②当结构重力产生的效应与汽车（或挂车或履带车）荷载产生的效应异号时：

　　组合I SJI=0.9SG+1.4S′Q1

　　组合II SJII=0.8SG+1.3S′Q1+1.3SQ2

　　组合III SJIII=0.9SG+1.1S?Q1

　　（2）按正常使用极限状态设计（用于应力计算）

　　组合I SI=SG+S′Q1

　　组合II SII=SG+S′Q1+SQ2

　　组合III SIII=SG+S?Q1

　　5 斜拉索初张力优化

　　（1）索力方程及优化方法

　　①索力方程

　　在忽略塔的竖向位移以及梁的纵向位移时，斜拉索索力与其两端锚固点的位移有如下关系

　　式中：---斜拉索的轴向力，以拉为正； ---斜拉索的轴向抗拉刚度，（为斜拉索考虑垂度的影响的修正弹性模量，为斜拉索截面积，为斜拉索长度）；

　　---与斜拉索相接处梁的挠度，以下为正；

　　 --- 与斜拉索相接处塔的水平位移，以索在塔上的锚固点远离梁的

　　锚固点为正；

　　 ---拉索的水平倾角。

　　故斜拉索索力集中反映了主梁挠度、塔的侧向位移及对主梁、索塔内力的影响。所以对斜拉桥而言，通过调整索力实现对结构的优化，效果将是非常明显的。

　　矮塔斜拉桥由于斜拉索的拉力不仅减小了梁的弯矩，同时也增加了梁内的轴力。斜拉索拉力越大，梁体内的轴力也越大，所以对矮塔斜拉桥通过索力调整进行结构优化的空间更大。

　　②常用的索力优化的方法

　　合理索力确定的实质就是斜拉桥恒载受力状态优化计算，是以成桥状态的受力体系为分析对象，通过对成桥索力的调整获得一个合理的成桥状态。国内外桥梁专家提出了很多确定斜拉桥恒载合理索力的理论计算方法，几种常见计算方法。如：刚性支承连续梁法、内力(或应力)平衡法、零位移法、用索量最小法、最小弯曲能量原理法、最小弯矩法、影响矩阵法。通过分析研究，每种确定斜拉桥成桥状态下的合理索力的方法都有各自优缺点：

　　a.刚性支承连续梁法所确定的索力跳跃很大，不均匀，但主梁很小，对于不对称结构，塔的弯矩难以照顾，所得结果将难以应用；

　　b.力平衡法照顾到了主梁和塔的内力(或应力)，如控制截面及相应的控制值选择合理，效果比刚性支承连续梁法好.该法的难点在于如何合理地选择控制截面和相应的控制值；

　　c.零位移法要求索梁交点处位移为零，而达到此目标的手段是调整索力，这就忽略了斜拉桥是塔梁索三位一体的组合结构，所以不对称结构的索塔弯矩难以控制，得到的成桥状态往往是不合理的；

　　d.用索量最小法以关心截面内力、位移期望范围作为约束条件，选取适当的约束条件相当困难.使用这种方法，若约束方程确定不合理就容易引出错误结果；

　　e.最小弯曲能量原理法求出的结果一般弯矩比较小，索力比较均匀，但无法考虑活载和预应力的影响；

　　f.单一的采用影响矩阵法难以合理确定综合考虑恒、活载共同作用下的梁、塔、索受力要求的受调向量.

　　③斜拉桥成桥合理索力确定的原则

　　斜拉桥的组合体系结构决定了其受力的复杂性，设计和施工计算中必须综合考虑塔、梁、索及辅助墩，所以在确定合理成桥索力过程中，必须主要考虑以下几个方面 。

　　a.主塔

　　塔作为压弯构件要求塔内弯矩不能太大，否则后期砼收缩、徐变的内力重分布会对塔极为不利。同时应考虑活载的影响，通常在活载作用下塔往江侧的弯曲程度比岸侧大，所以在恒载作用下塔要向岸侧有一定的预偏。

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　　b.主粱

　　主梁是斜拉桥中直接承受荷载的结构，斜拉索较小的变化会使主梁的内力发生较大的变化。主梁的恒载弯矩在成桥状态下应控制在一定的范围之内，在恒、活载作用下弯曲应力应小而分布均匀。

　　c.索力

　　索力分布应力要求均匀，同时要有较大的灵活性。通常短索的索力小，长索的索力大，呈递增趋势，但局部应允许索力有突变。

　　e.边墩和辅助墩的支反力

　　边墩和辅助墩的支座在恒载作用下要有足够的压力储备，在活载作用下最好不出现负值。

　　④影响矩阵法

　　a.为了方便讨论，首先做如下定义：

　　受调向量：结构物中关心截面上m个独立向量组成的列向量。这些元素一般由构件中的截面内力、应力、位移组成。它们在调值过程中接受调整，以达到某中期望状态。受调向量记为：

 

　　b.索力调整的影响矩阵

　　斜拉桥的优化中一般取斜拉索的初张力为变量，以斜拉索的单位初张力分别作用于无应力状态的全桥模型，得到对全桥各单元内力的影响值而组成影响矩阵。如定义：

　　--n根斜拉索初始张力组成的矩阵；

　　--索力调整后的斜拉索索力列阵；

　　--为结构各杆端的弯矩列阵，

　　--为结构各单元杆端轴力列阵，

　　则：

 

　　--恒载作用下的索力列阵和结构各单元杆端弯矩、轴力列阵；

　　--索力影响矩阵和各单元杆端弯矩、轴力影响矩阵，即单位初张力作用下的索力和各单元杆端弯矩和轴力。

　　c.优化目标

　　有约束的最小能量法的优化目标可选全结构的单元弯曲和拉伸应变能，该函数为：

　　

 

　　忽略斜拉索单元的拉压应变能，以梁部及索塔的弯曲和拉压应变能之和为优化目标函数。

　　6结束语

　　总之，由于斜拉桥设计自由度较大，通过调整索力来改变结构的受力状态，只要斜拉桥结构布置确定，总能找出一组索力，在确定性荷载作用下，使结构体系在恒载作用下某种反映受力性能或用材指标的目标趋于最优，在活载作用下主梁受力安全，并设法通过施工加以实施，我们有理由相信，随着设计理论的完善、施工方法的改进和新材料的利用，斜拉桥的发展正进入一个崭新的时代。

　　参考文献

　　[1] 范立础主编，预应力混凝土连续梁桥

　　。北京：人民交通出版社，1988.8

　　[2] 刘世忠 欧阳永金编著，独塔单索面部分斜拉桥力学性能及建设实践。中国铁道出版社，2000.2

　　[3] 燕明，部分斜拉桥的概念与结构设计。交通科技与经济，2006年第3期，总第35期

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