悬索桥的受力分析与施工控制(54页)
一般力学与力学基础的悬索桥分析方法
一般力学与力学基础的悬索桥分析方法悬索桥是一种以悬吊物体（如钢索）为主要构件，通过锚固在两端并形成拱形曲线支撑桥面的特殊桥梁结构。
悬索桥在现代桥梁设计中占据重要地位，广泛应用于大跨度桥梁的建设。
为了确保悬索桥的安全性和稳定性，一般力学与力学基础的分析方法被广泛运用于悬索桥的设计和施工中。
一、载荷分析悬索桥承受着来自桥面荷载、行车荷载、风荷载和温度荷载等多种荷载。
为了准确分析悬索桥的受力情况，首先需要进行载荷分析。
通过测量和分析桥梁所受到的各种荷载，可以确定悬索桥的最大荷载，进而设计合适的结构以满足荷载要求。
二、结构力学分析悬索桥的结构力学分析是确定桥梁各部分的内力和变形，以评估结构的可靠性和安全性。
分析时需考虑到桥梁的自重、外力作用、桥梁材料的力学特性等因素。
通过应力分析和变形分析，可以确定各部分的受力情况，从而为结构设计和加固提供依据。
三、模型建立悬索桥的结构分析离不开准确的模型建立。
模型建立涉及桥梁的几何形状、材料特性、约束条件等。
在建立模型时，可以采用有限元方法等数值分析方法，将复杂的桥梁结构简化为节点和单元，通过计算机模拟桥梁受力过程，得出各部分的应力和变形情况。
四、钢索分析悬索桥的主要构件是钢索，因此钢索的分析与设计至关重要。
在钢索的分析中，需要考虑到钢索的受力特点、工作状态和疲劳寿命等因素。
通过对钢索的应力分析和疲劳寿命评估，可以确保悬索桥的安全性以及钢索的使用寿命。
五、动力分析悬索桥在运行过程中会受到各种动力荷载的作用，如行车荷载引起的振动、风荷载引起的横向摆振等。
为了确保桥梁在运行状态下的稳定性，需要进行动力分析。
通过对悬索桥的振动频率、振型和振幅等参数的分析，可以得出相应的动力响应，为工程师提供重要参考。
综上所述，一般力学与力学基础的悬索桥分析方法是确保悬索桥结构安全性和稳定性的重要手段。
通过结合载荷分析、结构力学分析、模型建立、钢索分析和动力分析等方法，可以全面评估悬索桥的结构性能，并提供科学依据以指导工程设计和施工。
悬索桥设计理论和施工控制技术
内容摘要
这包括施工方案的选择，施工阶段的模拟和控制，以及在施工过程中如何保证桥梁的稳定性和安 全性。本书还详细介绍了悬索桥施工过程中的各种工程实例，使读者能够更好地理解悬索桥的设 计和施工过程。 《悬索桥设计理论和施工控制技术》是一本为工程师，建筑师，结构工程师和其他相关专业人士 提供的宝贵参考书籍。这本书不仅提供了悬索桥设计理论的全面理解，还提供了关于如何实施和 控制悬索桥施工过程的实用指南。通过阅读这本书，读者将能够更好地理解和应用悬索桥设计理 论和施工控制技术。
悬索桥的施工流程比较复杂，需要掌握一定的控制要点。要确保主缆和加劲梁 的施工精度和质量，这是保证桥梁安全性和稳定性的关键因素。要合理安排施 工顺序和施工进度，这是保证桥梁建设顺利进行的重要因素。要加强施工现场 的质量管理和安全监管，这是保证桥梁建设顺利进行的重要保障。
在悬索桥施工过程中，需要采用一定的控制方法和技术措施。要采用高精度测 量仪器对主缆和加劲梁的位置和姿态进行测量和控制，这是保证桥梁施工精度 和质量的重要措施。要采用合理有效的张拉技术对主缆和吊索进行张拉和控制， 这是保证桥梁受力分布均匀和稳定的重要措施。要采用传感器等技术对桥梁的 结构状态进行监测和控制，这是及时发现和处理桥梁施工过程中的问题的重要 措施。
最后一章，作者对全书进行了总结，并展望了悬索桥未来的发展趋势。这一部 分不仅使读者对全书的主题有了更深入的理解，还激发了读者对悬索桥未来的 思考和探索。
《悬索桥设计理论和施工控制技术》这本书的目录结构清晰、内容丰富，既包 含了深入的理论分析，又有生动的案例展示。这本书对于从事悬索桥设计、施 工和研究的读者来说，无疑是一本极具价值的参考书籍。
悬索桥设计理论和施工控制技术
读书笔记
01 思维导图
悬索桥施工安全控制要点
悬索桥施工安全控制要点主要包括以下几个方面：施工前准备、施工过程中的安全控制、施工人员培训和监督管理。
一、施工前准备：1. 确定施工方案和施工方法，根据桥梁的设计和结构特点，对施工步骤进行详细规划，确保施工过程中安全和有效。
2. 对施工现场进行勘察，评估地质、气象和水文等方面的影响因素，确保施工环境安全。
3. 编制详细的施工进度计划，并合理分配施工人力、物力和财力等资源。
二、施工过程中的安全控制：1. 悬索桥施工过程中应设置安全警示标志，明确工作区域和施工通道，保证施工现场的安全有序。
2. 施工过程中严格遵守悬索桥设计规范和相关施工标准，确保施工质量和结构安全。
3. 在施工过程中，应加强对设备和材料的监管和检查，确保其质量合格。
4. 悬索桥施工中，应加强对承力索、悬索桥主体结构和支座的安全监测，及时发现和处理安全隐患。
5. 加强施工场地的安全设施，包括建立防护网和警示标识，确保施工人员的人身安全。
