(2)准非线性计算理论。有三种情况:计人收缩徐变的线性弹性分析理论、考虑二阶效应的近似计算以及弹性理论计算结果乘以增大(大于1)系数。适用于概念设计阶段的计算,或计算中小跨径的斜拉桥。
(3)有限位移理论。这是精确分析施工和正常使用阶段,以及结构在各种荷载下的静力响应的方法,适用于大跨桥梁设计的技术设计阶段的计算。用于前进分析与倒退分析中,以及成桥状态最优索力的确定。
引起斜拉桥几何非线性的因素主要有以下三个方面:
(1)索的垂度的影响。将斜拉索模拟成桁单元,并用修正的弹性模量。当索力应力水平较低时,可直接用柔索单元来模拟斜拉索。
(2)梁柱效应。斜拉桥的主梁、主塔都工作在压弯状态,引起了梁柱效应。用梁单元分析时,可用稳定函数表示的几何非线性刚度矩阵和一般的几何刚度矩阵来计入这一效应。
(3)大位移效应。由于斜拉桥为柔性结构,外荷载作用下结构变形较大。可用大位移刚度矩阵或基于U.L列式的有限位移理论(拖动坐标法)计入这一效应。恒载与附加荷载的非线性计算,以计算荷载作用前的状态为初态,活载的非线性计算以成桥状态为初始内力状态,活载用影响区加载法来计算。1.3.4斜拉桥的计算内容
按照设计过程,斜拉桥的计算内容包括:
(1)斜拉桥的恒载受力状态的优化计算。以往的斜拉桥索力优化计算归为三大类:指定受力状态的索力优化、无约束的索力优化和有约束的索力优化。同济大学肖汝诚老师利用调值计算的原理,提出了索力优化的影响矩阵法,用于成桥状态的索力优化与施工阶段的索力优化。
(2)倒退分析。以成桥状态t=t。时刻的最优内力状态为参考状态,以设计的成桥线形为参考线形,对结构进行倒退分析。考虑到计算状态的不闭合,结构预应力、徐变、收缩引起结构倒退分析内力和实际内力的不闭合,以及斜拉索垂度效应和大位移效应等几何非线性的因素,肖汝诚提出了采用前进、倒退分析交互迭代法,可消除这些不闭合因素。通过倒退分析,可以得到初始张拉力、施工张拉力及预拱度。
(3)前进分析。即施工仿真计算,施工终态的内力即为实际内力状态。
(4)构件应力分析。
(5)其他计算内容。施工控制计算、稳定计算、静风作用下的横向稳定分析以及动力计算等。1.4青岛胶州湾大桥通航孔桥桥型方案
随着社会的发展,人们意识到,桥梁已不仅仅意味着理性的计算、应用最经济的手段在一定的预知条件下承载特定的可变荷载以及跨越特定的距离,桥梁正在重新成为隐喻的载体。事实证明,桥梁可以具有更多的内涵,它具有建筑文化的观赏性、象征性,并且往往成为一个地域的标志性景观建筑。图1.4—1示出桥梁设计应具有的内涵。
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