摘要
钢桁梁和钢箱梁是现代悬索桥通常选用的两种主梁形式。我国自一起步修建悬索桥采用的是钢箱梁悬索桥,对钢桁梁悬索桥的研究较少。本文结合我国西南山区几座在建和处于设计之中的钢桁梁悬索桥工程实例,对钢桁梁悬索桥关键问题展开研究。
通过介绍几座典型悬索桥,本文回顾了国内外悬索桥的发展历程,归纳总结了悬索桥在各种荷载作用下计算理论发展。
研究了钢桁梁悬索桥桁梁结构特性。本文结合工程实例和资料统计,阐述了钢桁梁悬索桥的桁架结构构造特性和常用桥面系构造特点,总结了钢桁梁悬索桥桁架施工方法。
研究了钢桁梁悬索桥桁架力学性能。本文引入等效弯曲刚度和等效扭转刚度思想,采用“悬臂梁法”计算桁架等效弯曲刚度等效扭转刚度,并验证了该方法其精确性;基于拟腹板思想,介绍了一种桁架弯曲刚度简化计算方法,推导了其计算公式,验证其误差小于5%;从等效刚度出发,本文探讨了钢桁梁刚度的影响因素。
对钢桁梁悬索桥进行了参数分析。本文基于有限元计算,探讨了主缆边中跨比、主缆垂跨比、加劲梁恒载大小以及中央扣等设计参数对钢桁梁悬索桥力学性能的影响,分析总结了上述设计参数与钢桁梁悬索桥强度和刚度的关系。
对钢桁梁悬索桥和钢箱梁悬索桥进行了比较研究。本文从双层交通和施工适应性,养护维修,主梁对主缆加紧效果以及抗风性能方面,比较了钢桁梁悬索桥和钢箱梁的异同,总结了各自适应修建条件。
Steel truss girder and steel box girder are usually used in modern suspension bridges,while study on suspension bridges with steel truss girder is on fewer in China. Suspension bridge with steel truss girder is powerful ompetitive in the field, with the advantage of unique adaptive capacity to double traffic and mountain construction of suspension bridge. Studies on suspension bridges with steel truss girder are executed in this paper combined with several projects wich are being designed and constructed in mountainous areas southwest of China.
The paper first reviewes the development of suspension bridge,it also summarizes the calculation theory for suspension bridge under various type of loads.
Then structure characteristics of suspension bridge with steel truss girder,common deck department included, are illustrated,and construction methods for suspension bridges with steel truss girder are summarized.
A method of "cantilever beam" used to calculate equivalent bending stiffness and torsional stiffness is proposed,and the accuracy of which is verified. To calculate the equivalent stiffness of truss girder,a simplified method based on the idea of "comparing to web" is introduced. The formula of the method is also derivatesd whose error is below 5.0%.Forthermore,the influencing factors of steel truss stiffness are discussed.
By method of finite element calculation,parameter analysis of suspension bridge with steel truss girder are carried out. The influence on mechanical properties of suspension bridge with steel truss girder is discussed by those parameters,such as the ratio of edge span to main span of cable,the ratio of sag to span of main cable,the constant load of stiffing girder and central deduction,and some meaningful conclusions are derived..
