工程力学论文

苏通大桥斜拉索的形变量分析

11电气王辉 1117413024 指导老师：朱晓东

背景：我的家乡在南通，每次来学校时总会经过苏通大桥，苏通大桥在建成时创下了不少世

界纪录，其中之一是世界上最长的斜拉索。

提出问题：当钢丝在拉伸时会被拉长，那么每增加一根斜拉索对钢丝的伸长量改变了多少？

照片及模型：

图 1

图

2 图3

数据： 其中最长的一条长达577m ，是宝钢生产的镀锌钢丝，每根由313根7mm 的钢丝

组成，总直径达D=16cm 。总共有8根这么长的钢丝，已知合金钢的弹性模量E=200Gpa 左

右。苏通大桥主桥长2088米, 总重量超过5万吨

方程计算： 为了方便计算，假设每条钢丝相互平行。

每增加一根钢丝，相当于增大了横截面A

∴A 2=2A 1 .... A n =2A 1-n

△L=丨△l n -△l 1-n 丨=

E FL 丨n A 1-11-n A 丨=12-n EA FL 取特殊性研究第一、二根

则 △L=1

2EA FL 选取图2的一半做受力分析如图4： Tcos β=F 1

Tsin β=F 2

F 2=2

G

图4

且一面有两根钢丝 则 F=2T =β

sin 4G ∴△L=βsin 812EA L

F =577

300.41021634102008577105208810882-97⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯）（π=0.0539m

结果：由于有第二根钢丝的作用，最长的那根钢丝比第二根形变量大0.0539m

分析与结论：由于现实中β的减小，所产生的形变会比计算值偏小，并且原来每根钢丝的

长度也不同，会产生误差（计算时忽略大致相等），所以计算值误差率还是相对较大的。但

根据公式△L=β

sin 82EA L F 可以看出，每增加一根钢丝，相邻两根钢丝的形变量是一样的。

文献资料： 《材料力学》 国防工业出版社 冯维明主编

《材料力学》 中国建筑工业出版社 张如三 王天明主编

《斜拉桥拉索的受力分析与合理成桥状态的确定》 白文轩

自己的一点感想：每次经过苏通大桥时总是觉得这没什么了不起的，后来当自己真正去研究

它时，发现里面蕴含的知识太多了，自己欠缺的还有很多。另外，从网上找资料，双休日去

图书馆查数据，自己好像也有点体会到了大学独立思考，“做”学问的过程。最后终于完成

了作品，尽管可能里面会有错误和误差，但是却觉得有种自豪感。