本书以沈阳市富民桥为工程背景，对该桥梁特殊结构的力学特点进行了理论分析，并利用现代有限元数值方法和模型试验方法，对单索面PC折塔斜拉桥的主要部位力学特性进行了分析研究。通过有限元数值分析和模型试验研究，对混凝土折线塔锚固区、主塔折角、斜拉索索力、主梁应力等关键部位的力学特性进行了研究，并对单索面PC折塔斜拉桥的动力特性进行了分析。本书概念清晰、语言流畅、图文并茂，有较高的学术价值及类型工程指导意义。
本书可为桥梁专业研究人员及高校教师提供一定的借鉴，也可供相关工程技术人员参考使用。
1.具有针对性和指导性。针对单索面预应力混凝土折塔斜拉桥的折线塔锚固区、主塔折角、主梁等关键部位力学特性进行系统研究。
2.具有先进性。通过试验理论分析以及有限元分析提出了折塔斜拉桥的力学特性。
3.具有较强的实用性。书中给出设计依据，具有较强的指导借鉴价值。
单索面预应力混凝土折塔斜拉桥是一种新型的斜拉桥结构，其结构新颖、造型独特，具有良好的景观效果。沈阳市富民桥是世界上第一座也是迄今为止唯一一座预应力混凝土折线塔单索面斜拉桥，其与直塔斜拉桥和斜塔斜拉桥相比，结构的受力和施工方法发生了很大的变化。斜拉桥的主塔主要承受斜拉索传递的巨大轴力，同时承受一定不平衡荷载下的弯矩。但对于折线塔斜拉桥来说，由于主塔存在折角，在主塔轴线发生变化的折角处，巨大的轴向力传递方向发生了变化，因此折角处将产生一较大水平向拉力，导致折线塔塔壁产生面外弯曲，因此国外已建折线塔斜拉桥均采用钢塔来解决折角处的应力集中等问题。
本书以沈阳市富民桥为工程背景，对该桥梁特殊结构的力学特点进行了理论分析，并利用现代有限元数值方法和模型试验方法，对混凝土折线塔斜拉桥的主要力学特性进行了分析研究。具体研究内容如下。
本书从分析混凝土折线塔的受力特点出发，通过有限元数值分析和模型试验研究，对混凝土折线塔锚固区、主塔折角等关键部位的力学特性进行了分析研究。对国内外常见斜拉桥合理成桥索力和合理施工索力的优化方法进行了分析研究，比较了各种优化方法的优缺点。根据折线塔斜拉桥的静力平衡特征，给出预应力混凝土折线塔斜拉桥主要构件尺寸的设计方法，进一步采用最小弯曲能量法并结合假载法及内力平衡法来确定混凝土折线塔斜拉桥合理成桥索力。充分考虑到混凝土折线塔施工阶段的受力特点，确定主塔的浇筑顺序，采用最小二乘法对全桥进行正装迭代计算确定拉索初张力。
提出在压弯荷载作用下，单索面斜拉桥主梁截面受力复杂、主梁截面剪力滞系数与弯矩和轴力的比值有关。对比模型试验结果及数值计算结果，提出了施工阶段张拉索力时，拉索张拉区域剪力滞效应明显、远离拉索作用点过渡为普通弯曲箱梁腹板与翼缘交界处剪力滞突出的特点，施加挂篮荷载时，主梁截面产生负剪力滞效应。通过数值分析，确认了单索面斜拉桥施工阶段平面分析中，采用现行桥梁规范有效翼缘宽度取值来考虑主梁剪力滞效应的方法存在一定的问题，提出了应对不同位置的梁段采用不同的剪力滞系数进行结构分析。
分别采用反应谱法和时程分析法，对同等跨径下的预应力混凝土直塔斜拉桥和预应力混凝土折线塔斜拉桥在支承体系和不对称体系下的抗震性能进行了分析研究。分析结果表明，预应力混凝土直塔斜拉桥和预应力混凝土折线塔斜拉桥动力特性基本吻合，主塔造型的改变对斜拉桥的动力特性的影响比较小。不对称体系频率计算值普遍高于支承体系，不对称体系斜拉桥整体刚度大于支承体系，两种体系在地震荷载作用下，塔顶位移和梁端位移相差不大，因此，采用不对称体系可以省去其中一个主塔下造价昂贵的大吨位支座，并且有利于桥梁的日后维修养护工作。
本书共分为六章，其中第1章～第5章由李艳凤撰写，第6章由王福春撰写。全书概念清晰、语言流畅、图文并茂，便于读者对专业知识的掌握和理解。
本书在著写过程中，得到很多同行的支持和帮助，并提出了许多宝贵意见，作者在此一并致谢。
限于作者的水平以及时间仓促，书中难免有不当之处，敬请广大读者批评指正。
著者
2019年6月
第1章 绪论 1
1.1 概述 / 2
1.1.1 混凝土斜拉桥的发展概况 / 2
1.1.2 折线塔斜拉桥的发展概况 / 3
1.2 斜拉桥主要力学特性的研究现状 / 7
1.2.1 斜拉桥主塔力学特性研究现状 / 7
1.2.2 斜拉桥索力研究现状 / 8
1.2.3 斜拉桥主梁研究现状 / 8
1.2.4 斜拉桥抗震性能研究现状 / 11
1.3 单索面PC折塔斜拉桥主要力学特性的研究现状 / 12
1.4 本书研究的目的及意义 / 13
1.5 本书主要研究内容 / 14
