斜拉桥理想成桥状态与合理施工状态的结构分析是其设计的重点和难点。它是一个复杂的系统工程,两者相互联系,不能完全隔离。斜拉桥的合理状态的实现主要取决于三个方面的因素:其一为结构体系,桥梁的立面布置以及主梁、主塔和斜拉索的尺寸与形式的确定都极大的影响其设计的合理性;其二为成桥索力的取值,在结构体系明确的情况下,成桥索力的取值会极大地影响桥梁的成桥状态的合理性;其三为合理施工方案,包括安全、经济的施工组织设计和施工参数(控制张拉索力和主梁的定位标高或立模标高)的确定,目标都是为了合理的成桥受力状态的实现。 随着斜拉桥技术的进步和跨径的增大,一种钢与混凝土组合形式的斜拉桥得到了长足的发展,这就是组合梁斜拉桥。而对于组合梁斜拉桥而言,其除了具有所有斜拉桥的共性之外,还有其自身的特点。本文针对组合梁斜拉桥的特点,主要作了以下工作: 1.以颗珠山大桥为背景,采用分层平面框架模型来模拟组合梁的受力,建立该桥的索力优化模型。然后利用零位移法和应力平衡法分步骤确定出其理想的成桥状态。计算中引入了合理恒载弯矩域的概念,此弯矩域考虑了成桥后活载的影响效应,为斜拉桥的成桥状态的调整提供了依据。在计算的过程中利用分步算法,以钢主梁的内力为主要的控制目标,同时兼顾塔、索和桥面板的受力,得到得成桥状态索力比较均匀、塔根弯矩较小、主梁内力较合理。而且在索力优化时,还可以对目标变量(各索力值)施加关于主梁变形的约束,从而使得在最优索力下,结构的应力及变形都符合设计要求。 2.参考该组合梁斜拉桥的施工方法,经过不同的斜拉索张拉方案的比选,为其设计确定了主梁标准节段的施工流程。并利用教研室编制的可以考虑几何非线性、混凝土收缩徐变和接触非线性的Creep7程序,对其施工过程进行了模拟计算,介绍了可供参考的组合梁斜拉桥施工过程的模拟计算方法。这种计算方法不同于传统的倒退分析法、刚性支承连续梁法和三(四)点为零法,是一种基于正装计算分析的,以施工中主梁上下缘应力作为控制目标的试算法。这种计算方法在不需要对拉索反复张拉的前提下,有效的确保了施工过程中钢主梁和混凝土桥面板的受力安全,综合考虑了施工安全和施工目标两方面的因素,最终确定出了各个施工阶段的张拉索力、主梁制作线形位置和拼装定位标高,使施工过程中结构的受力安全和成桥状态的实现得以保证。 本文的计算分析方法为同类型的桥梁的设计与施工提供了参考。