三、施工人员培训和监督管理：1. 对施工人员进行必要的安全教育和培训，提高工人的安全意识和风险防范能力。
2. 建立完善的施工组织机构和责任体系，明确安全生产责任人和有关人员的职责和义务。
3. 在施工过程中，要加强对施工人员的监督和管理，确保施工操作符合规范要求，并及时纠正不安全行为。
4. 注重施工现场的安全检查和隐患排查，定期进行安全评估和检测，及时处理施工中的安全问题。
以上是悬索桥施工安全控制的一些要点，施工过程中需要注重细节，严格执行相关安全规程和标准，确保悬索桥的施工安全和结构稳定。
同时，加强施工过程中的培训和管理，提高施工人员的安全意识和技术水平，为悬索桥的施工质量和安全提供保障。
悬索桥受力分析
1. 桥面应力定性分析 已知应力方程给定默认弹性模量1*103、泊松比为0.3、密度为1以及水平、竖直方向初始应力为0的情况下，使用MA TLAB 的PDE 工具箱的结构力学模型求解，可定性分析给定一定拉力下，桥面的整体应力，运行结果图如下。
可见在无桥墩支持的状态下，中心处所受应力最大。
2.成桥状态的近似计算假定:忽略梁体剪切变形、吊杆的伸缩和倾斜变形对结构受力的影响，将离散的吊杆简化为一连续膜。
微小索段的平衡方程为：qdx y d H 22q -=在成桥后竖向荷载p(x)作用下，荷载集度由q 变为q p ，外力作用下主缆和加劲梁产生挠度，主缆挠度由y 变为(y+)，主缆水平拉力H q 变为(H p +H q )，根据上式方程有：H d y dx H H d dx q H d ydx p p q p q 222222++=--()η将以上两式相减可得：)q q (dx d )H H (dx y d H p 22q p 22p --=η++以加劲梁为研究对象，在p(x)作用下加劲梁上的竖向荷载为：q(x)=p(x)-(-q ＋q p )加劲梁的弹性方程为：p2222q q )x (p )x (q )dx d E I (dx d -+==η设EI 为常数，将上式代入整理得：EI d dx H H d dx p x H d y dx q p p 442222ηη-+=+()()得到挠度理论的基本微分方程。
由于Hp 是p(x)的函数，因此这一微分方程是非线性的。
此外，方程中Hq 、Hp 和均为未知，求解时还需要一个补充方程，利用全桥主缆长度变化的水平投影为零这一边界条件：00=∆⎰Ldx 或H E Adx t dx dy dx d dx dx pC CLL L c o s c o s 302000ϕαϕη+-=⎰⎰⎰式中：L －两锚碇间的水平距离。
式中第三项进行分部积分，并利用x=0和x=L=0的边界条件，有：⎰⎰⎰=-=LLL Ldxl fdx dx y d dxdydx dx d dx dy 022208ηηηη代入整理后得：)1(0t Lp c c ptL dx L A E H αηγ-=⎰⎰⎰⎰=-+L L LCC p dx dx d dx dy dxt dx A E H 002030cos cos ηϕαϕ⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫===-=⎰⎰,sec ,sec ,81203222Lt Lp dx L dx L l fdx y d ϕϕγ。
悬索桥施工的监测与控制
悬索桥施工的监测与控制悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，现在许多桥梁使用这种结构方式。
现代悬索桥，是由索桥演变而来。
适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结构。
是大跨径桥梁的主要形式。
悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。
悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢绞线、钢缆等）制作。
由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。
1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米，是目前世界上跨径最大的桥梁。
悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。
1.施工监控主要任务根据实际的施工工序，按照已完成工程的结构状态和施工过程，收集现场的参数和数据，对桥跨结构进行实时理论分析和结构验算，分析施工误差状态，采用变形预警体系对施工状态进行安全度评价和风险预警，根据分析验算结果调整控制参数，预测后续施工过程的结构形状，提出后续施工过程应采取的措施和调整后的设计参数。
[说明]悬索桥是一种结构合理的桥梁型式，它能使材料充分发挥各自的特长，这一特点使悬索桥成为大跨度桥梁中最具竞争能力的桥型之一。
