斜拉桥受力分析

斜拉桥是由斜拉索、塔柱和主梁组成，用若干高强的拉索将主梁斜拉在塔柱上，斜拉索使主梁受到一个压力和一个向上的弹性支承的反力，这就使得桥梁的跨越能力大大增强。

斜拉桥示意图斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥。

它由梁、斜拉索和塔柱三部分组成。

斜拉桥是—种自锚式体系，斜拉索的水平力由梁承受、梁除支承在墩台上外，还支承在由塔柱引出的斜拉索上。

按梁所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥。

斜拉桥由斜索、塔柱和主梁所组成。

用高强钢材制成的斜索将主粱多点吊起，并将主梁的恒载和车辆荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。

这样，跨度软人的主梁就象一根多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作，从而可使主梁尺寸大大减小，结构自重显著减轻，既节省了结构材料，又大幅度地增大桥梁的跨越能力。

此外，与悬索桥相比，斜拉桥的结构刚度大，即在荷载作用下的结构变形小得多，且其抵抗风振的能力也比悬索桥好，这也是在斜拉桥可能达到大跨度情况下使悬索桥逊色的重要因素。

斜索在立面上也可布置成不同型式。

各种索形在构造上和力学上各有特点，在外形美观上也各具特色。

常用的索形布置为竖琴形(图一)和扇形(图二)两种。

另一种是辐射形布置(图三)因其塔顶锚固结构复杂而较少采用图一竖琴形斜拉桥图二扇形斜拉桥图三放射形斜拉桥斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。

桥的主要承重并非它上面的汽车或者火车，而是它本身，也即我们看的的路面。

现在我们就分析这个：我们以一个索塔来分析。

索塔两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。

现在假设索塔两侧只有两根斜拉索，左右对称各一条，这两根斜拉索受到主梁的重力作用，对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了，最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力，这样，力又传给索塔下面的桥墩了。

混合梁斜拉桥静力分析和局部应力分析的开题报告一、选题背景及意义混合梁斜拉桥是一种新型桥梁结构形式，具有结构刚度大、抗震性能好、施工周期短等优点。

在实际工程中得到了广泛应用。

混合梁斜拉桥结构的静力分析和局部应力分析是深入了解和掌握该桥梁结构的重要组成部分，对于保证桥梁的稳定性和安全性具有重要的意义。

二、研究内容本文主要研究混合梁斜拉桥的静力分析和局部应力分析，包括以下方面：1. 研究混合梁斜拉桥的结构形式、特点和构造方法；2. 对混合梁斜拉桥进行静力分析，分析其内力和反力的大小，以及对桥梁结构的影响；3. 对混合梁斜拉桥进行局部应力分析，掌握桥梁结构受力情况及可能出现的局部破坏点；4. 对分析结果进行比较和分析，得出结论。

三、研究方法通过文献资料整理和工程案例分析，采用有限元方法和理论分析方法，对混合梁斜拉桥进行静力分析和局部应力分析，研究其内力大小、反力大小及桥梁结构的稳定性等关键问题。

同时，采用计算机程序模拟分析、实际试验等手段进行数据收集和分析。

四、预期成果通过对混合梁斜拉桥的分析研究，可以得出以下预期成果：1. 对混合梁斜拉桥的结构特点、受力情况和抗震性能做出准确评析；2. 按照设计参数和实际工况对混合梁斜拉桥进行静力分析，得出桥梁内力和反力的大小、分布情况和影响因素；3. 通过局部应力分析，掌握混合梁斜拉桥结构的受力情况及可能存在的局部破坏点；4. 提出改善混合梁斜拉桥结构设计的建议和改进方案，并为工程实践提供重要的参考依据。

五、研究难点混合梁斜拉桥的静力分析和局部应力分析是一项极具挑战性的研究，其面临的主要难点包括：1. 桥梁结构的复杂性和非线性问题的处理；2. 分析桥梁内力和反力的大小和分布情况；3. 对桥梁结构的局部应力进行精细分析和判断。

六、进度计划阶段一：文献综述和资料收集，了解混合梁斜拉桥的结构形式、特点和构造方法，以及静力分析和局部应力分析的基本方法和理论依据。

阶段二：桥梁结构的建模和有限元分析，得出混合梁斜拉桥的内力和反力大小、分布情况及影响因素。

宽幅大跨非对称斜拉桥力学性能研究宽幅大跨非对称斜拉桥力学性能研究引言：斜拉桥作为一种重要的大跨度桥梁结构形式，具有自重轻、承载能力强、施工便捷等优势被广泛应用于世界各地。

