博士后文库：大跨度非对称悬索桥设计与计算

悬索桥以超强的跨越能力和优美的形式成为大跨度桥梁的首选桥型。 高速公路向高原山区发展，为了适应特殊地形，出现了主缆、锚碇、边跨跨径非对称的悬索桥。 由于该类型桥梁在结构方面与传统的悬索桥存在一定的差距，在静动力设计和计算方面有异于传统悬索桥，我国《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T 3360-01—2018）规定的悬索桥基频计算公式无法体现边跨跨径非对称、主缆非对称等非对称设计参数的影响。 此外，常见悬索桥书籍多关注上部结构，没有考虑到悬索桥的非对称锚碇形式。

▲ 非对称悬索桥结构示意图

由悬索桥静力性能和动力特性的国内外研究现状及隧道式锚碇的研究进展可知，国内外学者对悬索桥静力性能、动力特性及隧道式锚碇进行了一系列的研究，取得了丰富的研究成果，但由于工程地形及地质条件复杂，对不断出现的非对称类型悬索桥的静力性能和动力特性的成果较少。

为了探索和研究这种非对称悬索桥的力学特性，（杨国俊著. 北京：科学出版社, 2023.10）一书以主缆非对称、锚碇非对称的单跨悬索桥和边跨跨径非对称的三跨悬索桥为研究对象，通过理论推导、数值模拟和试验的方法，分析非对称悬索桥和传统悬索桥在静力性能和动力特性方面的差异，研究大跨度非对称悬索桥设计和有关参数的计算方法，为该类型桥梁的设计提供一定的方法和理论指导。

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本书主要内容及创新点

▋1. 提出了主缆非对称的悬索静力近似计算方法

应用瑞利-里茨(Rayleigh-Ritz)法推导了主塔最大容许偏位计算公式。从主塔塔顶偏位和塔底应力两个角度提出优化主索鞍的顶推方法，将主缆非对称的悬索桥主索鞍顶推问题转化为有约束问题的数学模型，提出了顶推位移优化算法的流程图。通过有限元法验证近似公式的精度，表明近似计算结果与有限元计算结果之间误差很小，近似计算能满足工程上对精度的要求，为悬索桥主索鞍顶推提供一种实用的计算方法。

▲ 顶推位移优化算法流程图

▋2. 提出了锚碇非对称悬索桥的减振控制阻尼器

为了减小由动张拉荷载传给非对称悬索桥隧道式锚碇的振动响应，提出了一种适用于隧道式锚碇前锚室的惯质阻尼器，设置阻尼器后，减小效果可以达到24%。为非对称悬索桥隧道锚的减振设计提供了参考。

▲ 普立特大桥隧道锚尺寸参数（单位：m）

▲ 隧道锚在拉拔荷载作用下塑性区变化图

▲ 惯质黏性阻尼器示意图

▋3. 推导了非对称悬索桥动力计算公式

基于Rayleigh-Ritz法推导了非对称悬索桥的基频实用计算公式，并与有限元计算值和实测值进行了验证，表明误差较小，满足工程设计的需求。

▲ 主梁一阶正对称横弯(自振频率为0.134Hz)

▲ 主梁一阶反对称竖弯(自振频率为0.173Hz)

▲ 主梁一阶正对称竖弯(自振频率为0.225Hz)

▲ 主梁一阶正对称扭转(自振频率为0.502Hz)

▲ 自振频率的实测值与理论值对比

▋4. 对非对称悬索桥进行了力学性能试验

利用动载试验和长期监测试验对非对称悬索桥力学性能进行了研究，为设计和施工提供了决策依据。

▲ 隧道锚边坡地表沉降和位移监测点布置平面图(单位:m)

本书可供高等学校桥梁与隧道工程及相关专业的研究生和本科生参考，也可供相关领域的科研工作者阅读。

本文摘编自《大跨度非对称悬索桥设计与计算》（杨国俊著. 北京：科学出版社, 2023.10）一书。

(博士后文库)

ISBN 978-7-03-074498-2

责任编辑: 祝 洁 汤宇晨

本书对非对称悬索桥的类型及界定、静力计算、动力特性、影响动力特性的参数敏感性进行理论研究和试验验证，分析非对称和对称悬索桥性能的差异，考虑非对称结构参数的影响，推导不同类型非对称悬索桥静动力计算公式，分析非对称悬索桥隧道式锚碇承载力、施工力学性能和动力响应，提出适用于非对称悬索桥隧道式锚碇的惯质黏性阻尼器。将理论值和试验值进行对比，采用长期监测的方法分析悬索桥隧道式锚碇及围岩的安全性和稳定性，为非对称悬索桥的设计提供理论指导和实用的计算方法。

（本文编辑：刘四旦）

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