对桥梁结构的施工过程进行合理的施工控制是使桥梁施工过程和成桥状态与设计要求尽可能接近的重要保证，是增加结构施工安全性的一个重要手段。
与其它桥型相比，悬索桥相对较柔，施工过程中工况变化繁多，形状变化很大，结构具有强烈的几何非线性，悬索桥成桥后对误调整的手段有限，从施工一开始就进行完整和全面的施工监控是很有必要的。
一般说来，对于悬索桥，设计给出的是成桥理想状态，要想将这种状态在现场有计划、安全、经济地实现，就必须对实际施工过程进行精确的分析、严格的监测与测量，即进行全面的施工监控。
2.施工监控的目的通过施工监控，保证施工过程中结构的安全，确保完成的结构不论是内力或线形都满足设计的要求。
悬索桥施工安全控制要点（三篇）
悬索桥施工安全控制要点悬索桥是一种特殊的桥梁结构，具有悬挂在两个或多个支撑柱上的主悬索和连接在主悬索下的拱形支撑梁。
悬索桥的施工是一个复杂而危险的过程，需要严格控制安全风险。
下面是悬索桥施工安全控制的要点：一、制定科学合理的施工方案悬索桥施工之前，必须进行详细的工程调查和技术论证，确定施工方案。
施工方案应综合考虑地理环境、土壤条件、水文气象、交通条件等因素，注重临时设施的布置和运输组织，以保证施工的安全性和顺利性。
同时，需要编制应急预案，以应对突发情况。
二、建立完善的安全管理体系在悬索桥施工中，必须建立完善的安全管理体系，明确责任和权益的划分。
施工单位应派出专门的安全管理人员，对施工现场进行全天候监督和管理，及时发现和解决安全问题。
同时，还需建立健全的协调机构，加强相关部门之间的沟通和协作。
三、合理配置安全设备和防护措施悬索桥施工过程中必须配备足够的安全设备，如安全帽、防护绳、防滑鞋等。
在高空作业时，要使用安全绳索和安全吊篮，确保施工人员的安全。
此外，还应设置明显的安全警示标志，指示施工现场的危险区域，提醒工作人员注意安全。
四、加强施工人员的培训和安全教育施工单位需要对参与施工的人员进行必要的安全培训和岗前教育。
培训应包括悬索桥施工的安全注意事项、使用安全设备的方法和技巧、应急处理措施等。
通过教育和培训，提高施工人员的安全意识和技能水平，降低施工事故的发生率。
五、定期进行安全检查和隐患排查悬索桥施工过程中，应定期进行安全检查和隐患排查，及时发现和处理安全隐患。
检查内容包括施工设备的完好性和正常运行情况、施工现场的卫生清洁状况、安全防护措施的符合性等。
对于发现的问题和隐患，要及时整改，确保施工的安全进行。
六、遵循严格的操作规程和工序悬索桥施工过程中，要严格按照相关的操作规程和工序进行操作。
施工人员必须遵循安全操作流程，防止违章施工和不合理行为。
在高空作业时，要特别注意操作的稳定性和平衡性，确保施工过程的安全可控。
悬索桥的受力分析
悬索桥的受力分析一、选题在前面的PreSentation 部分，我与张玉青同学合作完成了上海东海大桥的建模，在此次的实例分析中，我参考了《ANSYSfc木工程实例应用》中的悬索桥部分，并在建模的基础上对其进行受力分析和施工过程中跨中挠度变化情况的分析。
二、实例1•问题的描述材料性能悬索和吊杆：E=2.5e11, μ=0.1, P g=1e4梁：E=3.0e11, μ=0.1, P C=Ie4截面尺寸悬索：A=I吊杆：A=0.02梁：A=0.5, H=1, 1=1/24几何参数：桥长400m双索塔，自桥面算起塔高20m全桥模型成对称分布。
两塔之间跨度为200m,左右塔距岸边各100m悬索间距为10m初始条件：悬索和吊杆初应变为ε=1e-5。
边界条件：悬索两端铰支，大梁布置成简支结构。
以上都统一采用国际单位制。
2.悬索桥结构的建模把悬索体系的主要承重结构模拟为由铰链环组成的在节点上加荷载的悬挂索链。
这种模型不但能很好地表现实际节点索链的性质，还能表现由金属丝。
股或索组成的缆的性质，由于它不具有抗弯的能力，所以用LINK180单元模拟是非常好的，计算的精度和索长度的选取有很大的关系，同时要考虑索的应力变化问题。
当给索缆装配加劲梁时，由于加劲梁还只是外荷载，不参与结构受力，所以可以将缆索结构当成是受集中荷载的体系。
荷载按照实际的情况阶段施加。
当桥建成之后，可以将缆索和加劲梁当做一个整体来分析，在条件允许的情况下可以一次性施加活载在桥上来模拟其受力分析。
三、建模过程及分析过程1. 设置单元及材料参数定义单元类型定义材料属性实常数定义截面2. 建模生成区段模型主缆单元类型为1号，材料类型为1,截面实常数R1 ;悬索单元类型为1号，实常数为2,桥面主梁单元类型为2号，材料类型为2号，截面实常数为1。
定义局部坐标在X=100处生成局部坐标系，新的坐标系代号必须大于10 ,再将局部坐标系设为当前坐标系，以当前坐标系的YZ面为对称面，镜像生成另一区段模型。
悬索桥的施工控制综述
水平力 Ｈ， 左端竖 向力 。对成桥状 态计 算 而言 ， 如假定 Ｈ 随着悬索桥跨径 的不断增加 ， 了保证竣 工后结构 的受力 和 Ｌ ， 为 变形尽量与理想 的设计状态一致 ， 工过程 中的监控工 作越来越 和 ， 施 根据确定 的 ｚ即可求得各 索段 的 Ｌ 和 ｈ， 对空缆状 态及 而