Finally, similarities and differences between suspension bridge with steel truss girder and suspension bridge with steel box girder are compared from the aspects of adaptability of double traffic and construction, the maintenance,the intensify effects of girder, as well as wind performance,and the adaptive building conditions for themselves are pointed out.
引文
[1]项海帆.高等桥梁结构理论.北京:人民交通出版社,2002
[2]尼尔斯J·吉姆辛著,姚玲森 林长川译.缆索承重桥梁.北京:人民交通出版社,1992
[3]伊藤学,川田忠树.超长大桥梁建设的序幕.北京:人民交通出版社,2002
[4]严国敏.现代悬索桥.北京:人民交通出版社,2002
[5]罗喜恒.复杂悬索桥施工过程精细化分析研究:[博士学位论文].上海:同济大学土木工程学院,2004
[6]金增洪.20世纪悬索桥的历史和美学.公路,2004,Vol9
[7]金增洪.1823年-1940年悬索桥的设计理论与历史(上).国外公路,1995,Vol15(3)
[8]金增洪.1823年-1940年悬索桥的设计理论与历史(下).国外公路,1995,Yol15(4)
[9]钱冬生 陈仁福.大跨度悬索桥的设计与施工.成都:西南交通大学出版社,1999
[10]雷俊卿 郑明珠 徐恭义.悬索桥设计.北京:人民交通出版社,2004
[11]小西一郎.钢桥(第五分册).北京:人民铁道出版社,1981
[12]铁道部大桥工程局桥梁科学研究所.悬索桥.北京:科学技术文献出版社,1996
[13]周孟波.悬索桥手册.北京:人民交通出版社,2003
[14]Stephen G.Buonopane and David P.Billington.THEORY AND HISTRY OF SUSPENSION BRIDGE DESIGN FROM 1823 TO 1940.ASCE
[15]H.Max Irvine.Cable Structures.london:The MIT Press,1981
[16]潘永仁.悬索桥结构非线性分析理论与方法.北京:人民交通出版社,2004
[17]尼尔斯J.吉姆辛著,金增洪译.缆索支承桥梁.北京:人民交通出版社,2002
[18]小西一郎.钢桥(第三分册).北京:人民铁道出版社,1981
[19]彭旺虎 邵旭东 胡建华 廖建宏.大跨度悬索桥钢桁加劲梁的选型研究.北京交通大学学报,2006,VOL(30 Supp)
[20]李国豪.桥梁结构理论研究.上海:上海科学技术文献出版社,1983
[21]曹洪武.钢析架悬索北盘江大桥结构特性研究:[工程硕士学位论文].上海:同济大学土木工程学院,2007
[22]陈明宪.矮寨特大桥方案研究.见中国土木工程学会桥梁与结构工程分会编.第十七届全国桥梁学术会议论文集.北京:人民交通出版社,2006
[23]贾丽君 肖汝诚 孙斌 刘煜 宋馨 项海帆.大跨度悬索桥的三维应力分析方法.中国公路学报,2000,VOL13(3)
[24]吴新元 马如进 陈艾荣 金玉泉.加劲桁架悬索桥的主梁挠曲扭转刚度分析.上海公路,2005,N0.4
[25]刘建新李加武.中国西部地区桥梁风工程研究.建筑科学与工程学报,2005,VOL22(4)
[26]王忠斌 沈锐利 唐茂林.悬索桥钢桁架加劲梁施工方法分析.石家庄铁道学院学报,2006,VOL19(1)
[27]王忠斌 沈锐利 唐茂林.悬索桥钢桁架加劲梁与混凝土桥面系共同作用分析.北京交通大学学报,2006,VOL30(Supp)
[28]艾国柱 夏华唏.悬索桥的加劲梁.国外桥梁,2000,N0.4
[29]胡峰强.山区风特性参数及钢桁架悬索桥颤振稳定性研究:[博士学位论文].上海:同济大学土木工程学院,2006
[30]贾丽君.大跨度桥梁静力分析:[硕士学位论文].上海:上海铁道学院,1991
[31]肖汝诚 项海帆.确定特大悬索桥理想状态的方法与程序系统研究.华东公路,1997,No.6:15-20
[32]肖汝诚 项海帆.大跨径悬索桥结构分析理论及其专用程序系统的研究.中国公路学报,1998,VOL11(4):42-50
[33]肖汝诚.确定大跨径桥梁结构合理设计状态的理论与方法研究:[博士学位论文].上海:同济大学土木工程学院,1996
[34]肖汝诚 贾丽君 王小同.确定大跨径悬索桥主缆成桥线形的虚拟梁法.计算力学学报,1999,VOL16(1):108-113
[35]肖汝诚林平.计算结构力学在桥梁结构施工设计与施工控制中的应用.计算结构力学及其应用,VOL10(1):92-98
[36]肖汝诚.桥梁结构分析及程序系统.北京:人民交通出版社,2002.
[37]沈锐利.悬索桥主缆系统设计及架设计算方法研究.土木工程学报,1996,VOL29(2):3-9
[38]李小珍 强士中.悬索桥主缆空缆状态的线形分析.重庆交通学院学报,1999,VOL18(3):7-13
[39]唐茂林 强士中 宁晓骏.悬索桥索鞍理论位置的精确计算.工程力学,1999(supp):339-344.
[40]唐茂林 沈锐利 强士中.大跨径悬索桥丝股架设线形计算的精确方法.西南交通大学学报,2001,VOL36(3):303-307
[41]沈锐利 廖海黎.悬索桥静动力空间非线性计算有限元模型及其应用.92全国桥梁结构学术大会:武汉,1992
[42]唐茂林 沈锐利 强士中.大跨度悬索桥非线性静动力分析与软件开发.桥梁建设,2000.NO.1:9-12.
