方法。本文以郭家沱长江大桥为工程背虑恒载对刚度的贡献，故当悬索桥跨度逐渐增加时，景，通过非线性有限位移法分析，对大跨度公轨两用其计算结果趋于保守，会造成严重的材料浪费。桥的刚度敏感性进行探讨。挠度理论与弹性理论最核心的区别在于其考虑了活载引起的主缆挠度对结构的影响J，其表达1工程概况式为：重庆市郭家沱长江大桥工程北起于两江新区郭M=一y一(+Ha)(2)家沱石佛村杉树湾附近，南止于三横线峡口立交，全式中：为恒载产生的主缆水平分力；为活载引长约6．3km。其中，郭家沱长江大桥

6、长约1．3km。起的主缆挠度，是关于H的一个2阶微分方程的方案设计阶段推荐桥型方案为主跨720In双塔地锚解，因而计算花费较弹性理论增加不少。式悬索桥，矢跨比取1／9；主梁采用带伸出段的连续由于挠度理论中没有考虑吊杆倾斜、主缆纵向结构，伸出段长75m。该桥与规划轨道8号线共建。收稿日期：2014—09—23作者简介：苏小波(1986一)，男，湖北省荆门市人，硕士，助工2015年第2期苏小波，等：大跨度公轨两用悬索桥刚度敏感性分析83两江新区茶园25330l5耐■—500．4×4单位：em图1郭家沱长江大桥立面布置为满足轨道运营过程中的刚度及行车舒适性要恒

7、载水平分力。求，主梁采用钢桁梁和正交异性桥面板的组合体系，由式(3)可知，当矢跨比增大，主缆水平分力降倒梯形横断面，桁高12．5m，上下弦杆为箱形截面；低时，重力刚度会相应降低。以该观点看，悬索桥的双层桥面布置，上层为8车道城市快速路，下层为双结构刚度应与矢跨比成反比。但如图3所示，郭家线轻轨。主缆采用抗拉强度≥I670MPa、公称直径沱大桥的矢跨比从1／11增大至1／8时，结构竖向刚5．2mm的高强镀锌钢丝。吊索采用1670MPa预度反而在增大，最大活载挠跨比由1／630减至制平行钢丝索股，间距15m。大桥立面布置如图11／812，刚度增大效果较显著，

8、规律与“重力刚度”相所示。反。文献[6—7]也指出：悬索桥的刚度不由重力刚大跨度