悬索桥主缆成桥线形的解析计算
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悬索桥主缆线形计算和绘图实用方法页数:2
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第八章 悬索桥的计算分解页数:23
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第八章 悬索桥的计算页数:23
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悬索桥缆索线形基本理论及计算方法
桥梁工程::
Bridge Engineering
悬索桥缆索线形基本理论及计算方法
李乾坤
(广东和立土木工程有限公司，广东广州511400)
摘要：关于悬索桥缆索线形的理论分析及计算方法国内外很多学者都已进行了研究，但均未对这些研究做细致的推导
论述，笔者依据主缆微分平衡方程，推导了缆索在沿跨长均布荷载作用下的抛物线方程及沿主缆长均布荷载作用下的悬
H•話+心)=0。
(5)
悬索桥主缆在仅受竖向荷载作用时，主缆任一点
张力的水平分力相等，竖向荷载沿跨长均匀分布时，
g(y)=g,则有 //•半r+<7 = 0;
(6)
ax
dd2yZ~__q亍
((77))
20194* 4#|(7
37 卷彳苯技* 95
!!桥梁工程
Bridge Engineering
对公式(7)进行二次积分可得：
S=^^-・sin/i(j8)cosb(a-B)。
(25)
q 取主缆微段分析可得成桥状态下主缆伸长量 。将
公式(24)代入公式(16)可得：
△S = H2S2
(26)
EAL2
则空缆状态下主缆的无应力索长为:S°=S-AS。 若考虑温度对主缆伸长量的影响，设温度差为At,
主缆膨胀系数为a(l/T),则有：
y=—[cosfe(a) ~cos/i(^^--a)]o (23)
q
L
其中:a = shT啤?)+/3,/3=单-。索长微段ds =
shp
2H
皿砰,则任一点处的有应力索长为：S= [#1 + (瞥)2 ；
由公式(23)可得：
■^- = _sin/i( 2血 _a)。
Bridge Engineering
悬索桥缆索线形基本理论及计算方法
李乾坤
(广东和立土木工程有限公司，广东广州511400)
摘要：关于悬索桥缆索线形的理论分析及计算方法国内外很多学者都已进行了研究，但均未对这些研究做细致的推导
论述，笔者依据主缆微分平衡方程，推导了缆索在沿跨长均布荷载作用下的抛物线方程及沿主缆长均布荷载作用下的悬
H•話+心)=0。
(5)
悬索桥主缆在仅受竖向荷载作用时，主缆任一点
张力的水平分力相等，竖向荷载沿跨长均匀分布时，
g(y)=g,则有 //•半r+<7 = 0;
(6)
ax
dd2yZ~__q亍
((77))
20194* 4#|(7
37 卷彳苯技* 95
!!桥梁工程
Bridge Engineering
对公式(7)进行二次积分可得：
S=^^-・sin/i(j8)cosb(a-B)。
(25)
q 取主缆微段分析可得成桥状态下主缆伸长量 。将
公式(24)代入公式(16)可得：
△S = H2S2
(26)
EAL2
则空缆状态下主缆的无应力索长为:S°=S-AS。 若考虑温度对主缆伸长量的影响，设温度差为At,
主缆膨胀系数为a(l/T),则有：
y=—[cosfe(a) ~cos/i(^^--a)]o (23)
q
L
其中:a = shT啤?)+/3,/3=单-。索长微段ds =
shp
2H
皿砰,则任一点处的有应力索长为：S= [#1 + (瞥)2 ；
由公式(23)可得：
■^- = _sin/i( 2血 _a)。
斜吊杆悬索桥成桥主缆线形的确定
Ｃ
ｃ ｈ 口。
１ ． ２ 确 定斜 吊杆 悬 索 桥 成桥 主缆 线 形 的非 线 性 方
程 组
根据 已知条件的不 同， 悬索桥各索段成桥主缆 线形 的计算也有所差异 ： ① 已知跨度和矢高 （ 主跨 索段） 求成桥线形 ； ② 已知跨度和主缆端点的水平 分力 （ 边跨 索 段 ） 求 成桥 主缆线 形 。 由于式 （ ２ ） 是 在 式（ １ ） 的基 础 上 代 人 已知水 平 分 力 求 得 的 ， 所 以本
桥型， 但 是 关于斜 吊杆 悬索桥主缆 成桥 线形 的计 算方 法 还 不尽 完善 。通过 使 用改进 的 分段 悬 链 线的计 算 方法 ， 导 出了确 定斜 吊杆 悬索桥 主缆成桥 线形 的非 线性方程 组 ， 并建立起计 算成桥 主 缆线形 的迭代流 程 。算例 计 算表 明 ， 本 文 方 法具 有 力 学概 念 明确 ， 计算速度快， 精 度 高的
斜 吊杆 悬 索桥成 桥 主缆 线 形 的确定
