本书以大跨度悬索桥为研究对象，深入分析了悬索桥静动力特性的一系列关键问题，提出了相应的解析理论,并基于工程实例或方案验证了其有效性及准确性，内容主要包括成桥状态参数、活载静力效应和全桥动力特性三个方面。在悬索桥成桥状态参数的确定方面，本书详细研究了带外伸跨悬索桥、带抗风缆悬索桥、三主缆悬索桥、独塔岩锚悬索桥、自锚式空间缆索悬索桥等新桥型的吊杆力及主缆线形的确定方法。在悬索桥活载静力效应的分析方面，本书详细研究了常规悬索桥、带中央扣悬索桥和三塔悬索桥的活载响应，活载包括竖向集中荷载、竖向均布荷载、竖向偏心活载、横向活载等多种作用形式，同时分析了最不利活载作用位置和最大活载响应，还对根据活载响应反向识别初始状态参数的方法进行了研究。在悬索桥全桥动力特性方面，本书详细研究了悬索桥竖弯、侧弯及扭转自振频率和振型的解析算法，并考虑了主缆刚度的影响。
样章试读
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前言
第1章 绪论 1
1.1 世界悬索桥的发展 1
1.1.1 公路悬索桥的发展 1
1.1.2 铁路悬索桥的发展 3
1.2 悬索桥静动力特性的研究现状 5
1.2.1 成桥状态参数确定 5
1.2.2 活载静力效应分析 7
1.2.3 全桥动力特性分析 10
1.3 主要研究内容 11
参考文献 12
第2章 带外伸跨悬索桥的合理成桥吊杆力优化方法 17
2.1 引言 17
2.2 考虑活载影响的内力平衡法确定吊杆力 19
2.3 指定吊杆力的有限元建模 22
2.4 加劲梁加工线形的确定 23
2.5 算例 23
2.5.1 工程概况 23
2.5.2 多点刚性支承连续梁法计算吊杆力 24
2.5.3 吊杆力的优化 25
2.5.4 优化后吊杆力的有限元模型 28
2.5.5 加劲梁加工制造线形 30
2.6 本章小结 31
参考文献 32
第3章 悬索桥空间索面抗风缆索系统找形的解析计算方法 34
3.1 引言 34
3.2 抗风缆线形计算方法 35
3.2.1 抗风缆的找形理论 35
3.2.2 吊杆拉力已知时的线形计算 38
3.2.3 吊杆拉力未知时的线形计算 41
3.3 算例 41
3.3.1 工程概况 41
3.3.2 工况1～工况3的计算结果 42
3.3.3 工况4、工况5的计算结果 43
3.4 讨论 46
3.4.1 各工况之间的互相验证 46
3.4.2 有限元法验证 46
3.5 本章小结 48
参考文献 48
第4章 三主缆悬索桥恒载横桥向均匀分配对美观性和扭转刚度的提高 50
4.1 引言 50
4.2 方法论 51
4.2.1 基本原理 51
4.2.2 解析法 52
4.3 恒载在三主缆间分配影响因素的讨论 55
4.4 算例 56
4.4.1 工程概况 56
4.4.2 吊杆轴向刚度计算 57
4.4.3 主缆成桥线形计算 60
4.4.4 吊杆横截面面积计算 60
4.4.5 有限元法验证 65
4.5 讨论 66
4.5.1 误差分析 66
4.5.2 与恒载非均匀分配三主缆悬索桥对比 69
4.6 本章小结 70
参考文献 71
第5章 基于调整吊杆无应力长度的三主缆悬索桥恒载分配方法 73
5.1 引言 73
5.2 方法论 75
5.2.1 基本原理 75
5.2.2 解析法 76
5.3 算例 81
5.3.1 工程概况 81
5.3.2 恒载均匀分配 81
5.3.3 恒载非均匀分配 85
5.3.4 讨论 88
5.4 本章小结 91
参考文献 91
第6章 独塔悬索桥岩锚杆布置和拉力优化方法 93
6.1 引言 93
6.2 结构形式 94
6.3 方法论 94
6.3.1 基本假设 94
6.3.2 主缆变形 95
6.3.3 加劲梁变形 97
6.3.4 桥塔变形 101
6.3.5 方程求解 101
6.4 最不利荷载工况求解及结构优化 103
6.4.1 优化函数和约束函数 103
6.4.2 金鹰优化算法 104
6.4.3 约束处理技术 105
6.5 算例 106
6.5.1 模型验证 106
6.5.2 最不利荷载工况 110
6.6 岩锚杆结构参数优化 111
6.7 本章小结 113
参考文献 113
第7章 基于最小弯曲应变能的自锚式空间缆索悬索桥合理成桥状态解析计算方法 115
7.1 引言 115
7.2 总体思想和基本假设 118
7.3 方法论 119
7.3.1 三维索面主缆找形 119
7.3.2 加劲梁弯曲应变能 122
7.3.3 主缆水平力与吊杆力的关系 124