悬 索 桥 的 施 工 控 制 综 述
李 江 乐
摘 要： 对悬 索桥 的一般施＿ 控制 方法进行 了分析 ， Ｔ － 从主缆 架设 和钢箱梁 吊装 两个 方面论述 了施工 控制的 内容 ， 结合 预
应力 混凝土 悬索桥 的复杂性， 综述 了需要控制 的 内容 和 目标 ， 为进 一步准确分析 － 制悬索桥 的受力打 下 了基础。 ９控 关键词 ： 悬索桥 ， 施工控制 ， 主缆架设 ， 钢箱 梁 中图分类号 ： ４ ５ ｕ ４ 文献标识码 ： Ａ
由于所受 的荷载 不 同， 虽然 成桥状 态 时主塔 两侧主 缆水平力 而且悬索桥 的主缆线形必须计 算精 度高 ， 因为要 以此线形确 定主 时 ， 但空 缆状 态时往往是不 平衡的 ， 时 ， 了保证施工 中 此 为 缆与吊索的无应力 下料 长度 。用解 析方 法进 行施 工控 制计算 可 是相 等的 ，
２ 施 工控 制 内容
２ １ 主缆 架设 阶段 施 工监控 的 内容和 方 法 ．
控制标 高和鞍座预偏量都 要通 过空缆状态 的计算来求 得 算 和施 工监 控 中的一项 重要 内容。
悬索桥设计 时 ， 一般先根据桥 梁的总体布置 和经验确定成桥 另外 ， 由于现代 大跨 度悬 索桥 吊索一 般是 不可调 的 ， 主缆架 设的 状态 的一些参数 ， 主缆 的控 制点 （ 括锚 固点和 Ｉ 等） 如 包 Ｐ点 位置 、 精度对最后的桥面线形 乃至 整个结 构受力 状 态 的优 劣有着 直接 矢跨 比、 吊索 布置和桥 面线形 等 ， 时 ， 这 主缆线形 及缆 力 、 吊索长 的影响 ， 因而对其架设精 度的要求也就 较高。空缆状态计算 的主 度等均需通过计算确定 ， 而空缆状态 只能通过 与成桥状态之 间 的 要 目的是 为主缆架设提供依据 。 内在联系（ 也就是各构件 的无应 力长度保持 不变 ） 来求得 。因此 ， 空缆状态计算就是 根据无应力 长度 不变的原则 ， 得一组鞍 求 主缆线形计算 总的方法是 ， 通过成桥状 态计算求 得主缆各段 的无 座偏移量 ， 使得 鞍座两侧主缆 满足鞍座的平衡条件 ， 因此 ， 各跨的 应力长度 ， 然后根据无应力长度不变 的原则 和鞍 座两侧主缆 保持 计算方法是相 同的： 当不考 虑鞍座 时 ， 可假定 一端 的 ３个 索力分 平衡 的条件进行空缆状 态计 算 ， 而根据成桥 状态 的主缆线形 即可 量 ， 左向右逐段计算 ， 从 以另一 端的 ３个坐标值为 收敛 条件 ； 当考 得 出各索股 的无应力长度 。 ２． ． 无应 力下料长度计算 １１ 的自重作用时 ， 弹性悬索 的基本公式 为 ： 虑鞍座影 响时 ， 可先假 定 主缆 与鞍 座切 点的位 置 ， 然后可 确定切 点处 的索力 ， 而得 出鞍座 内主缆 的无应 力长 度 ， 从 两切点 之 间按
悬索桥施工安全控制要点
6.8.2、悬索桥中央扣梁段的安装施工安全控制要点：中央扣梁段的安装需重点解决好以下问题，以确保施工安全。
1、高空漂浮状态下螺栓群的定位连接；2、加劲梁吊装引起主缆线形的变化导致中央扣索夹两端局部应力的增加。
3、在跨中梁段吊装前，应先将中央扣索夹下半部按照设计要求预先用高强螺栓连接好，随加劲梁一同吊装，吊装到位后用增设的临时吊杆固定在临时索夹上，待加劲梁线形基本形成后，再进行中央扣索夹上半部的安装及螺栓的紧固。
主缆施工安全防范措施主缆架设施工过程中，除了要按照猫道架设一般安全防范措施进行外，还需要特别注意以下几点：1.在主缆架设施工牵引行进过程中，须有2人全程跟踪，特别注意临时承重绳在受力后出现下挠故障；2.钢丝束还应注意防扭转、磨损及钢丝鼓丝等。
如若出现以上情况，应先对故障进行排除，再进行下步施工；3.在主缆架设施工过程中，必须严格按照施工技术交底来进行，安全交底工作交底到个人；4.临时锚固后应及时将锚跨鼓出的钢丝用木锤敲顺，绝不能将鼓丝留在锚跨内；5.在索股牵引过程中，使索股始终保持一定的反拉力，克服索盘转动惯性引起的“呼啦圈”等不良现象；6.进行主缆架设施工的队伍必须经过严格培训的，经验丰富的人员，工作中保持信息畅通，严格监控，保障安全。
6.8.5、主缆索股架设施工安全控制要点：1、研制主缆放索支架，提高放索质量在索股牵引过程中，使索股始终保持一定的反拉力，克服索盘转动惯性引起的“呼啦圈”等不良现象。
2、克服索股牵引过程中的散丝现象时应该注意的安全问题1)、保持放索速度与牵引速度的一致性，在索股牵拉期间，主缆索股始终保持一定的张力，避免索盘上的索股松散下垂磨损而导致散丝。
2)、加密塔顶、散索鞍支墩位置处的托滚，在不影响索股横移入鞍的情况下，尽可能增大塔顶、散索鞍支墩处索股滚筒所组成的曲线的竖向曲率半径。
3)、全部采用尼龙托滚，对索股缠包带有较好的保护，防止缠包带断裂造成的散丝。