第2章 单索面PC折塔斜拉桥力学特性的模型试验研究 16
2.1 模型设计及制作 / 17
2.1.1 模型的设计 / 17
2.1.2 模型制作及安装 / 20
2.1.3 恒载补偿 / 21
2.2 模型试验的内容 / 21
2.2.1 试验荷载工况及测试内容 / 21
2.2.2 测试系统及测点布置 / 22
2.2.3 测试仪器 / 22
2.3 模型试验结果 / 23
2.3.1 施工阶段试验结果 / 24
2.3.2 成桥阶段试验结果 / 32
2.4 试验结果分析 / 35
2.4.1 施工阶段试验结果分析 / 35
2.4.2 成桥阶段试验结果分析 / 37
2.5 本章小结 / 38
第3章 单索面PC折塔斜拉桥主塔力学特性的研究 40
3.1 单索面PC折塔斜拉桥主塔受力特点及构造设计 / 41
3.1.1 单索面PC折塔斜拉桥主塔的受力特点 / 41
3.1.2 主塔断面形式及斜拉索锚固区的构造设计 / 42
3.2 主塔拉索锚固区应力分析有限元基本理论 / 44
3.2.1 钢筋混凝土材料的本构关系 / 44
3.2.2 混凝土的破坏模型 / 46
3.2.3 钢筋混凝土结构有限元模型的选择 / 47
3.3 单索面PC折塔斜拉桥主塔锚固区有限元分析及结果比较分析 / 49
3.3.1 锚固区节段数值计算模型 / 50
3.3.2 节段模型试验 / 51
3.3.3 拉索锚固区有限元计算及模型试验结果分析 / 55
3.4 单索面PC折塔斜拉桥主塔整体空间有限元分析 / 59
3.4.1 空间有限元计算模型的建立 / 59
3.4.2 主塔整体空间有限元计算结果分析 / 62
3.5 本章小结 / 65
第4章 单索面PC折塔斜拉桥索力确定的研究 67
4.1 斜拉桥成桥恒载索力的优化方法 / 68
4.1.1 指定受力状态的索力优化方法 / 68
4.1.2 斜拉索力的无约束优化方法 / 69
4.1.3 斜拉索力的有约束优化方法 / 70
4.2 斜拉桥合理施工状态斜拉索初张力的确定方法 / 71
4.2.1 倒拆法 / 71
4.2.2 正装-倒拆迭代法 / 72
4.2.3 正装迭代法 / 72
4.3 单索面PC折塔斜拉桥成桥恒载索力确定的研究 / 72
4.3.1 单索面PC折塔斜拉桥成桥恒载状态静力平衡特征分析 / 73
4.3.2 单索面PC折塔斜拉桥成桥恒载索力的确定方法 / 77
4.4 单索面PC 折塔斜拉桥合理施工状态斜拉索初张力的确定方法 / 82
4.4.1 单索面PC折塔斜拉桥施工阶段初张力的确定原则 / 83
4.4.2 单索面PC折塔斜拉桥施工流程的确定 / 84
4.4.3 单索面PC折塔斜拉桥施工阶段受力状态仿真计算 / 85
4.5 本章小结 / 90
第5章 单索面PC折塔斜拉桥主梁剪力滞效应的研究 91
5.1 单索面PC折塔斜拉桥有限元分析模型 / 92
5.1.1 主梁的模拟 / 92
5.1.2 拉索的模拟 / 94
5.1.3 主塔的模拟 / 94
5.2 单索面PC折塔斜拉桥有限元分析模型的建立 / 95
5.2.1 主要材料及力学指标 / 95
5.2.2 有限元模型的假定 / 95
5.2.3 有限元分析模型的建立 / 96
5.3 单索面PC折塔斜拉桥主梁剪力滞效应分布规律 / 96
5.3.1 单索面PC折塔斜拉桥主梁剪力滞系数讨论 / 96
5.3.2 单索面PC折塔斜拉桥主梁剪力滞效应沿纵桥向有限元分析 / 98
5.3.3 单索面PC折塔斜拉桥主梁剪力滞效应沿纵桥向变化规律 / 108
5.4 本章小结 / 111
第6章 单索面PC折塔斜拉桥抗震性能研究 112
6.1 动力特性分析 / 114
6.1.1 动力分析模型的建立 / 114
6.1.2 动力特性结果及分析 / 115
6.2 地震响应反应谱分析 / 117
6.2.1 反应谱方法及其原理 / 117
6.2.2 反应谱抗震分析 / 120
6.2.3 反应谱内力响应结果及分析 / 122
6.3 地震响应时程分析 / 125
6.3.1 动力方程的建立 / 125
6.3.2 增量动力平衡方程及其求解方法 / 127
6.3.3 地震动输入与调整 / 128
6.3.4 富民桥动态时程分析 / 132
6.4 本章小结 / 141
主要参考文献 143
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