斜拉桥混凝土桥塔承载能力极限状态计算方法.pdf
《斜拉桥混凝土桥塔承载能力极限状态计算方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《斜拉桥混凝土桥塔承载能力极限状态计算方法.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、文章编号:1003 - 4722(2008)06 - 0037 - 04 斜拉桥混凝土桥塔承载能力极限状态计算方法 熊 文,金 剑,肖汝诚 (同济大学桥梁工程系,上海200092) 摘 要:以一座独塔混凝土梁混凝土塔斜拉桥为工程背景,对按规范验算主塔承载能力极限 状态进行了分析研究,对偏压构件(桥塔)的关键参数计算长度l0的准确取值提出建议,弥补了规 范中无法考虑斜拉索非保向力效应的不足。与精细有限元模型计算结果的对比表明,采用该参数 取值原则与改进方法计算斜拉桥主塔极限承载能力是可行的。 关键词:承载能力极限状态;规范;偏压构件;桥塔;计算长度;非保向力 中图分类号: U448. 27文献标
2、志码: A Calculation Method for Ultimate State of Load2Carrying Capacity of Concrete Pylons of Cable2Stayed Bridge XIONG Wen , J IN J ian , XIAO Ru2cheng (Department of Bridge Engineering , Tongji University , Shanghai 200092 , China) Abstract : Against the background of a concrete girder cable2stayed
3、bridge with a single con2 crete pylon , this paper analyzes and studies the ultimate state of load2carrying capacity of concrete pylons checked in accordance with the specifications , gives proposal for exact value selection of the key parameter , i. e. the calculation lengthl0of the eccentrically2c
4、ompressed elements (py2 lons) and also makes up the insufficiency in the specifications in which the non2directional force effect of stay cables cannot be taken into account. In comparison to the calculation results ob2 tained by the refined finite element model , the calculation of the ultimate loa
5、d2carrying capacity of the pylons on the principle of selecting the values by the parameter and the improved method as provided in the paper is proved to be feasible. Key words : ultimate state of load2carrying capacity ; specification ; eccentrically2compressed element ; pylon ; calculation length
6、; non2directional force 收稿日期: 2007 - 12 - 19 基金项目:国家863计划项目 “超千米斜拉桥体系及减灾减振技术研究”(2006AA11Z120) ;高等学校博士学科点专项科研基金项目 (20050247029) 作者简介:熊 文(1982 - ) ,男,博士研究生,2004年毕业于同济大学土木工程学院,获学士学位,现为同济大学桥梁工程系博士研究生, Louisiana State University (U. S. A)联合培养博士生。 1 引 言 近十几年来,斜拉桥在我国迅速发展。随着桥 梁跨度的增大,主塔高度的提升,斜拉桥主塔需承受 的压力不断趋于
7、增大。而同时主塔尺寸又要求纤细 化,以达到美观的要求,所以主塔设计中极限承载能 力的保证成为一个非常突出的问题1。 承载能力极限状态验算大都集中在有限元法, 或者直接按照规范进行,关键参数依据经验取值,计 算结果直接影响对结构安全性的判断。近年来许多 学者就该问题在解析解方面做了研究2 ,3,但在桥 梁设计阶段,如何将理论研究成果与实际做法联系 起来仍然是一个问题。目前设计中混凝土主塔大多 采用 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范(J TG D62 - 2004) (以下简称规范法)对主塔塔 73斜拉桥混凝土桥塔承载能力极限状态计算方法 熊 文,金 剑,肖汝诚 身强度进行承载能力极限状
8、态验算,而针对该类复 杂结构规范尚未做出明确规定。规范中一些关键参 数,如主塔计算长度l0的取值将直接影响计算结 果,但规范中未对该值的取法做明确说明4。本文 以广州市甘竹溪特大桥(独塔混凝土梁混凝土塔斜 拉桥)为工程背景,对规范法验算主塔承载能力极限 状态进行了分析研究,结合能量法推导关键参数的 解析公式,对偏压构件(桥塔)的关键参数计算长度 l0的准确取值提出建议,并弥补了规范法无法考虑 拉索非保向力效应的不足。建立三维实体双重非线 性精细有限元模型进行承载能力极限状态(弹塑性 二类稳定)的计算,来验证规范法的准确性。 2 主塔承载能力极限状态分析 2. 1 偏压构件(桥塔)计算长度l0的
9、取值问题 斜拉桥主塔承受较大压力,一般是一个偏心受 压构件,按照偏心受压构件正截面抗压承载力进行 计算。由于考虑主塔的P效应(在竖向荷载作 用下由构件挠曲引起的2阶弯矩 ) , 需要将荷载(轴 向力)由于偏心作用产生的弯矩乘以偏心距增大系 数 ,表达式为: =1+ 1 1 400e0/ h0 ( l0 h ) 2 12 其中l0为构件的计算长度,对边界条件为构件两端 固定、 一端固定一端为不移动铰以及两端均为不移 动铰时有确定取值4。此时长度l0体现了与不同杆 端约束条件下各偏心受压构件相应的标准构件长度。 因此,对于混凝土桥塔这样一个边界条件不标 准的偏心受压构件,规范未明确规定,l0的取值
10、成为 一个重要因素,关键问题是l0取值标准的确定。l0 的力学概念可在欧拉临界力计算公式5中得到 体现: Ncr= 2 EI/ l20 当EI以及杆端约束条件一定的时候,l20与Ncr 成反比;所以Ncr的计算数值决定了l0的取值。这 提供了一个计算非标准杆端边界条件下杆件计算长 度的思路:通过计算杆件的欧拉临界力,即一类稳定 临界力来确定杆件的计算长度l0。对于桥塔,即可 通过计算桥塔的一类稳定临界力Ncr,按公式 l0= 2 EI/ Ncr(1) 来确定主塔的计算长度l0,进而求得轴向力偏心距 增大系数。 另外,l0的具体取值还与偏压构件失稳的方向 有关,不同的失稳方向决定了计算同一构件不
11、同方 向偏压时的计算长度l0的取值。 2. 2 考虑斜拉索非保向力效应的横桥向偏压桥塔 计算长度l0的简化计算方法 混凝土桥塔1阶失稳多为侧向失稳1,而现行 规范中却无法考虑拉索对桥塔的非保向力效应,下 文中将提出一个简化方法偏保守地计算该效应对桥 塔计算长度的影响。注意,该方法仅考虑由于桥塔 的侧向位移而产生的斜拉索非保向力效应,且假设 主梁侧向刚度无穷大。 考虑一般的情况,如图1所示,主塔横向偏移线 形假定为 y( z) =VHf ( z) , y( z)表示主塔侧向位移, VH为塔顶位移。 图1 主塔横向变形示意 主塔产生横向变形后,外力功主要有斜拉索做 功、 主塔塔身轴压做功,其中斜拉
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 斜拉桥 混凝土 承载 能力 极限 状态 计算方法
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【pe****re】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【pe****re】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。