3、克服主缆索股牵引过程中的扭转现象时应该注意的安全问题1)、猫道设计时，合理分布猫道承重索的间距等，尽可能减小荷载造成的猫道倾斜。
悬索桥的受力分析
悬索桥得受力分析一、选题在前面得presentation部分,我与张玉青同学合作完成了上海东海大桥得建模,在此次得实例分析中,我参考了《ANSYS土木工程实例应用》中得悬索桥部分,并在建模得基础上对其进行受力分析与施工过程中跨中挠度变化情况得分析。
二、实例1.问题得描述●材料性能悬索与吊杆:E=2、5e11,μ=0、1,ρɡ=1e4梁:E=3、0e11,μ=0、1,ρɡ=1e4●截面尺寸悬索:A=1吊杆:A=0、02梁:A=0、5,H=1,I=1/24●几何参数:桥长400m,双索塔,自桥面算起塔高20m。
全桥模型成对称分布。
两塔之间跨度为200m,左右塔距岸边各100m。
悬索间距为10m。
●初始条件:悬索与吊杆初应变为ε=1e5。
●边界条件:悬索两端铰支,大梁布置成简支结构。
以上都统一采用国际单位制。
2.悬索桥结构得建模把悬索体系得主要承重结构模拟为由铰链环组成得在节点上加荷载得悬挂索链。
这种模型不但能很好地表现实际节点索链得性质,还能表现由金属丝。
股或索组成得缆得性质,由于它不具有抗弯得能力,所以用LINK180单元模拟就是非常好得,计算得精度与索长度得选取有很大得关系,同时要考虑索得应力变化问题。
当给索缆装配加劲梁时,由于加劲梁还只就是外荷载,不参与结构受力,所以可以将缆索结构当成就是受集中荷载得体系。
荷载按照实际得情况阶段施加。
当桥建成之后,可以将缆索与加劲梁当做一个整体来分析,在条件允许得情况下可以一次性施加活载在桥上来模拟其受力分析。
三、建模过程及分析过程1.设置单元及材料参数➢定义单元类型➢定义材料属性➢实常数➢定义截面2.建模➢生成区段模型主缆单元类型为1号,材料类型为1,截面实常数R1;悬索单元类型为1号,实常数为 2,桥面主梁单元类型为2号,材料类型为2号,截面实常数为1。
➢定义局部坐标在X=100处生成局部坐标系,新得坐标系代号必须大于10,再将局部坐标系设为当前坐标系,以当前坐标系得YZ面为对称面,镜像生成另一区段模型。
结构力学的悬索桥的受力与挠度解析
结构力学的悬索桥的受力与挠度解析悬索桥是一种常见的桥梁结构，其特点是主要受力构件为悬索，通过悬挂在主塔或吊杆上连接桥面，承受桥面上的荷载，并将其传递到桥塔上。
本文将分析悬索桥的受力与挠度，并通过解析的方式详细介绍其力学原理。
一、悬索桥的受力分析悬索桥主要由悬索、主塔和桥面组成，其中悬索承受桥面上的荷载，并将其传递到主塔上。
悬索的受力分析是悬索桥设计中的关键问题。
1. 主悬索的受力分析在整个悬索桥中，主悬索是最关键的受力构件。
主悬索的受力分析可以通过力学原理进行解析。
首先，我们可以将主悬索看作一条自由悬挂在两座主塔之间的链条，当桥面上有荷载作用时，主悬索会受到水平拉力和垂直力的作用。
水平拉力的大小可以通过平衡方程来求解，它等于悬索两端的水平力之和。
而垂直力的大小则是由主塔上的支持反力提供的，它等于悬索两端的垂直力之和与桥面荷载之和。
2. 主塔的受力分析主塔在悬索桥中起到了支撑桥面和承受悬索拉力的作用。
主塔的受力分析需要考虑主塔的结构形式和荷载作用方式。
主塔的结构形式可以采用单塔或双塔结构，单塔结构主要由一座塔承担全部荷载作用，而双塔结构则由两座对称的塔共同承担荷载作用。
在考虑荷载作用方式时，主塔通常存在轴向拉力和剪力。
轴向拉力是由悬索的水平力引起的，而剪力则是由悬索的垂直力及风荷载引起的。
二、悬索桥的挠度分析悬索桥的挠度是指桥梁在荷载作用下发生的变形情况，也是影响桥梁安全性和使用性能的重要指标。
悬索桥的挠度主要受到桥面荷载和悬索自重的影响。
在正常情况下，主要关注的是悬索的挠度情况。
1. 悬索的静力挠度悬索的静力挠度可以通过解析的方式求解。
静力挠度是指在荷载作用下，悬索的自由挠度，不考虑悬索的刚度和荷载的非线性效应。
静力挠度的求解需要考虑悬索的几何形状、材料特性和荷载分布情况。
通常可以通过应变能原理或弯矩方程来求解静力挠度。
2. 悬索的总挠度悬索的总挠度是指在考虑悬索的刚度和荷载的非线性效应下，悬索的实际挠度。
悬索桥的受力分析
悬索桥的受力分析一、选题在前面的presentation部分，我与张玉青同学合作完成了上海东海大桥的建模，在此次的实例分析中，我参考了《ANSYS土木工程实例应用》中的悬索桥部分，并在建模的基础上对其进行受力分析和施工过程中跨中挠度变化情况的分析。
二、实例1.问题的描述●材料性能悬索和吊杆：E=2.5e11,μ=0.1,ρɡ=1e4梁：E=3.0e11,μ=0.1,ρɡ=1e4●截面尺寸悬索：A=1吊杆：A=0.02梁：A=0.5，H=1，I=1/24●几何参数：桥长400m，双索塔，自桥面算起塔高20m。
全桥模型成对称分布。
两塔之间跨度为200m，左右塔距岸边各100m。
悬索间距为10m。