7.3.4 合理成桥状态确定 126
7.4 算例 128
7.4.1 工程概况 128
7.4.2 找形结果 129
7.4.3 有限元法验证 131
7.4.4 讨论 132
7.5 本章小结 134
参考文献 135
第8章 考虑加劲梁刚度的悬索桥活载变形快速解析计算方法 138
8.1 引言 138
8.2 基本假设 139
8.3 方法论 139
8.3.1 主缆与简支梁的比拟关系 139
8.3.2 恒载状态 140
8.3.3 变形后的状态 140
8.4 算例 143
8.4.1 工程概况 143
8.4.2 有限元法验证 144
8.5 讨论 148
8.5.1 与不考虑加劲梁刚度的解析法对比 148
8.5.2 加劲梁刚度的参数化分析 150
8.6 本章小结 152
参考文献 152
第9章 集中力活载作用下悬索桥变形及内力的解析计算方法 153
9.1 引言 153
9.2 计算模型基本信息 154
9.3 活载响应计算理论 156
9.3.1 主缆线形计算 156
9.3.2 加劲梁线形计算 159
9.3.3 主缆与加劲梁的关系 162
9.3.4 桥塔侧移 163
9.4 控制方程的建立与求解 163
9.4.1 基本未知量 163
9.4.2 控制方程的建立 164
9.4.3 控制方程的求解 166
9.5 算例 166
9.5.1 算例简介和恒载状态参数 166
9.5.2 活载作用下的内力及变形 169
9.6 讨论 172
9.6.1 活载量级的影响 173
9.6.2 活载组合的影响 174
9.7 本章小结 175
参考文献 176
第10章 偏心活载作用下悬索桥变形及内力的解析计算方法 177
10.1 引言 177
10.2 计算模型基本信息 178
10.2.1 基本假设 178
10.2.2 已知结构参数 179
10.3 全桥响应计算理论 179
10.3.1 主缆线形 179
10.3.2 加劲梁响应 182
10.3.3 桥塔及吊杆响应 186
10.4 控制方程的建立与求解 189
10.5 算例 190
10.5.1 算例简介 190
10.5.2 全桥响应求解 192
10.6 本章小结 200
参考文献 201
第11章 横向活载作用下悬索桥全桥响应的解析计算方法 204
11.1 引言 204
11.2 计算模型及总体思路 206
11.2.1 计算模型 206
11.2.2 初始状态 206
11.2.3 基本假设 208
11.2.4 总体思路 208
11.3 全桥响应计算理论 208
11.3.1 主缆响应 208
11.3.2 加劲梁响应 213
11.3.3 桥塔响应 219
11.3.4 吊杆响应 220
11.4 控制方程的建立与求解 221
11.4.1 基本未知量 221
11.4.2 控制方程的建立 221
11.4.3 控制方程的求解 223
11.5 算例 223
11.5.1 算例简介 223
11.5.2 全桥响应求解 225
11.6 本章小结 230
参考文献 230
第12章 带中央扣悬索桥主缆找形和均布活载响应的解析计算方法 233
12.1 引言 233
12.2 结构基本信息 236
12.3 成桥线形计算理论 237
12.3.1 吊杆力计算 237
12.3.2 主缆线形计算 238
12.4 活载响应计算理论 242
12.4.1 主缆线形计算 242
12.4.2 加劲梁线形计算 245
12.4.3 吊杆与中央扣倾斜计算 249
12.4.4 桥塔侧移计算 250
12.5 控制方程的建立与求解 250
12.5.1 基本未知量 250
12.5.2 控制方程的建立 251
12.5.3 控制方程的求解 253
12.6 算例 253
12.6.1 算例简介 253
12.6.2 恒载状态下的内力及变形 255
12.6.3 活载状态下的内力及变形 257
12.7 本章小结 262
参考文献 263
第13章 带刚性中央扣悬索桥活载变形的解析计算方法 267
13.1 引言 267
13.2 结构形式 268
13.3 理论方法 269
13.3.1 基本假设 269
13.3.2 主缆线形 269
13.3.3 主缆几何相容方程 270
13.3.4 改进中央扣的等效水平刚度 271
13.3.5 主缆和加劲梁的平衡方程 271
13.3.6 边界条件及方程组求解 274
13.4 算例 276
13.4.1 模型验证 276
13.4.2 加劲梁变形对比 279
13.5 参数敏感性分析 280