李文武 ，阳治群
（ １ ． 大连理工大学 土木建筑设计研究院有限公 司， 辽宁 大连 Ｉ １ ６ ０ ２ ４ ；２ ． 湖南省交通科学研究院 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ １ ５ ）
摘
要： 斜 吊杆 悬索桥 以其优 美的外 观 形式 得到 人 们 的喜 爱 ， 成为 城 市桥 梁 中的 一种 新
索， 各 吊点之 间 的 主缆 成桥 线 形 为受 主 缆 自重 作 用 的悬链 线 ， 即整个 主缆 可 以视 为 按 吊点 划 分 的 多段 悬链线 的组 合 。国 内学者 对悬索桥 主缆线 形计 算做
Ｙｘ： ０ ， 可得 Ｈ 。 ＝Ｈ ２＝ Ｈ。再 由平 衡 条 件 ∑Ｙ＝０ ， 可 得下列 微分方 程 ：
程。
ｃ ｈ 口。
１ ． ２ 确 定斜 吊杆 悬 索 桥 成桥 主缆 线 形 的非 线 性 方
程 组
根据 已知条件的不 同， 悬索桥各索段成桥主缆 线形 的计算也有所差异 ： ① 已知跨度和矢高 （ 主跨 索段） 求成桥线形 ； ② 已知跨度和主缆端点的水平 分力 （ 边跨 索 段 ） 求 成桥 主缆线 形 。 由于式 （ ２ ） 是 在 式（ １ ） 的基 础 上 代 人 已知水 平 分 力 求 得 的 ， 所 以本
桥型， 但 是 关于斜 吊杆 悬索桥主缆 成桥 线形 的计 算方 法 还 不尽 完善 。通过 使 用改进 的 分段 悬 链 线的计 算 方法 ， 导 出了确 定斜 吊杆 悬索桥 主缆成桥 线形 的非 线性方程 组 ， 并建立起计 算成桥 主 缆线形 的迭代流 程 。算例 计 算表 明 ， 本 文 方 法具 有 力 学概 念 明确 ， 计算速度快， 精 度 高的
斜 吊杆 悬 索桥成 桥 主缆 线 形 的确定
李文武 ，阳治群
（ １ ． 大连理工大学 土木建筑设计研究院有限公 司， 辽宁 大连 Ｉ １ ６ ０ ２ ４ ；２ ． 湖南省交通科学研究院 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ １ ５ ）
摘
要： 斜 吊杆 悬索桥 以其优 美的外 观 形式 得到 人 们 的喜 爱 ， 成为 城 市桥 梁 中的 一种 新
索， 各 吊点之 间 的 主缆 成桥 线 形 为受 主 缆 自重 作 用 的悬链 线 ， 即整个 主缆 可 以视 为 按 吊点 划 分 的 多段 悬链线 的组 合 。国 内学者 对悬索桥 主缆线 形计 算做
Ｙｘ： ０ ， 可得 Ｈ 。 ＝Ｈ ２＝ Ｈ。再 由平 衡 条 件 ∑Ｙ＝０ ， 可 得下列 微分方 程 ：
程。
独塔自锚式悬索桥主缆线形的计算方法
Ｃａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｉ ｎ ｃ ａ ｂｌ ｅ ｃ ｕｒ ｖ ｅ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ － ｐｙ ｌ ｏ ｎ ｓ ｅ ｌ ｆ － ａ ｎｃ ｈｏ ｒ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｐｅ ｎｓ ｉ ｏ ｎ ｂｒ ｉ ｄｇ ｅ
ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｅ ｅ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ． ｔ ｈ ｕ ｓ ｉ ｔ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｎ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ４
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ７ ６ ２ ７ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ １ ４
独 塔 自锚 式 悬 索桥 主 缆 线 形 的计 算 方 法
李 俊 ， 李 雪红 ， 李枝 军 ， 徐 秀丽
ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｂ ｖ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ． Ｒｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ
