山区柔性吊桥主缆线形计算方法研究与应用

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1、第35卷，第4期公路工程Vo1．35，No．42010年8月HighwayEngineeringAug．，2010山区柔性吊桥主缆线形计算方法研究与应用黄辉(1．中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075；2．湖南省永州市交通局，湖南永州425006)[摘要]对悬链线方程的参数通过数值迭代求解而确定。通过实例分析比较山区柔性吊桥主缆曲线参数方程选取抛物线相对于悬链线计算主缆索长的误差值。当矢跨比_厂／f较小时，误差值相对较小，为简化计算，可用抛物线近似替代悬链线。但若矢跨比∥f较大时，则应采取措施来解决

2、计算误差问题，建议使用悬链线参数方程计算主缆索长。[关键词]柔性吊桥；悬链线；抛物线；主缆索长[中图分类号]U448．25[文献标识码]B[文章编号]1674—0610(2010)04—0094—03ResearchandApplicationonCalculationMethodsforCableCurveofFlexibleSuspensionBridgeinMountainRoadHUANGHui，(1．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，Central

3、SouthUniversity；Changsha，Hunan410075，China；2．YongzhouMunicipalCommunicationsBureau，HunanProvince；Yongzhou，Hunan，425006，China)[Keywords]flexiblesuspensionbridge；catenarycurve；parecurve；lengthofcablecurve悬索桥也称为吊桥，指以悬索为主要承重结构假设描述的曲线形状为抛物线；②主缆的重量沿的桥。在悬索桥中不设加

4、劲梁，或加劲梁高度很小两悬挂点之间的连接直线上均匀分布，按这种假设的悬索桥称为简易柔性悬索桥，简称柔性吊桥。这描述的曲线形状也是抛物线；③主缆的重量沿悬种桥的特点是充分发挥高强度钢索受拉强度大的特挂曲线均匀分布，按这种假设描述的曲线形状则为点，不需要特别高的桥塔，就可架设大跨径的桥梁，悬链线。很显然在这3种不同的假设中，第③种假桥面系构造简单、加工容易、耗钢量低、桥梁架设和设更符合实际情况，本文在此假设的前提下进行计维护方便、桥型美观、造价低，在地远人稀、交通量较算和分析。小的经济欠发达山区仍具有较强的

5、实用性、竞争性2主缆曲线的悬链线方程和广泛的应用前景。2．1主缆的悬链线方程1计算假定如图1所示，为悬索桥主缆曲线线型，设主缆抗在柔性吊桥主缆曲线参数方程选取的分析计算拉刚度为，沿索自重均布荷载集度为q，支点A过程中，描述主缆曲线形状时，一般作2方面的假在整体坐标系xoy中的坐标为(，Y)，支点曰的坐设：①柔性假设。即主缆为线弹性材料，其应力应标为(，Y：)，主缆索力的水平分力为日，则满足边变关系符合胡克定律；索是理想柔性的，只能承受拉界支承条件的主缆线型为一悬链线，其参数方程为：力而不能受压和抗弯；满

6、足大变形和小应变的要求，y=y。一不考虑主缆横截面在变形前后的变化；②均匀假{cosha-cosh[一】)设。即主缆的重量均匀分布。但是在对主缆的重量(1)均匀分布的问题上，又有3种不同的假设：①主缆的重量在两悬挂点之间沿水平线均匀分布，按这种式中：=arcsin)=ql，[收稿日期】2010—02—1O[作者简介]黄辉(1979一)，男，湖南双牌人，工程师，工程硕士，从事公路桥梁建设与管理。第4期黄辉：山区柔性吊桥主缆线形计算方法研究与应用95CYl—Y2，f：2一l()对的导函数值(卢)，经推导口J

7、得：根据式(1)，可推导求得悬链线的索长s为：c卢，=sinh(一譬)sinh譬+s=C2+(／sinhfl／(2)f_{c。sh(一导)sinh导×『+~sinh(一拿)cosh旦}㈩已知主缆矢高f时，取抛物线假设下的水平力图1主缆在自重作用下的线型为初值，即：2．2主缆悬链线方程的迭代求解ql=丁4f(8)==，由于式(1)为参数超越方程，其求解一般采用数值方法，实际上是求解方程中的参数。在已知采用牛顿下山法进行迭代，其格式为：矢高-厂的条件下，有：+1)-A()(9)：——，Y：——一／_，(3j

8、)式中：代表需求解的变量JB，A为收敛因子，其将上述坐标代入公式(1)，则有：初值一般取为1，为确保f(+1)f