●初始条件：悬索和吊杆初应变为ε=1e-5。
●边界条件：悬索两端铰支，大梁布置成简支结构。
以上都统一采用国际单位制。
2.悬索桥结构的建模把悬索体系的主要承重结构模拟为由铰链环组成的在节点上加荷载的悬挂索链。
这种模型不但能很好地表现实际节点索链的性质，还能表现由金属丝。
股或索组成的缆的性质，由于它不具有抗弯的能力，所以用LINK180单元模拟是非常好的，计算的精度和索长度的选取有很大的关系，同时要考虑索的应力变化问题。
当给索缆装配加劲梁时，由于加劲梁还只是外荷载，不参与结构受力，所以可以将缆索结构当成是受集中荷载的体系。
荷载按照实际的情况阶段施加。
当桥建成之后，可以将缆索和加劲梁当做一个整体来分析，在条件允许的情况下可以一次性施加活载在桥上来模拟其受力分析。
三、建模过程及分析过程1.设置单元及材料参数➢定义单元类型➢定义材料属性➢实常数➢定义截面2.建模➢生成区段模型主缆单元类型为1号，材料类型为1，截面实常数R1；悬索单元类型为1号，实常数为2，桥面主梁单元类型为2号，材料类型为2号，截面实常数为1。
➢定义局部坐标在X=100处生成局部坐标系，新的坐标系代号必须大于10，再将局部坐标系设为当前坐标系，以当前坐标系的YZ面为对称面，镜像生成另一区段模型。
悬索桥受力分析
1. 桥面应力定性分析 已知应力方程给定默认弹性模量1*103、泊松比为0.3、密度为1以及水平、竖直方向初始应力为0的情况下，使用MA TLAB 的PDE 工具箱的结构力学模型求解，可定性分析给定一定拉力下，桥面的整体应力，运行结果图如下。
可见在无桥墩支持的状态下，中心处所受应力最大。
2.成桥状态的近似计算假定:忽略梁体剪切变形、吊杆的伸缩和倾斜变形对结构受力的影响，将离散的吊杆简化为一连续膜。
微小索段的平衡方程为：qdx y d H 22q -=在成桥后竖向荷载p(x)作用下，荷载集度由q 变为q p ，外力作用下主缆和加劲梁产生挠度，主缆挠度由y 变为(y+)，主缆水平拉力H q 变为(H p +H q )，根据上式方程有：H d y dx H H d dx q H d ydx p p q p q 222222++=--()η将以上两式相减可得：)q q (dx d )H H (dx y d H p 22q p 22p --=η++以加劲梁为研究对象，在p(x)作用下加劲梁上的竖向荷载为：q(x)=p(x)-(-q ＋q p )加劲梁的弹性方程为：p2222q q )x (p )x (q )dx d E I (dx d -+==η设EI 为常数，将上式代入整理得：EI d dx H H d dx p x H d y dx q p p 442222ηη-+=+()()得到挠度理论的基本微分方程。
由于Hp 是p(x)的函数，因此这一微分方程是非线性的。
此外，方程中Hq 、Hp 和均为未知，求解时还需要一个补充方程，利用全桥主缆长度变化的水平投影为零这一边界条件：00=∆⎰Ldx 或H E Adx t dx dy dx d dx dx pC CLL L c o s c o s 302000ϕαϕη+-=⎰⎰⎰式中：L －两锚碇间的水平距离。
式中第三项进行分部积分，并利用x=0和x=L=0的边界条件，有：⎰⎰⎰=-=LLL Ldxl fdx dx y d dxdydx dx d dx dy 022208ηηηη代入整理后得：)1(0t Lp c c ptL dx L A E H αηγ-=⎰⎰⎰⎰=-+L L LCC p dx dx d dx dy dxt dx A E H 002030cos cos ηϕαϕ⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫===-=⎰⎰,sec ,sec ,81203222Lt Lp dx L dx L l fdx y d ϕϕγ。
悬索桥施工安全控制要点
悬索桥施工安全控制要点1. 引言悬索桥是一种特殊的桥梁结构，具有较高的技术难度和安全风险。
在悬索桥的施工过程中，需要严格控制各个环节，确保工作人员的安全和工程的质量。
本文将介绍悬索桥施工中需要注意的安全控制要点。
2. 施工组织管理在悬索桥的施工过程中，施工组织管理十分重要。
以下是施工组织管理的要点：2.1 施工方案编制施工方案应根据悬索桥的具体情况编制。
必须考虑各种可能出现的问题，并制定相应的措施进行预防和应对。
施工方案需要经过专家评审，并根据评审结果进行修订。
2.2 工作流程规范悬索桥施工需要按照一定的工作流程进行。
各个环节的工作人员必须严格按照规范操作，确保每个步骤的安全性和质量。
2.3 安全教育培训施工人员需要接受相关的安全教育培训，了解施工过程中的危险因素和应急措施，提高自身的安全意识和应对能力。
3. 施工现场管理悬索桥施工现场的管理对于施工安全至关重要。
以下是施工现场管理的要点：3.1 施工现场布置施工现场应根据施工方案进行合理布置，确保设备、工艺和材料的正常使用和存放。
