縱向彈性索對斜拉橋穩定性的影響★

劉芳平

0 引言

大跨度斜拉橋在設計，施工時一般在橋塔下設置一定數量的縱向彈性索來對主梁進行縱向約束形成漂浮體系加縱向彈性索約束的結構形式，即半漂浮體系。附加彈性索的彈性約束相當于在塔梁之間設置了一定彈性剛度的彈性聯系，使得其彈性恢復力是塔梁相對位移的函數，其實施簡單，但是對改善超大跨徑的斜拉橋穩定性的效果是否顯著，至今尚未研究。因此，開展這方面的研究對于超大跨徑的斜拉橋找出比較理想的結構體系具有重要意義。本文結合重慶一座大跨徑預應力混凝土斜拉橋——奉節長江大橋，用ANSYS非線性有限元程序，對結構有無彈性索的失穩模態和穩定性進行了數值模擬分析，比較了彈性索對斜拉橋穩定性的影響。最終研究表明，彈性索對斜拉橋的穩定性有一定提高。結構無縱向彈性約束時斜拉橋一階線性失穩模態沿縱橋向飄逸，有彈性索作用時為主梁下撓失穩。在兩種情況下，非線性失穩模態均為主梁跨中下撓失穩。縱向彈性索對穩定性的影響是通過對主梁縱向漂浮約束的大小程度產生影響的。對于超大跨徑的斜拉橋想要得到較理想的結構體系還必需從縱向彈性索的設置方面進行詳細研究［1，2］。

1 斜拉橋穩定問題ANSYS計算方法

從有限元計算的角度看，分析橋梁結構極限承載能力的實質就是通過求解計入幾何非線性和材料非線性對結構剛度矩陣的影響，根據平衡方程，尋找其極限荷載的過程?！?br>