斜拉索的工作特性及简化分析

　　斜拉索的工作特性及简化分析

　　斜拉索的弹性模量

　　修正弹性模量斜拉桥的刚度主要依赖于斜拉索的抗拉刚度，在轴向荷载作用下，自由悬挂的斜拉索产生的端点位移不仅和索的横截面积及弹性模量有关还和缆索的垂度大小有一定程度的关系，中的斜拉索，其下支点用铰连接，上支点用一个允许拉索在其上移动的支座支承，即索可以沿垂直于支承线的方向移动，在力f的作用F，斜拉索呈悬链线形状，斜拉桥的静力计算是裉据等效弹性模M进行的，的大小随索长的增加而减小。

　　如果作用社斜拉索上的荷载P增加，则索的垂度将减小，且两端点相对远离，仅仅考虑这种形状改变引起的弦方向的伸长可以求出表观掸性模量私，它随荷载增加而增加。

　　斜拉桥非线性简化分析程序

　　根据上述基本理论，斜拉桥非线性简化分析程序NACSB全而考虑了它的三个主要的几何非线性因素，即斜拉索的垂度效应、结构大变形效应及弯矩和轴向力的组合效应，可以对单索面斜拉桥体系在恒载、斜拉索初始拉力、集中荷载和分布荷载等的作用下进行内力分析，计算出结点位移、杆端力、斜拉索较终拉力、稳定性函数和支反力。

　　非线性的处理方法采用混合法，即在每次迭代循环中，不f衡荷载均以增童的形式逐级加上去，而每次加载后都要根据杆端力和结点位移的变化对结构刚度矩阵进行修正，直到不平衡荷载小于某个限值时终止迭代。

　　对斜拉桥结构构造与构件连接

　　形式作如下的假定：

　　（1）索塔与桥墩釆取固结衝单獅I斜拉桥it算图式

　　或铰接形式连接；

　　（2）主梁在全桥长度内连续；

　　（3）斜拉索直接锚固在索塔上而不是在塔上连续通过索鞍；

　　（4）在边跨的端支点设H拉力支座。

　　稈序NACSB结构框图根据结构优化原理编制的程序NACSB的结构框。

　　程序中所有数据均以自由格式输入，输入倍息中的结点坐标、集中力荷载及输出中的结点位移、支反力，都按右手法则的整体坐标为准，其Z轴垂直于结构平面向外，X、Y轴的正方向可以任意设定。

　　所有杆件上活载的输入和杆端力的输出则是以杆件局部坐标系来表轴以杆件起点为原点，起点至终点方向为正方向^轴垂直于结构平面向外，处P杆件横截面的主轴位置。

　　不论程序的输入和输出，都要求用统-的国际单位制。

　　1）输入信息

　　程序输入信息是用符号代表的，以下仅以NACSB为例对各种符号说明如下：

　　（1）结构数据

　　①节点总数NJ

　　②单元总数NM

　　③支承点数NSUP

　　④斜拉索根数NC

　　⑤集中力加载点数NLJ

　　⑥除恒载外受分布力的单元数NLM

　　⑦第一次迭代荷载增量数NSTEP1

　　⑧第二次迭代荷载増量数NSTEP2

　　⑨较高迭代次数限制值LIMIT

　　允许的不平衡荷载的大小AWUN

　　是否储存较终刚度矩阵指示器ISTIF若不存，则ISTIF=0;若存入，则ISTIF=1考虑垂度效应与胥的指示器NCA不考虑时为0;考虑时为1考虑组合效应与否的指示器NCN不考虑时为0;考虑时为1考虑大变形效应与否的指示器NBD不考虑时为0;考虑时为1

　　（2）结点坐标

　　结点号N

　　结点坐标X，Y

　　（3）单元数据

　　①单元号N

　　②单元起点结点号IS

　　③单元终点结点号IE

　　④单元横截面面积A

　　⑤单元横截面对Z轴的愤性矩ZI

　　⑥单元材料掸性模量E

　　（4）约東信息

　　①约束结点号N

　　②整体坐标系下X方向的约束JX

　　③整体坐标系下Y方向的约束JY

　　④整体坐标系下Z方向的约束JZ

　　（5）斜拉索

　　①索单元号N（N<NC）

　　②索内初始拉力CIT@单位长度索的重力UWC

　　（6）单元恒载

　　①单元号N（N>NC）

　　②单位长度单元重力WDL

　　（7）集中力荷载

　　①受力结点号N

　　②集中力在X轴方向上的分量WX

　　③集中力在Y轴方向上的分董WY@集中力奄Z轴方向上的分量WZ

　　（8）单元分布力荷载

　　①受力单元号N

　　②局部坐标系下杆端（起点）处X方向上的荷载集度wsx@局部坐标系下杆端（终点）处X方向上的荷载集度WEJt

　　④局部坐标系下杆端（起点）处Y方向上的荷载集度WSY

　　⑤局部坐标系下杆端（终点）处Y方向上的荷载集度WEY2）输出信息

　　（1）迭代收敛的次数，即收敛于第几次ICYC

　　（2）结点号及结点位移I、DISPUI）

　　（3）斜拉索号、较终张力和等效弹性模MI、CTEN、E（I）

　　（4）单元号及端点处的轴力、剪力和弯矩I、P（6一K）lK=lt,

　　（5）单元号及稳定性函数值I，

　　（6）支承结点力及支反力JSUP（I）、R（I，K）

　　非线性程序的实现

　　由上述可知，对斜拉桥非线性分析的三个主要效应的处理手段为：

　　（1）垂度效应——修正斜拉索等效弹性模童

　　（2）大变形效应—修正结构几何位置，使计算杆端力时所用的刚度矩阵与结构所处几何位置相对应；

　　（3）组合效应一修正稳定性函数又。

　　采用混合法是将以上三条修正编在每次迭代循环内的逐次荷载增量循环中进行。其程序的实现由局部程序框图完成，

　　程序中关于几何位置的修正是在结点位移计算之后进行的。由于出现的位移较大，必须对结点坐标加以修正，这时各单元长度及倾角也随之改变。

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　　斜拉索等效弹性模量的修正，安排在每次几何位置修正及杆端力计算之后，因为与斜拉索几何状局部程序框图态及拉力有关，需及时修正。稳定性函数乂的大小则与单元长度及杆端力有关，因此，它们的修E计算亦在几何位置修正和杆端力计算之后进行。