同时，需要设置警示标识，警示工人注意安全。
3.2 安全防护设施施工现场应设置必要的安全防护设施，如安全网、安全带等，保护工人的安全。
同时，需要配备专门的安全监控人员，对施工现场进行巡检和监控。
3.3 施工环境保障施工现场应保持洁净，及时清除施工过程中产生的材料和垃圾。
同时，需要维护好施工现场的采光、通风和排水设施，确保施工环境的舒适和安全。
4. 施工工艺控制悬索桥施工工艺的控制对于工程的质量和安全性至关重要。
以下是施工工艺控制的要点：4.1 吊装作业控制悬索桥施工过程中需要进行吊装作业，必须确保吊装设备的安全和作业的稳定。
吊装作业前需要进行详细的计算和试验，确保吊装方案的科学可行性并制定相应的安全措施。
4.2 焊接作业控制悬索桥的构件需要进行焊接作业，焊接过程中必须严格按照规范和要求进行操作，确保焊接质量和焊接连接的强度。
浅谈悬索桥的施工控制
项目 ｌБайду номын сангаас挑臂根部 ｌ左支点截面 ｌ 跨中截面 ｌ右支点截面 Ｍｉｓ ｉｌ ｄ ｖ 计算结果 ｆ ４２３ ０ ｆ ９３７ ０ ｆ１５９ ０ ｆ ２３５ ０ ａｃｉ 一 ９ ×１３ 一 ．１ ×１３ ．８ ×１４ 一 １ ×１２ 桥梁博士计算结果 ｛ ４４０ ０ ｌ ９６０ ０ ｌ１５０ ０ 一 ．７ ×１３ 一 ．８ ×１３ ．７ ×１４
中 图分 类 号 ： ４ ．５ Ｕ４ ８２ 文 献标 识码 ： Ａ
悬索桥的施 工控制发展到现在 已经 取得 了很大 的成果 ， 对于 在大 江 、 大河或悬崖 、 峡谷 上进行 ， 受风 的影 响非常突 出， 无风 的 大跨径桥梁的发展有 着不 可忽 视的贡献。同时 ， 着悬 索桥跨径 情况 比较少 ， 随 可能在需要观测 的时候很难遇到无风 的天气 。空缆
大风影 响较小 ， 以认 为测 量不受外 界环境 的 可 度， 处理悬索桥 非线性 问题是悬索桥施 工控制计算 的难点 。悬索 间受 温差 和大雾 、 例如主跨基准索股 的 桥 的非线性 因素有 ：） 载作用 下结构 大位移 引起 的非线性 ； ） 影响。但夜 间监测也可能会有不利的 因素 ， １荷 ２ 需要连续观测三昼 夜并且保 证稳 定 以后才 能继续 施工 ， 长 缆索 自重引起的非线性 ；） ３ 缆索初始 内力 引起的非线性 。对于 目 架设 ， 造成人 为错误 ， 以 目前提 所 前 比较好的解决方法是用有限位移法求解 时 ， 刚度矩 阵考虑非 期夜 间作业会降低操作 人员 注意力 ， 其 线性因素。 出的解决方案不尽人意 ， 需要改进测量程序。
注： 表中 Ｍｉ ｓ ｉ ｌ ｄ ｖ 计算结果是活载横 向加载功能结果 ａｃｉ
条件的应用预应力 钢束 线形 的选 择及 预应 力 的施加 都较 准确。 在设计 中可用其 中一 种程序 进行计算 ， 一种程 序进行验算 ， 另 以
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拉，使加劲梁的荷载传递到主缆，吊 无应力状态下进行安装，当钢箱梁
杆张拉完成后，即完成体系转换。
落梁后，吊杆传力，完成体系转换。
悬索桥的受力分析
分析方法及内容
目前悬索桥精确分析通常采用悬链线理论和非线性有限元 分析相结合的方法进行。
悬索桥分析的主要内容如下： 1）精确合理地确定悬索桥恒载成桥状态下的构形与内力； 2）精确分析悬索桥运营阶段在活载及其它附加荷载作用下的
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（地锚式悬索桥）
坝凌河桥桥面吊机起吊钢桁梁片 桥面吊机安装在加劲梁上。桥面吊
机广泛用于大跨桥梁施工，在山区 悬索桥中，通过桥面运送桁片到吊 装位置，由桥面吊机吊装就位。
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（地锚式悬索桥）
矮寨桥轨索滑移法运梁足尺试验 轨索运梁突破了传统山区悬索桥加劲梁施工技术，创新性利用
悬索桥的受力分析与施工控制
悬索桥类型及施工特点 悬索桥的受力分析 悬索桥施工控制
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的类型（地锚式悬索桥）
传统的地锚式悬索桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸锚锭 的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。
主缆是悬索桥结构体系中的最重要的承重构件，为受拉的柔性索； 索塔是主缆的重要支承构件（承受桥梁竖向荷载），以受压为主； 加劲梁是保证车辆行驶、提供结构刚度的梁结构，以受弯扭为主； 吊索是将竖向荷载传递到主缆的构件，是连系加劲梁与主缆的纽带，
缆索系统形成加劲梁运送缆索通道，由运梁小车完成加劲梁的 运送工作。