ｅ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｅ ｘ ｅ ｃ ｕ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｐ ｙ ｌ ｏ ｎ— ｂ ｅ ａ ｍ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ｓ ． Ｍａ ｉ ｎ ｃ ａ — ｂ ｌ ｅ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｗａ ｓ ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｂ ｙ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｐｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎｅ ｓ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｐ ｒ ａ ｃ －
悬索桥主缆线形解析计算理论对比分析与研究
的 计 算 参 数 ， 准 确 无 误 地 计 算 结 构 的 架 设 线
形 。悬 索 桥 的 设 计 和 施 工 控 制 都 需 要 主 缆 线 形 的精 确 计 算 。 主 缆 线 形 计 算 理 论 包 括 解 析 计 算 理 论 和 有 限 元 计 算 理 论 ，其 中 解 析 法 又
劲 梁 标 高 、 吊 索 长 度 、 索 鞍 偏 移 及 移 动 量 等 进 行 施 工 监 测 与 控 制 ，使 结 构 备 施 工 阶 段 的
１ 主 缆 线 形 解 析 计 算 理 论
现 代 大 跨 度 悬 索 桥 的 主 缆 一 般 由钢 丝 集 束 而成 ， 对 抗 弯 刚 度 很 小 ， 本 上 可 作 为 完 全 柔 相 基 性 索 来 处理 。为 了建 立 悬 索 桥 主 缆 的计 算 方 法 ， 通 常 作 下述 三 条 基 本 假 设 ： （ ） 是 理 想 柔 性 的 ， 不 能受 压 也 不 能 受 １索 既 弯 。索 曲线 有 转 折 的地 方 ， 只要 转 折 的 曲率 半 径 足 够 大 ， 部 弯 曲也 可 不计 ； 局
线 形 计 算 理 论 的 实 用 计 算 公 式 ，并 且 对 主 要
传 统 的悬 索 桥 主 缆 线 形 计 算 理 论 对 于 荷 载 的假 定 如 下 ： 缆 自重 与加 劲梁 等 其 它 恒 载相 比 主
较小 ， 所有 恒 载 可 简 化 为 沿 跨 度 均 布 ； 考 虑 主 不 缆 的伸 长对 均 布 荷 载 的影 响 。在 这 样 的假 定 下 ，
化 量 十 分微 小 ， 略 这种 变 化 的影 响 。 忽
１ １ 抛 物线 理 论 ．
论 。另 外 还 有 虚 拟 梁 法 ，主 缆 的 内 力 可 通 过 相 同跨 径 和 荷 载 的 虚 拟 简 支 梁 反 力 、弯 矩 和 剪 力 来 求 得 ］ 。本 文 在 对 各 种 悬 索 桥 线 形 解 析 计 算 理 论 逐 一 推 导 的 基 础 上 ，得 出 了 混 合
第3讲 主缆计算
得:
8n 2 32n 4 S = l (1 + + ...) 3 5
S即为抛物线线型的长度.
三,主缆长度计算 2,主缆轴力与无应力长度 同跨主缆任意截面轴力:
H N= = H 1 + y′2 cos φ
下面以中跨为例分析,见图. 当 ,即主缆在塔侧,轴力达到最大,即 x =l/2
N max = H 1 + 16 f 2 / l 2 = H 1 + 16n 2
已知一单跨悬索桥的加劲梁(包括所有二 横),主缆(1根)和吊杆沿跨长方向上单位 长度的重量分别为q1,q2和q3悬索桥中跨垂度 和跨度分别是f,L,边跨跨度为L1,边缆锚固点 与塔顶的高差为C,主缆抗拉刚度为EA, 试确 定中跨和边跨抛物线主缆的无应力长度. 如果是三跨悬索桥,结果会有何不同?
提示:计算边跨时,中跨主缆的水平力和边跨主缆的水平力相等
计算主缆在轴力N下的弹性伸长量:
s = 2 ∫
s/2
0
2H l / 2 1 N '2 ds = ∫0 cos 1 + y dx EA EA
l/2 2 2
2H 16n f 2 Hl = ∫0 (1 + 64 l 4 x )dx = EA (1 + 3 ) EA
主缆的无应力长度为:
~ S = S s
当坐标原点沿x轴平移到 x = l / 2 ,主缆线型方程可简化为:
相应的,
4 fx2 y= f 2 l y' =8 fx l2
三,主缆长度计算
悬索桥主缆从架设丝股到建成运营各阶段分别为悬 链线和抛物线-悬链线.明确了以上计算,对各个 阶段 索长计算,线形控制,索夹定位,吊索长度确定均有用 处.
dv =q ds dx dx
8n 2 32n 4 S = l (1 + + ...) 3 5
S即为抛物线线型的长度.
