三塔悬索桥中塔适宜刚度数值解析算法

为实现三塔悬索桥在设计阶段中塔适宜刚度的精细化计算,提出一种数值解析算法。基于悬链线理论及索塔变形协调关系建立主缆迭代方程组,基于力学平衡条件建立加劲梁平衡方程组,基于主缆吊点与加劲梁吊点间变形后几何关系建立吊索变形协调方程组,根据吊索力与吊索倾斜角闭合条件为收敛准则,建立联合迭代计算方程组。最后,基于最不利活载作用下中塔索鞍抗滑性及加劲梁挠跨比规范要求分别迭代求解中塔刚度上下限值,并对主跨跨度、矢跨比及恒活载比对于中塔适宜刚度限值的影响进行对比分析。将所提算法与有限元法进行比较分析,结果表明:当主跨垂跨比为1/9时,中塔刚度上限计算值与有限元计算值分别为31.5、29.4 kN·mm^(-1),计算值相对误差为7.1%;中塔刚度下限计算值与有限元计算值分别为6.5、6.7 kN·mm^(-1),计算值相对误差为-3.0%,有限元模型中塔刚度计算限值较所提算法计算值偏保守。中塔适宜刚度上限值随着跨度增加而增加,而下限值随着跨度增加而降低;在合理的相同恒活载比条件下,中塔刚度上限值随着主跨矢跨比减小而增加,下限值变化幅度相对较小;设计阶段应选择适宜的主跨矢跨比并避免不合理的恒活载比值。所提算法可应用于多塔悬索桥索塔适宜刚度精细化计算及悬索桥静力分析计算。