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（自锚式悬索桥）
自锚式悬索桥一般采用先梁后缆的施工工序。
其特征性的施工工序如下： 加劲梁架设方法
索塔、桥墩施工
支架法施工（适用通航要求低）
如国内抚顺天湖大桥、浙江北关大桥
加劲梁架设
2i
li
xi
i
i
sh1
sh
i1 2i1
Pi1 H0
i
qli 2H
（1）
根据式（1），可得到每段分段悬链线的吊点高差ci，式（2）
ci
y li
y 0
H q
ch i
ch 2i
i
（2）
根据曲线积分，可以得到分段悬链线的有应力索长s，式（3）
顶推法施工（适用通航要求高）
如国内长沙三汊矶桥、佛山平胜大桥
主缆架设、吊杆张拉 二期恒载施工
体系转换方法
吊杆张拉法 如国内佛山平胜大桥 顶升加劲梁法 如国内长沙三汊矶桥
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（自锚式悬索桥）
北关大桥支架法施工混凝土加劲梁
三汊矶大桥顶推法施工钢箱梁
支架法施工是自锚式悬索桥加劲梁 架设施工中常用的方法，费用低， 便于加劲梁的线形控制；但会对通 航产生影响。
静力响应； 3）合理确定悬索桥各施工阶段的受力状态与构形，以期达到
恒载成桥时的设计要求；
由于主缆是悬索桥最重要的受力构件，因此悬索桥的受力分 析基本上也是以主缆的分析为主。
悬索桥的受力分析
主缆分析（悬链线分析理论）
悬索桥主缆索形力学模型简化图
分段悬链线模型简图
悬索桥主缆所受荷载为沿弧长均布的主缆自重及通过吊索传递的集中 荷载(加劲梁、索夹、吊索及锚头自重和二期恒载)，因此悬索桥的受力 可简化为承受沿弧长均布荷载加吊索处作用有集中力的柔性索。
顶推法施工是大跨度自锚式悬索桥 加劲梁架设中常用的方法。施工速 度快，不影响通航；但加劲梁线形 控制难度较大。
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（自锚式悬索桥）
平胜大桥吊杆张拉法体系转换
三汊矶大桥顶升加劲梁法体系转换
平胜大桥吊杆上部采用销接式，下端 三汊矶大桥吊杆上下均采用销接式。
穿过梁体。利用接长杆进行吊杆的张 通过顶升钢箱梁，使吊杆能在基本
因此，自锚式悬索桥不需要建造锚锭，但其加劲梁除承受竖向弯曲 外，还要承受较大的轴向压力。
自锚式悬索桥的主缆矢跨比一般取1/5~1/6，而地锚式悬索桥的主缆 矢跨比一般取1/9~1/11。
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（地锚式悬索桥）
地锚式悬索桥一般采用先缆后梁的施工工序。 其特征性的施工工序如下：
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（地锚式悬索桥）
阳逻桥跨缆吊机起吊钢箱梁节段
跨缆吊机骑跨在主缆上。目前跨缆 吊机无负载行走能力，因此要求加 劲梁节段运输到桥位下方，由跨缆 吊机垂直起吊。
北盘江桥缆索吊机吊运钢桁梁节段
缆索吊机骑需单独设置。跨缆吊机 可实现负载行走和垂直提升，是山 区大跨悬索桥常用加劲梁架设方式。
以受拉为主； 锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基。
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的类型（自锚式悬索桥）
129.655
129.655
55.770
56.720
23.496
58.515
57.964 25.202
龙洲
56.720
55.770
9
10
11
12
三汊矶大桥桥型图
13
14
自锚式悬索桥在上部桥跨结构的构成（主缆、索塔、吊杆、加劲梁） 方面与地锚式悬索桥相同，其根本区别在于自锚式悬索桥主缆是锚 固于两侧的加劲梁梁体中。
锚锭、索塔施工
主缆架设、吊杆安装
加劲梁架设
桥面系架设、二期恒载施工
猫道架设 索股架设
安装索夹
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（地锚式悬索桥）
加劲梁架设方法
跨缆吊机吊装（适用跨江河桥） 如国内江阴长江大桥、武汉阳逻大桥 缆索吊机吊装（适用山区桥梁） 如国内沪瑞北盘江桥、湖北四渡河大桥 桥面吊机吊装（适用各类桥梁） 如国内沪瑞坝凌河大桥 轨索运梁（适用山区桥梁） 如国内湖南矮寨大桥
图a所示的索的力学模型无法直接求解，可以选取吊点间的索段（分段 悬链线）为研究对象，建立悬链线平衡方程，即可求解该索段成桥状态 下的有应力索长si、线形ci和索力H和V。
悬索桥的受力分析
主缆分析（悬链线分析理论）
根据分段悬链线理论，可以推导得到式（1）
yi
H q
ch i
ch
s
l 0
ch
2
l
x
dx
l
2
sh 2
sh
（3）
根据张力下索的伸长量，可得到分段悬链线的无应力索长s0，式（4）