三,主缆长度计算 2,主缆轴力与无应力长度 同跨主缆任意截面轴力:
H N= = H 1 + y′2 cos φ
下面以中跨为例分析,见图. 当 ,即主缆在塔侧,轴力达到最大,即 x =l/2
N max = H 1 + 16 f 2 / l 2 = H 1 + 16n 2
已知一单跨悬索桥的加劲梁(包括所有二 横),主缆(1根)和吊杆沿跨长方向上单位 长度的重量分别为q1,q2和q3悬索桥中跨垂度 和跨度分别是f,L,边跨跨度为L1,边缆锚固点 与塔顶的高差为C,主缆抗拉刚度为EA, 试确 定中跨和边跨抛物线主缆的无应力长度. 如果是三跨悬索桥,结果会有何不同?
提示:计算边跨时,中跨主缆的水平力和边跨主缆的水平力相等
计算主缆在轴力N下的弹性伸长量:
s = 2 ∫
s/2
0
2H l / 2 1 N '2 ds = ∫0 cos 1 + y dx EA EA
l/2 2 2
2H 16n f 2 Hl = ∫0 (1 + 64 l 4 x )dx = EA (1 + 3 ) EA
主缆的无应力长度为:
~ S = S s
当坐标原点沿x轴平移到 x = l / 2 ,主缆线型方程可简化为:
相应的,
4 fx2 y= f 2 l y' =8 fx l2
三,主缆长度计算
悬索桥主缆从架设丝股到建成运营各阶段分别为悬 链线和抛物线-悬链线.明确了以上计算,对各个 阶段 索长计算,线形控制,索夹定位,吊索长度确定均有用 处.
dv =q ds dx dx
一种悬索桥主缆计算的新方法
一种悬索桥主缆计算的新方法邓小康;徐恭义【摘要】基于对主缆索段的受力分析,在建立各索段统一线形方程的基础上,找到主缆最低点的位置及其斜率,利用变形相容条件建立方程,以主缆张力水平分力的变化规律求解方程,提出一种受力更明确、适应性更强、计算更简便的主缆线形计算方法,并将其总结为斜率爬升法.该方法对平面主缆悬索桥的平面缆索结构均能保证求解收敛,经过算例论证,计算精度较高.在求解主缆水平分力的基础上推导主缆坐标、有应力长度和无应力长度的求解方法.同时研究主塔不等高时,主缆斜率最小点的位置和斜率大小变化情况,并研究不等高主塔对主缆受力和主缆线形的影响,结果表明不等高主塔的主缆斜率最小点会向较矮的主塔一侧偏移,且较小的主塔高差会对主缆受力和主缆线形产生较大影响.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2019(041)005【总页数】9页(P133-141)【关键词】主缆线形;斜率爬升法;斜率最小点;无应力长度;不等高主塔【作者】邓小康;徐恭义【作者单位】武汉科技大学汽车与交通工程学院,湖北武汉 430081;中铁大桥勘测设计院集团有限公司,湖北武汉 430050【正文语种】中文【中图分类】U448.25悬索桥的设计和施工控制都需要对主缆线形进行精确计算[1]，计算方法主要包括非线性有限元法和数值解析法两种，其中数值解析法是已知主缆所受外力条件下主缆线形和内力计算的一种方法[2-3]，与有限元法相比，其能简便模拟主缆与鞍座的接触问题和鞍座的顶推等，并具有解答精确、输入数据少、计算速度快的特点[4]。
目前用于悬索桥主缆计算的数值解析法主要包括传统抛物线法、分段抛物线法、分段直线法、分段悬链线法和参数方程法等。
文献[5-6]对分段悬链线法进行了详细阐述，假定主缆自重沿变形前的长度均匀分布，计算结果与实际情况最为相符[7]。
