懸索橋是由主纜、索鞍、加勁梁、吊桿、塔墩、錨碇等主要構(gòu)件組成的較柔性的結(jié)構(gòu)形式,廣泛應(yīng)用于大跨度橋梁中。
懸索橋的結(jié)構(gòu)分析主要分為成橋階段分析和施工階段分析兩部分。
成橋階段分析是指在所有工程竣工后,即在成橋狀態(tài)下分析橋梁的靜力和和動(dòng)力反應(yīng)。懸索橋在成橋狀態(tài)下處于結(jié)構(gòu)自重平衡狀態(tài),又稱為懸索橋的初始平衡狀態(tài),計(jì)算初始平衡狀態(tài)下主纜的坐標(biāo)和張力稱為初始平衡狀態(tài)分析。成橋階段分析包括初始平衡狀態(tài)分析以及在其它外力作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)分析。
懸索橋在施工階段具有很明顯的非線性反應(yīng),但在給主纜以及吊桿施加了足夠的張力的成橋階段,其它荷載(車輛荷載、風(fēng)荷載等)作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)顯示為線性。所以可以將初始平衡狀態(tài)下的主纜和吊桿的張力轉(zhuǎn)換為幾何剛度,對(duì)于其它靜力荷載可以做線性化的分析。將初始平衡狀態(tài)下構(gòu)件的內(nèi)力轉(zhuǎn)換為幾何剛度后做線性化分析的方法稱為線性化有限位移法。因?yàn)榫性化有限位移法在成橋階段分析中具有足夠精確的解,所以在成橋階段分析中采用線性化有限位移法。
為了確認(rèn)施工時(shí)的安全性以及施工時(shí)臨設(shè)的設(shè)計(jì),需要對(duì)各施工階段做施工階段分析。 因?yàn)樵诟魇┕るA段結(jié)構(gòu)的位移很大,所以要對(duì)各施工階段使用大位移理論(幾何非線性理論)建立針對(duì)變形后的平衡方程組。懸索橋的施工階段分析是從成橋階段采用逆施工順序(或稱倒退循環(huán))進(jìn)行的。
本例題橋梁為它承重式懸索橋,在本章節(jié)中將詳細(xì)介紹成橋階段和施工階段的建模方法和確認(rèn)結(jié)果方法。