基于支撑弹簧模型的拱桥吊杆杆端弯矩分析.pdf

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1、桥梁建设２０１６年第４６卷第５期（总第２４０期）ＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．５，２０１６（ＴｏｔａｌｌｙＮｏ．２４０）５３文章编号：１００３－４７２２（２０１６）０５－００５３－０６基于支撑弹簧模型的拱桥吊杆杆端弯矩分析杨建喜１，陈惟珍１，李杰２（１．同济大学桥梁工程系，上海２０００９２；２．同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海２０００９２）摘要：拱桥吊杆的弯矩作用是导致其锚固端开裂的主要因素之一，为了准确模拟锚固端的杆端弯矩，将吊杆两端的减振器简化为支撑弹簧，建立支撑弹簧模型，推导吊杆杆端弯矩的解析解，给出支撑弹簧刚度和吊杆截面抗弯刚度的确定方法

2、，并以１３８ｓ５平行钢丝束吊杆为例，编制ＭＡＴＬＡＢ程序分析支撑弹簧刚度、吊杆截面抗弯刚度和吊杆长度等参数对杆端弯矩的影响，并对吊杆支撑弹簧模型和铰接模型、固结模型进行对比。结果表明：吊杆杆端弯矩随支撑弹簧刚度的增大而逐渐增大并趋于平缓，杆端弯矩随吊杆抗弯刚度的增大而增大；伸入拱肋和桥面系横梁的吊杆长度对杆端弯矩有一定影响；当吊杆长度小于１０ｍ时，随着长度增加，杆端弯矩迅速减小；当吊杆长度大于１０ｍ时，吊杆长度对杆端弯矩值影响很小，可以忽略不计。关键词：拱桥；吊杆；杆端弯矩；支撑弹簧模型；支撑弹簧刚度；抗弯刚度；吊杆长度中图分类号：Ｕ４４８．２２；Ｕ４４３．３８文献标志码：ＡＡｎａｌ

3、ｙｓｉｓｏｆＢａｒＥｎｄＢｅｎｄｉｎｇＭｏｍｅｎｔｏｆＨａｎｇｅｒｓｏｆＡｒｃｈＢｒｉｄｇｅＢａｓｅｄｏｎＳｕｐｐｏｒｔＳｐｒｉｎｇＭｏｄｅｌ１，ＣＨＥＮＷｅｉ－ｚｈｅｎ１，ＬＩＪｉｅ２ＹＡＮＧＪｉａｎ－ｘｉ（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｒｉｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｏｎｇｊｉＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈａｎｇｅｒｓｏｆａｒｃｈｂｒｉｄｇｅｉｓ

4、ｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｊｏｒｆａｃｔｏｒｓｃａｕｓｉｎｇｔｈｅｃｒａｃｋｓｉｎｔｈｅｈａｎｇｅｒｓａｔｔｈｅｉｒｔｈｅａｎｃｈｏｒａｇｅｅｎｄｓ．Ｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｂａｒｅｎｄｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｏｆｔｈｅｈａｎｇｅｒｓａｔｔｈｅａｎｃｈｏｒａｇｅｅｎｄｓ，ｔｈｅｄａｍｐｅｒｓａｔｔｈｅｔｗｏｅｎｄｓｏｆｔｈｅｈａｎｇｅｒｓｗｅｒｅｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄａｓｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｓｐｒｉｎｇｓ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｓｐｒｉｎｇｓｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｔｈｅａｎａ－ｌｙｔｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｂａｒｅｎｄｂｅｎｄｉ

5、ｎｇｍｏｍｅｎｔｏｆｔｈｅｈａｎｇｅｒｓｗｅｒｅｄｅｒｉｖｅｄａｎｄｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｓｐｒｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｓｅｃｔｉｏｎａｌｂｅｎｄｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｈａｎｇｅｒｓｗｅｒｅｓｇｉｖｅｎ．Ｂｙｗａｙｏｆｅｘａｍｐｌｅｏｆｔｈｅ１３８５ｐａｒａｌｌｅｌｓｔｅｅｌｗｉｒｅｓｔｒａｎｄｈａｎｇｅｒｓ，ｔｈｅｐｒｏｇｒａｍＭＡＴＬＡＢｗａｓｃｏｍｐｌｉｅｄ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｌｉｋｅｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｓｐｒｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｓｅｃｔｉｏｎａｌｂｅ

6、ｎｄｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｈａｎｇｅｒｓｏｎｔｈｅｂａｒｅｎｄｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｓｐｒｉｎｇｍｏｄｅｌｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｈｉｎｇｅｍｏｄｅｌａｎｄｆｉｘｉｔｙｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｓｐｒｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｔｈｅｂａｒｅｎｄｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｏｆｔｈｅｈａｎｇｅｒｓｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓａｎｄｔｅｎｄｓｔｏｂｅｇｅｎｔｌｅａｎｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈ

7、ｅｂｅｎｄｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｈａｎｇｅｒｓ，ｔｈｅｂａｒｅｎｄｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｈａｎｇｅｒｓｅｘｔｅｎｄｉｎｇｉｎｔｏｔｈｅａｒｃｈｒｉｂａｎｄｃｒｏｓｓｂｅａｍｓｏｆｔｈｅｆｌｏｏｒｓｙｓｔｅｍｈａｓｃｅｒｔａｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｎｔｈｅｂａｒｅｎｄｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔ．Ｗｈｅｎｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｈａｎｇｅｒｓｉｓｓｈｏｒｔｅｒｔｈａｎ１０