[43]唐茂林 强士中 沈锐利 李平利.悬索桥主缆线形设计与施工计算原理及其Win32软件开发.重庆交通学院学报,2003,VOL22(2):15-19
[44]H.Max Irvine.Statics of suspended cables.Journal of Engineering Mechanics,1975,101(EM13):187-205
[45]O'Brien,T.W.Francis,A.J..Cable movements under two-dimensional loading.Journal of Structure Engineering,1964,90(ST3):89-123
[46]O'Brien,T.W..General solution of suspended cable problems.Journal of Structure Engineering,1967,93(ST1):1-26
[47]Judd,B.J.Wheen R.J..Nonlinear cable behavior.Journal of Structure Engineering,1978,104(ST3):567-575
[48]罗喜恒.悬索桥缆索系统的数值解析法.同济大学学报,2004,VOL32(4):441-446
[49]罗喜恒.悬索桥基准索股的空缆状态.结构工程师,2004,N0.3:21-26
[50]罗喜恒 肖汝诚 项海帆.悬索桥主缆架设过程分析.桥梁建设,2004,N0.2:8-11
[51]罗喜恒 肖汝诚 项海帆.空间缆索悬索桥的主缆线形分析.同济大学学报,2004,VOL32(10):1349-1354
[52]罗喜恒 肖汝诚 项海帆.基于精确解析解的所单元.同济大学学报,2005,VOL33(4):445-450
[53]罗喜恒 肖汝诚 项海帆.用于悬索桥非线性分析的鞍座一索单元.土木工程学报,2005,VOL38(6)47-53
[54]罗喜恒.悬索桥主缆线形的鞍座影响.公路交通科技,2005,VOL22(8):36-39
[55]罗喜恒 肖汝诚 项海帆.悬索桥施工过程精细化分析研究.土木工程学报,2005,VOL38(10):76-80
[56]#12
[57]#12
[58]郑宪政.大跨度悬索桥加劲梁架设过程的静动力特性分析.桥梁建设,1996,NO.1:31-35
[59]郑宪政.悬索桥架设过程结构分析方法.第十三届全国桥梁学术会议论文集.上海,1998
[60]郑宪政.悬索桥结构分析有限元程序的开发与应用.中南公路工程,1998,VOL23(1):29-32
[61]郑宪政.悬索桥二期恒载作用前后结构状态参量的计算.铁道标准设计,1997,NO.1:16-18
[62]汪慧 郑宪政.未来的的大桥,国外桥梁,1998,NO.1:54-59
[63]郑宪政.悬索桥架设过程的结构分析.铁道工程学报,1998,NO.3:29-34
[64]Knudson W.C..Static and dynamic analysis of cable net structures:[Doctoral dissertation].University of California,Berkely,1971
[65]Michalos J.Birnstiel C..Movement of a cable due to changes in loadings.Journal of Structure,1960,86(ST12):23-38
[66]West H.H.Kar A.K..Discretized initial value analysis of cable nets.Intenatuonal Journal of Solids Structures,1973,NO.9:1403-1420
[67]Saafan S.A..Theoretical analysis of suspension roofs.Journal of Structure,1970,96(ST2):393-405
[68]Kim K.S.Lee H.S..Analysis of target configurations under dead loads for cable-supported bridges.Computers & Structures,2001,79:2681- 2692
[69]Coyette J.P.Guisset P..Cable network analysis by a nonlinear programming technique.Journal of Engineering Structure,1988,NO.10:41-46
[70]Wen P.K.Rahimzadeh I.Nonlinear elastic frame analysis by finite element.Journal of Structure.Engineering,1983,109:1952-1971
[71]潘永仁 胡匡璋.大跨度悬索桥恒载下几何和内力的非线性有限元确定及工程控制初步.92全国桥梁结构学术大会:武汉,1992
[72]潘永仁.悬索桥的几何非线性静力分析及工程控制:[博士学位论文].上海:同济大学土木工程学院,1996
[73]范立础潘永仁杜国华.大跨度悬索桥结构架设参数精细算法研究.土木工程学报,1999,VOL32(6):20-25
[74]潘永仁杜国华范立础.悬索桥恒载结构几何形状及内力的精细计算.中国公路学报,2000,VOL13(4):33-36
[75]潘永仁范立础杜国华.悬索桥架设过程中吊索长度调整的计算方法.同济大学学报,1999,VOL27(2):239-248
[76]潘永仁范立础.悬链线单元在悬索桥主缆下料长度计算中的应用.结构工程师,1998,NO.3:20-24.
[77]潘永仁范立础.大跨度悬索桥加劲梁架设过程的倒拆分析方法.同济大学学报,2001,VOL29(5):510-514
[78]潘永仁范立础.悬索桥施工中主缆横截面平均温度实用计算法.同济大学学报,1998,VOL26(2):510-514
[79]潘永仁王小同范立础.快速形成悬索桥结构有限元模型的方法.同济大学学报,2000,VOL28(2):162-167
[80]林长川.空间预应力索桥—浙江省九龙山通天桥.桥梁建设,2002,NO.6:35-38.
[81]杨孟刚陈政清.两节点曲线索元精细分析的非线性有限元法.工程力学,2003,VOL20(1):42-47
[82]陈常松陈政清颜东煌.悬索桥主缆初始位形的悬链线方程精细迭代分析法.工程力学,2006,VOL23(8):62-68
[83]彭大文.悬索桥加劲桁架截面优化分析.全国索结构学术交流会论文集:1991
[84]沈锐利朱栓来.主缆为空间曲线的悬索桥静动力特性研究.第十一届全国桥梁学术会议:广东汕头,1994
[85]黄卫.大跨径桥梁钢桥面铺装设计理论与方法.北京:中国建筑工业出版社,2006
[86]中国公路学会桥梁与结构工程学会译.日本本州四国联络桥.上部结构设计标准及解 说:1998
[87]中交公路规划设计院.公路悬索桥设计规范(报批稿).北京:人民交通出版社,2002
[88]英国标准学会.英国标准5400第1-4篇(1978-82版).四川成都:西南交通大学出版社,1986
[89]宋子康蔡文安.材料力学.上海:同济大学出版社,2001