但是该种方法对线形偏差与内力修正的迭代计算繁琐，迭代收敛速度较慢[8]，甚至在某种荷载作用下其迭代计算得不到结果[7，9]。
悬索桥空缆状态下结构参数计算
担 ， 种 假 定 下 的 主 缆线 形 为二 次 抛 物 线 ． 考 虑 除 主 缆 外 的 一 期 恒 载 均 布力 ｑ作 用 在 主 缆 上 ． 主 缆处 于 有应 力 平衡 时 ， 缆 的 变 形 已 经 完 这 ２ ） 在 主 因此 在 计 算 过 程 中将 不 考 虑 主缆 的伸 长 ． 及 二 期 恒 载 作 为多 个 集 中力 作用 在 各 吊 点 处， 时 主 缆 在 各 吊点 之 间 成， 此
对 比 了两 种 计 算 方 法 ． 文提 出的 两 种 方 法 计 算 精确 且 收 敛 快 。 本
【 键词】 关 分段 悬 索线 ； 物 线 ； 抛 同伦 算 法 ； 迭代 法 ； 自重 约 束 方 程
１前 言 ．
下 边 跨 与 中跨 的水 平 力 不 相 等 ， 而 在 塔 顶 产 生 不 平 衡 力 ， 从 因而 会 在 主 塔 根 部 产 生 很 大 的弯 矩 ，） 知成 桥 状 态 下 各 索 夹 点 的 位 置 ， 空 缆 ２已 在
将 悬 索 桥 成桥 状 态下 中 跨 主 缆 取 出 ， 化 成 如 下 图 （ ） 简 二 的力 学 模
的两 种 成 桥 状 态 下 的 几何 线 形 ， 由此 进 行 不 同计 算 编 程 。 比两 种 方 型， 并 对 寻求 主 缆 变 形 后 在 吊 索 索 力作 用 下 的 平 衡 线 形 ， 铰 支 座设 置 在 主 将 忽 将 法 计 算 的结 果 ；１ 虑 一期 恒 载 和 二 期 恒 载 均 匀 分 布 由 主 缆 单 独 承 索鞍 的理 论 交 点 处 ． 略 主 缆 的 弯 曲 刚 度。 吊 索 力 以 及 索 夹 自重 力 以 １考 且
如 图 （ ） 立 坐 标 系， 一 建 以左 塔 主缆 与 左 索鞍 理 论 顶 点 为原 点 ， 立 建
25悬索桥主缆空缆状态的线形分析
随着大跨度悬索桥在国内的修建 , 其施工计算与施工控制分析的准确性对确保成桥后的 结构线形符合事先设计要求至关重要 , 而施工计算与施工控制分析的首要任务便是精确定出 主缆空缆状态的线形 , 然后才能以此为前提 , 按施工工序考虑实际的施工荷载 、加劲梁吊装 和固结先后顺序及结构的实际刚度 , 逐阶段计算得出 ; 又因为悬索桥是一种非线性行为很强 的柔索结构体系 , 线性迭加原理不再适用 , 即便是在同样的荷载集度下 , 因加载过程的不同 和结构体系形成过程的不同均会产生不同的结构内力和位移[ 1 ] , 因此 , 不能够象斜拉桥那 样 , 从成桥状态出发通过 “拆桥”的所谓 “倒退分析”来获得主缆空缆状态 . 本文从成桥状态下已知的主缆 、加劲梁和索鞍位置出发 , 根据索的力的平衡条件及变形 相容条件 , 由缆索无应力长度不变的原则 , 针对成桥状态和空缆状态来建立缆索状态方程 , 采用 Ait ken 加速迭代技术计算出满足精度要求的缆力水平分量 H 及支座竖向力 P , 然后将 H 、 P 代入主缆空缆状态的曲线方程 , 计算出主缆任意点的坐标 , 达到对悬索桥主缆空缆的 线形分析 . 下面将给出该法具体推演过程并以虎门悬索桥为例进行计算分析 .