13.6 本章小结 284
参考文献 285
第14章 单跨悬索桥在活载作用下最大挠度和梁端转角的解析计算方法 287
14.1 引言 287
14.2 方法论 288
14.2.1 计算模型与基本假设 288
14.2.2 主缆水平力 289
14.2.3 主缆挠度与梁端转角 291
14.2.4 控制条件 292
14.2.5 最大挠度与最大梁端转角 294
14.3 算例 295
14.3.1 算例简介 295
14.3.2 结果对比 296
14.4 参数敏感性分析 300
14.5 本章小结 303
参考文献 304
第15章 三塔悬索桥在活载作用下最大挠度和梁端转角的解析计算方法 306
15.1 引言 306
15.2 方法论 307
15.2.1 基本假设 307
15.2.2 主缆几何相容方程 307
15.2.3 加劲梁平衡方程 308
15.2.4 边界条件及方程组求解 310
15.3 最不利活载工况求解 311
15.3.1 优化函数和约束条件 311
15.3.2 和声搜索算法 312
15.4 算例 313
15.4.1 模型验证 313
15.4.2 加劲梁最大挠度和梁端转角 316
15.5 参数敏感性分析 318
15.6 本章小结 322
参考文献 322
第16章 带外伸跨悬索桥最大活载响应的解析计算方法 324
16.1 引言 324
16.2 研究对象及基本假设 325
16.3 方法论 325
16.3.1 初始状态的结构 325
16.3.2 变形后的主缆 326
16.3.3 变形后的加劲梁 327
16.3.4 最不利活载分布及最大活载响应 330
16.4 算例 332
16.4.1 算例简介 332
16.4.2 有限元法验证 333
16.4.3 指定活载下的结构变形计算结果 333
16.4.4 最不利活载分布及最大活载响应计算结果 335
16.5 讨论 336
16.5.1 外伸跨跨径布置对最大挠度的影响 336
16.5.2 外伸跨跨径布置对最大梁端转角的影响 336
16.5.3 外伸跨跨径布置对最大曲率的影响 338
16.6 本章小结 339
参考文献 340
第17章 基于实测加劲梁挠度的悬索桥恒载状态参数识别算法 341
17.1 引言 341
17.2 基本假设 343
17.3 初始状态 343
17.4 变形后的状态 345
17.4.1 吊杆力增量 345
17.4.2 变形后的主缆 347
17.5 基本未知量的求解 349
17.6 实施步骤 350
17.7 算例 351
17.7.1 算例简介 351
17.7.2 计算结果 352
17.8 讨论 355
17.9 本章小结 358
参考文献 358
第18章 基于达朗贝尔原理的双塔和三塔悬索桥竖弯及扭转振动的解析计算方法 361
18.1 引言 361
18.2 双塔悬索桥 362
18.2.1 基本假设 362
18.2.2 竖弯振动微分方程 364
18.2.3 竖弯频率和振型求解 366
18.2.4 扭转振动微分方程 368
18.2.5 扭转频率和振型求解 370
18.3 三塔悬索桥 371
18.3.1 基本假设 371
18.3.2 竖弯振动微分方程 371
18.3.3 竖弯频率和振型求解 373
18.3.4 扭转振动微分方程 374
18.3.5 扭转频率和振型求解 377
18.4 算例 379
18.4.1 双塔悬索桥 379
18.4.2 三塔悬索桥 382
18.5 本章小结 385
参考文献 386
第19章 三塔上下双缆悬索桥侧弯自振频率和振型的解析计算方法 388
19.1 引言 388
19.2 总体思想 390
19.3 侧弯动力特性的解析法 390
19.3.1 双塔悬索桥 391
19.3.2 三塔悬索桥 397
19.4 算例 402
19.5 本章小结 406
参考文献 406
第20章 考虑主缆刚度的悬索桥竖弯和扭转动力特性的解析计算方法 409
20.1 引言 409
20.2 计算模型与基本假设 410
20.3 主缆找形 411
20.4 竖弯振动分析 412
20.5 扭转振动分析 415
20.6 算例 418
20.6.1 工程概况 418
20.6.2 竖弯振动 420
20.6.3 扭转振动 422
20.6.4 讨论 423
20.7 本章小结 424
参考文献 424
第21章 总结和展望 427
21.1 总结 427
21.2 展望 431
京公网安备 11010102004214号