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索橋計算方法的發展 發布時間：2018-04-12 瀏覽次數：1724
懸索橋又名吊橋，它是一種古老的橋梁結構形式，也是目前大跨度橋梁的主要結構型式之一。懸索橋主要是由纜索、吊桿、加勁梁、主塔、錨碇等構成。從結構形式上看，吊橋是一種由索和梁所構成的組合體系，在受力本質上它是一種以柔性索為主要承重構件的懸掛結構。吊橋隨著跨度的增大，柔性加大，在荷載作用下會呈現出較強的非線性，所以吊橋宜采用非線性方法來進行結構分析。
考慮吊橋非線性因素的結構分析方法主要有撓度理論和有限位移理論。撓度理論考慮 了懸索橋幾何非線性的主要因素，可用比較簡便的數值方法來分析，又有影響線可資利用，故很適用于初步設計階段的結構設計計算。有限位移理論則全面地考慮了吊橋幾何非線性因素，計算結果較撓度理論精確，但計算過程復雜，直接用于設計計算有諸多不便和困難。
吊橋撓度理論是一種古典的懸索橋結構分析理論。這種理論主要考慮懸索和加勁梁變形對結構內力的影響，在中小跨度范圍內其計算結果比較接近結構的實際受力情況，具有較好的精度。懸索橋撓度理論主要分為多塔懸索橋撓度理論和自錨式懸索橋撓度理論。
最初的懸索橋分析理論是彈性理論。彈性理論認為纜索完全柔性，纜索曲線形狀及坐標取決于滿跨均布荷載而不隨外荷載的加載而變化，吊桿受力后也不伸長，加勁梁在無活載時處于無應力狀態。彈性理論用普通結構力學方法即可求解，計算簡便，至今仍在跨徑小于200米的懸索橋設計中應用。但彈性理論假定纜索形狀在加載前后不發生變化，顯然與懸索橋的可撓性不符，因此發展出計入變形影響的懸索橋撓度理論。
古典的撓度理論稱為“膜理論”。它是將懸索橋的全部近視看成是一種連續的不變形的膜，當纜索產生撓度時，加勁梁也隨之產生相同的撓度。由于根據作用于纜索單元上吊桿力與纜索拉力的垂直分力平衡以及作用于加勁梁單元上的外荷載及吊桿力與加勁梁彈性抗力平衡的條件建立力的平衡微分方程而求解。撓度理論和彈性理論的最大區別是摒棄了彈性理論中關于纜索形狀不因外荷載介入而改變的假設，相應建立纜索在恒載下取得平衡的幾何形狀將因外荷載介入而改變及同時計入纜索因外荷載所增索力引起的伸長量的假設，極大的接近懸索橋主索的實際工作狀態，對懸索橋的發展起到了很大的推動作用。
懸索橋的撓度理論也是一種非線性的分析方法，至今仍不失為分析懸索橋的較簡單實用的手段。但撓度理論在基本假設中忽略了吊桿的變位影響及加勁梁的剪切變形影響等，使分析結果的精度受到限制。隨著計算方法、計算手段的發展，懸索橋的計算理論也發展到將懸索橋作為大位移構架來分析的有限位移理論。有限位移理論將整個懸索橋包括纜索、吊桿、索塔、加勁梁全部考慮在內，分析時可以將各種二次影響包括進去，從而使懸索橋的分析精度達到新的水平。
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