( x) 于是 , 可得到空缆状态下主缆任意 x 处的 Lagrange 坐标 s′ ( x) = s′
∫
0
x
) 2 ・d x = 1 + ( y′
( 11)
又 , 空缆状态下主缆任意 x 处由主缆自重引起的弹性伸长量为 ΔL ( x ) =
∫
0
x
Hq Hq Hq Hq ql 2q ql ( 1 + ( y′ ) 2) d x = [x sh ( ・x ) + ・ sh ] ( 12) EA 2 EA 2q Hq Hq 2q Hq
基于解析迭代法的悬索桥主缆成桥线形计
第11卷第2期中国水运V ol.11N o.22011年2月Chi na W at er Trans port Februar y 2011收稿日期：2011-01-04作者简介：张佳文（1983-），男，湖南长沙人，中南大学土木建筑学院在读博士研究生，主要研究方向大跨度桥梁结构分析。
基金项目：湖南省教育厅科学研究项目（）资助基于解析迭代法的悬索桥主缆成桥线形计张佳文1，2，赵彬3（1湖南都市职业学院，湖南长沙410137；2中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075；3长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410075）摘要：以大跨度悬索桥为对象介绍主缆成桥线形的分析理论，对主缆线形及无应力索长的计算方法进行研究，文中采用分段悬链线建立悬索桥线形和无应力索长的计算公式，对计算悬索桥主缆线形的非线性方程组采用二分逼近法方法求解，并编制相应程序。
最后通过算例验证了该方法的有效性、计算精度和稳定性，并将计算结果与其他文献的计算结果进行了比较。
分析结果表明：该方法具有计算过程简洁、精度完全满足成桥几何线形的设计要求。
关键词：悬索桥；主缆线形；分段悬链线；无应力索长；二分逼近法中图分类号：U 448.25文献标识码：A文章编号：1006-7973（2011）02-0177-03悬索桥是跨越能力最大的一种桥型，广泛应用于大跨度桥梁中。
悬索桥由主缆、吊杆、塔和加劲梁4个部分组成，加劲梁上的荷载通过吊杆传到主缆。
主缆是悬索桥的主要承重结构，也是悬索桥设计的一个关键构件。
对主缆而言，所受荷载为沿索长均匀分布的主缆自重和通过吊杆传到主缆加劲梁上的荷载，后一部分作为集中荷载处理。
悬索桥主缆成桥状态线形和主缆无应力索长的精确计算是保证悬索桥结构成桥后几何线形满足设计要求和施工控制的关键，其线形的精确与否将直接影响到后续空缆线形和施工各阶段线形的确定，以及关系到最终合理成桥线形的实现。
本文在前人研究成果[1-10]的基础上，基于分段悬链线理论建立确定主缆线形和无应力索长的计算公式；推导成桥分析计算方法和迭代格式，对计算主缆线形的非线性方程组采用二分逼近法求解，编制了相应的计算程序。
悬索桥主缆成桥线形的计算方法
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分析 比较 ．分析 结果表 明：该 方法具 有计算过程 简洁和精度 高的优 点 ，其精度满足成桥 几何 线形的初 步设计
要求 ，适 用于大跨 度悬 索桥 的主缆 线形和 内力的计算与分析． 关键词 ：悬索桥 ；主缆线形 ；悬链 线；无应力索长 ；计算 方法
中图分类 号 ：Ｕ４ ８２ ４ ．５ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ ７ ０ （０ １０ — ０ ９— ５ ６２— ３ ４ ２ １） １ ０ １ ０
悬 索桥 主 缆 成 桥 线 形 的解 析 计 算
张佳 文 ，赵 ， －
（ ．中南大学 土木建筑学 院 ，长沙 １
学 院 ，长 沙
彬。
４ ０ ３ ；３ １ １ ７ ．长沙理工大学 土木 与建 筑
４ ０ ７ ；２ １０ ５ ．湖南都市职业学 院 ，长沙
－
４ ０７ １０ ６）
摘
要 ：根据 悬索桥在恒栽作 用下的力 学特 点，对悬索桥 的主缆线形及 无应 力索长的计算方法进行 了研
第 ２卷 第 １ ０ 期
２ ｌ年 ３ ０１ 月
湖 南 城 市 学 院 学 报
（自然科 学版 ）
、 Ｌ加 Ｎｏ １ ， ０ ． Ｍ ａ． ２ ｌ ｒ ０１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ Ｈｕ ａ ｔ ｉ ｅ ｓｔ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｏ ｒ ａ ｏ ｎ ｎ Ｃｉｙ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｙ Ｎａｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅ）
Ｎｅ ｏ ． ａ ｈｏ ￣代格 式求解并编制程 ｗｔｎＲ ｐ ｓｎ
究．采 用悬链 线单元建立 悬索桥 线形和无应力 索长的计 算公 式 ，结合施工 中加劲 梁的架设特 点 ，确定 了成桥 线形分析 中的 吊索力 ，还对计算 悬索桥 主缆线形 的非 线性 方程 组采
序． 最后通过 算例 验证 了该 方法的计 算精 度、有效性和稳 定性 ，并将计算结果与其他 文献 的计 算结果进 行 了
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