非对称型斜拉桥实例

　　非对称型斜拉桥实例

　　通过对一座非对称型斜拉桥进行实例电算，并将其结果与国外文献结果进行比较可知，文献中非线性处理方法与本节有相似之处，如采用等效弹性模暈考虑垂度效应和引入稳定性函数修芷结构刚度矩阵来计入弯矩和轴向力组合效应等，但对于大变形效应，文献中1采用的是用几何非线性传递系数修芷刚度矩阵的方法计入的。

　　全桥的单元划分及结点编号详见所乐，荷载情况为恒载加初始素力，初始索力是根据文献的索力计算结果给定的。

　　结点的约束条件为：1和12结点处设置拉力支座，竖向位移为零；10结点处竖向位移也受到约束；8结点姓水平和竖向位移均受到约束。通过计算获得索力的较终值、主梁结点位移、弯矩、剪力以及各单元轴力值靡此结果绘出的主梁竖向位移图、弯矩图、剪力图和轴力图。

　　由于文献只给出了索力及主梁上几个关键点处的位移、弯矩值，因此，不能作出相应的位移图和弯矩图与进行比较，现只是将这几个关键点处的结果加以比较。

　　全桥的单元划分及结点编号，结点约束条件为：8、1、21等结点竖向位移受约束，14结点的水平、竖向位移以及角位移受约束。

　　当各指示变量NCA、NCN和NBD陚值为0时，程序在计算过程中将不考虑相应的非线性效应的影响，赋值为1时则考虑。这样就可以分别忽略这三个非线性效应进行计算，甚至全部忽略各效应，得到线性计算结果，再与考虑诸因素影响的非线性计箅结果加以比较，从而作出定量分析。

　　不考虑弯矩与轴向力组合效应的计算结果与非线性结果很接近，只是结点处的弯矩产生了9*6%和13*5%的偏差，它主要与组合效应的成因有关。从弯矩和袖向力组合效应的成因来看，该项非线性特性的产生原因为。

　　（1）由于斜拉索强大拉力的存在，使大多数沿构件承受着很大的轴向压力，它将产生较大的横向挠度，引起附加弯矩。

　　（2）由于可观的弯矩的存在影响轴向刚度的大小。

　　实际计算表明，在恒载作用下索力及弯矩值并不是很大，还不足以产生很大影响。但如果跨径增加，斜拉索拉力增大，在使用荷载作用不，这种组合效应还是不容忽视的。

　　忽略大变形效应结果比较，忽略大变形效应是取消每次迭代后对结构几何位置的修正，结构刚度矩阵不受变形大小的影响，裎序中变量指示NBD陚值为0。综合上述在恒载作用下的几何非线性定量分析垮比较可以得知：在恒载作用下，斜拉索拉力不论是在忽略何种非线性效应的情况下都只表现出很小的偏差但主梁的竖向位移及弯矩在恒载情况下受非线性的影响较大，线性结果与非线性结果误差已超过工程允许范围，因此在设计中考虑非线性影响是完全必要的。

　　从各非线性效应的影响程度来肴，斜拉索垂度效应的影响较显著，以竖向位移比较为例，结点凹处忽略垂度效应计算出的结果与非线性结果偏差达37%，而忽略其它两种效应计算出的结杲与非线性结果偏茺都在5%以下。其次影响较大的是大变形效应，影响较小的是弯矩与轴向力的组合效应。

　　此外，这二个非线性效应对主梁竖向位移及弯矩的影响是趋于同一方向的，即分别忽略各效应计算出的结果与非线性结果的偏差方向相苘，这就是说，完全忽略各效应计算出的结果其误差更大。

　　采用先忽略所有非线性效应计算一次，得到完全线性分析的结果。再综合考虑三个非线性效应计算出非线性分析的结果，从而得出施加外荷载情况下的线性每果与非线性结果之比，然后把恒载怍用下的非线性影响大小施加外荷载后，非线性影响较恒载情况F要小得多，除竖向位移很小的结点外，其余结点处的竖向位移，其线性结果与非线性结果相差都在5%左右。结点弯矩方面，除弯矩很小的结点5外，其佘结点的弯矩*其线性与非线性结果相差较小，较大的小于11%。相比较而在恨载作用下。不论是竖向位侈还是结点弯矩，线性与非线性结果的偏差都大得多，其原因在于斜拉索的非线性特性关系。

　　由干斜拉索垂度效应是儿何非线性较i要的来源，因此斜拉索等效弹性模量及拉力的变化直接影响着非线性的大小，表心8给出了上述两种不同荷载情况下斜拉索拉力的大小及等效弹性模量的变化。

　　说明斜拉索等效弹性模量在恒载情况下变化较大，这就解释了中揭示的在恒载作用下非线性影响比施加外荷载时大得多的现象在恒载变形之后，斜拉索等效弹性模量逐渐趋于一个稳定值，在几何非线性各效应中起主要作用的垂度效应逐渐减小，结构刚度矩阵的变化会很小，这就意味着在恒载计算完成之后，可以用线性分析的手段进行活载近似计算，从而可减少计算量。

　　斜拉索的强大拉力对主梁构件产生了很大的轴向压力，弯矩的大小通常也会由于桥梁跨径的增大而增大，而弯矩和轴向力的组合效应影响也会随之增大。大变形效应主要是因为斜拉桥上部结构在荷载作用下产生了较大的变形，而跨径的增大必然引起结构变形的增加，从而加剧大变形效应的影响。

　　综上所述，斜拉桥跨径越大，几何非线性表现得越突出，结构分析与设计中考虑几何非线性的影响就显得十分必要。