然而，由于各地地理条件和建设需求的差异，反映各地区特点的非对称斜拉桥也逐渐受到重视。

本文将围绕着宽幅大跨非对称斜拉桥的力学性能展开研究，探讨其设计原理、受力分析以及对结构性能的影响。

一、宽幅大跨非对称斜拉桥的设计原理宽幅大跨非对称斜拉桥是以桥梁的主跨为主，通过减小中央塔台的数量，采用非对称布置的主梁和斜拉索进行承载的大跨斜拉桥。

设计原理主要包括以下几个方面：1. 全桥结构形式的确定：宽幅大跨非对称斜拉桥根据具体桥址要求及路况条件，确定采用单主跨、双主跨或多主跨形式，并结合地质勘探结果确定主梁的桥型形式（如H型、箱型、梁箱组合等）。

2. 主梁的选型与布置：根据桥梁设计要求及受力分析，将采用悬臂式主梁或连续式主梁，并根据受力特点和设计要求确定主梁的高度和宽度。

同时，根据非对称布置的需要，确定主梁的截面形式和相应的设计参数。

3. 斜拉索系统的布置：斜拉索是宽幅大跨非对称斜拉桥中重要的受力组成部分。

根据受力分析和设计要求，确定斜拉索的布置方式、数量和位置，进而确定斜拉索系统的整体布置形式。

二、宽幅大跨非对称斜拉桥的受力分析宽幅大跨非对称斜拉桥的受力分析主要包括对主梁和斜拉索系统的受力计算。

1. 主梁的受力计算：主梁在受力过程中，受到自重、活载和温度变形等外力的作用。

针对不同的受力情况，通过有限元方法或经验公式等手段计算主梁的内力和变形，并进行安全评估。

2. 斜拉索系统的受力计算：斜拉索系统是宽幅大跨非对称斜拉桥中承担主要荷载的部分。

通过受力分析，计算斜拉索的初始张力、受载状态下的张力以及斜拉索的变形情况，确保斜拉索系统的正常工作。

三、对结构性能的影响宽幅大跨非对称斜拉桥的设计和受力分析直接影响其结构性能。

以下是几个主要影响因素的分析：1. 弯矩和剪力分布：不同形式的宽幅大跨非对称斜拉桥在受载过程中，弯矩和剪力分布不均匀。

Value Engineering———————————————————————作者简介:莫永春（1978-），男，安徽庐江人，本科，高级工程师，研究方向为施工与企业管理。

0引言近年来，我国基础设施建设得到了飞速发展，斜拉桥由于其卓越的跨越能力和良好的受力性能在交通运输中扮演了十分重要的角色。

斜拉桥主要由主塔、主梁、斜拉索组成，主梁直接承受自重及汽车荷载等外荷载，然后再通过斜拉索将荷载传递给主塔，主梁基本呈现为压弯受力状态[1-3]。

主塔除受自重引起的轴力外，还需承受由斜拉索传递的轴力及水平分力，因此索塔属于压弯构件[4，5]。

目前针对斜拉索索力影响因素方面的研究较少，因此本文为研究斜拉桥索力影响参数对斜拉索索力的影响规律，以某大跨度斜拉桥为工程背景，分别选取斜拉桥的主梁刚度、桥塔刚度、斜拉索刚度以及斜拉索损伤情况等四个影响参数，采用有限元软件建立三维空间有限元模型，分析在不同索力影响参数下斜拉索索力的变化规律。

1工程概况某大桥主桥为70+150+70m 双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，采用150m 主跨跨越深水区域，采用70m 边跨跨越两岸大堤，总长290m 。

塔柱采用双柱式，柱尺寸顺桥向4.5m 长，横桥向2.5m 宽，壁厚顺桥向1.25m ，横桥向0.65m ，两主塔均采用塔、梁固结体系，主墩顶设支座。

桥型布置图如图1所示。

2斜拉桥刚度参数对索力影响分析2.1主梁刚度参数选取斜拉桥主梁的刚度分别为原刚度的0.5、1.0、1.5、2.0以及2.5倍五种不同主梁刚度，原主梁刚度记作E 1，提取不同主梁刚度模型计算后的斜拉索索力数据，如图2所示。

由图2可以看出，主梁刚度的改变对于全桥的斜拉索的索力影响都很大，其中边跨编号SC12~SC01斜拉索索力和中跨编号MC01~MC06斜拉索索力随着主梁刚度的增大呈现出逐渐增大的变化规律，最大增大幅度为14.5%；但在中跨跨中编号MC07~MC07’斜拉索索力反而随着主梁刚度的增加呈现减小的变化规律，最小减小幅度为14.33%。

第一部分、斜拉桥简介1.1斜拉桥结构斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的索塔，受拉的索和承弯的主梁体组合起来的一种。

