斜拉桥拉索弯曲应力及其控制对策探讨

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1、公路交通技术2013年10月第5期TechnologyofHighwayandTransportOct．2013No．5斜拉桥拉索弯曲应力及其控制对策探讨郑万山(桥梁工程结构动力学国家重点实验室，重庆400067)摘要：根据斜拉索的受力特点，导出斜拉索轴向力变化时其端部弯曲应力的计算公式，通过实例分析证明，斜拉索弯曲应力不容忽视，并对国内外常用的几种斜拉索弯曲应力控制措施进行介绍。关键词：斜拉索；弯曲应力；措施文章编号：1009—6477(2013)05—0090—04中图分类号：U448．27文献标识码：ABendingStres

2、sofStayCablesofCable-stayedBridgesandProbeintoControlCountermeasuresZHENGWanshanAbstract：Inaccordancewithloadingfeaturesofstaycables，thispaperderivescomputationalformulaforendbendingstresswhenaxialforceofstaycableschanges．Exampleanalysisprovesthatthebendingstressofstay

3、cablescannotbeignored，andcontrolmeasuresforbendingstressofseveralstaycablescommonlyusedathomeandabroadareintroduced．Keywords：staycable；bendingstress；measure随着我国桥梁建设技术的逐步提高，斜拉桥以需要考虑斜拉索的抗弯刚度，因为斜拉索在一定曲其外形美观、施工便捷、跨越能力大等优点越来越多率下能够承受一定的弯矩。因此，在计算斜拉索弯地跨越在国内江河之上。近年来，新建斜拉桥的跨曲应力前

4、，需先找到斜拉索弯矩的计算方法。径越来越大。例如，正在建造的斜拉桥世界第一1．1斜拉索弯矩计算跨——苏通大桥是我国斜拉桥发展史上的一个里程斜拉索考虑弯曲刚度后，在没有采取特殊措施碑，其主跨为1088m，超越世界记录保持多年的日时，根据其锚固端的构造形式，斜拉索端部边界条件本多多罗大桥198m。正在建造的世界级斜拉桥还为固结。当斜拉索端部采用销接措施时，斜拉索端有香港昂船洲大桥(主跨1018m)，湖北鄂东长江部边界可以考虑为铰接，但这种措施在我国很少应公路大桥(主跨927m)等。这些千米级斜拉桥的修用，因此本文只针对斜拉索端部固结的情

5、况进行分建标志着我国斜拉桥建设技术居于世界领先水平。析。下面推导两端固结斜拉索轴向力变化时，斜拉然而斜拉桥跨径增加必然引起斜拉索长度和直径增索端部承受的弯矩。考虑弯曲刚度的水平放置拉索的平衡方程为：大，同时对于斜拉索使用寿命的要求也越来越高，且斜拉索锚固端弯曲应力对斜拉索使用寿命的影响也EI+Ⅳ+P=0。(1)uU咒很大，因此必须得到足够的重视。式中，肼为斜拉索抗弯刚度；N为斜拉索轴向拉力；P为斜拉索线密度；为斜拉索水平坐标；为斜拉1斜拉索弯曲应力计算索竖向坐标。常规斜拉索计算中，没有考虑斜拉索抗弯刚度，解上述方程，得仅假设斜拉索只

6、承受拉力。在桥梁结构设计计算中，由于斜拉索长度较大，可以不考虑抗弯刚度的影y：inh(kx)+C2COSh(kx)。(2)响，因此采用此模型可满足要求。但如果要分析斜^式中，z为斜拉索水平投影长度；k=；c、c、c。为拉索线形变化引起斜拉索锚固端的弯曲应力时，则收稿日期：2013—03—14作者简介：郑万山(1975一)，男，河南省温县人，硕士，副研究员2013年第5期郑万山：斜拉桥拉索弯曲应力及其控制对策探讨91根据边界条件待定参数。假想斜拉索坐标原点在拉惯性矩很难计算。但是，斜拉索惯性矩必然位于下索的某一锚固端，则=0时Y=0，

7、带人式(1)，述2种情况之间：1)斜拉索各个钢丝之间没有摩擦得C2一c3。力，可以相对滑动，斜拉索的惯性矩是各个钢丝惯性假设斜拉索锚固端锚杯的轴线与斜拉索端部切矩之和；2)斜拉索钢丝与钢丝之间没有滑移，其变线方向一致，也就是斜拉索锚固端安装误差为0，则形符合平截面假定，斜拉索的惯性矩用整个截面进斜拉索不承受弯矩，只有轴向力，故可以得到c：=行计算。其中第2种计算值要比第1种计算值大得PE／多。。因此，计算斜拉索锚固端由于转动而产生的最大应力按以下2种情况分析。根据结构对称性，当=÷时Y=0，可得到c=1)假设斜拉索钢丝之间可以自由滑

8、动，则斜拉索的弯曲惯性矩是单根钢丝弯曲惯性矩的代数和。_c2tnh()。单根钢丝直径为d，单根钢丝惯性矩为。由n个高一般情况下，斜拉索桥长度及张力较大，所以有强钢丝组成的斜拉索形成的惯性矩为：，=nI，其中tnh()1，故~2=-C3