主梁的重力和桥体上的车辆重量通过斜拉索传递给索塔，因此塔柱之间不需要其他的支撑，使斜拉桥具有较大的跨度。

索塔所受到非常大的向下的力压，全部由地基承担，而主梁则受到较大的弯矩。

桥面越长，则索塔越高，拉索的角度也越小，拉力越大，这便影响了斜拉桥跨度的进一步延伸。

图11.1.2 斜拉桥分类按照材质的分类，斜拉桥分为混凝土斜拉桥、钢斜拉桥、钢—混凝土结合梁（叠合梁）斜拉桥、钢—混凝土混合梁斜拉桥。

其中混凝土斜拉桥造价低，后期养护简单便宜，但跨越能力不如钢结构。

钢斜拉桥跨度大，但后期养护工作量大，且抗风稳定性差。

钢—混凝土结合梁节省钢材且刚度和抗风稳定性优于钢主梁斜拉桥。

钢—混凝土混合梁斜拉桥适用于边跨和主跨比较小的情况，但结构细节较复杂。

按照跨径分布又可分为单塔双跨式、双塔三跨式、多塔多跨式。

1.2斜拉桥构造1.2.1斜拉桥一般为三孔桥，中孔为主孔，边孔跨度一般为孔的0.25～0.50，多在0.4左右。

若为两孔，两孔比值为0.5～1.0，一般在0.8～0.9之间（图1）。

索面根据桥宽和美观要求，选择双索面和单索面。

塔形对整个斜拉桥的造型影响很大，其高耸挺拔的风姿引人注目，显示出一种直指蓝天、向高空伸展的动势。

一条条细柔的斜拉索，蕴含着强劲的力从塔端射出，将加劲梁轻轻拉起，形成巨大的刚柔反差和力的和谐平衡体系。

1.2.2索塔的有效高度从桥面算起，索塔H越高，斜索的倾角越大，索的力度越小，索塔过矮，塔的气势要减弱，索的水平分立加大，加劲梁受力不利。

下图所示是一般选取的斜拉桥高跨比的范围。

图21.2.3 索塔形式顺桥面方向索塔形式：单住形a)，倒Y形b)，A形c)。

单柱形结构简单，外形轻盈美观，是最常用的柱形。

图3 横桥面方向索塔形式：单柱形、门形、H形、A形、钻石形、菱形、倒Y形、梯形等。

斜拉桥的设计过程与一般梁式桥的设计过程有所不同。

对于梁式桥梁结构，如果结构尺寸、材料、二期恒载都确定之后，结构的恒载内力也随之基本确定，无法进行较大的调整。

对于斜拉桥，由于其荷载是由主梁、桥塔和斜拉索分担的，合理地确定各构件分担的比例是十分重要的。

因此斜拉桥的设计首先是确定其合理的成桥状态，即合理的线形和内力状态，其中起主要调整作用的就是斜拉索的张拉力。

确定斜拉索张拉力的方法主要有刚性支承连续梁法、零位移法、倒拆和正装法、无应力状态控制法、内力平衡法和影响矩阵法等，各种方法的原理和适用对象请参考刘士林等编著的公路桥梁设计丛书－《斜拉桥》。

MIDAS/Civil 程序针对斜拉桥的张拉力确定、施工阶段分析、非线性分析等提供了多种解决方案，下面就一些功能的目的、适用对象和注意事项做一些说明。

1．未闭合力功能通常，在进行斜拉桥分析时，第一步是进行成桥状态分析，即建立成桥模型，考虑结构自重、二期恒载、斜拉索的初拉力（单位力），进行静力线性分析后，利用“未知荷载系数”的功能，根据影响矩阵求出满足所设定的约束条件（线形和内力状态）的初拉力系数。

此时斜拉索需采用桁架单元来模拟，这是因为斜拉桥在成桥状态时拉索的非线性效应可以看作不是很大，而且影响矩阵法的适用前提是荷载效应的线性叠加(荷载组合)成立。

第二步是利用算得的成桥状态的初拉力（不再是单位力），建立成桥模型并定义倒拆施工阶段，以求出在各施工阶段需要张拉的索力。

此时斜拉索采用只受拉索单元来模拟，在施工阶段分析控制对话框中选择“体内力”。

第三步是根据倒拆分析得到的各施工阶段拉索的内力，将其按初拉力输入建立正装施工阶段的模型并进行分析。

此时斜拉索仍需采用只受拉索单元来模拟，但在施工阶段分析控制对话框中选择“体外力”。

但是设计人员会发现上述过程中，倒拆分析和正装分析的最终阶段（成桥状态）的结果是不闭合的。

这是因为合拢段在倒拆分析和正装分析时的结构体系差异，导致正装分析时得到的最终阶段(成桥阶段)的内力与单独做成桥阶段分析(平衡状态分析)的结果有差异。