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第1章 绪论1

第2章 悬索桥及其计算理论的发展4

2.1 悬索桥的历史与发展4

2.1.1 悬索桥的组成4

2.1.2 地锚式悬索桥的发展5

2.1.3 自锚式悬索桥的发展20

2.1.4 悬索桥展望27

2.2 悬索桥静力分析的弹性理论、挠度理论与非线性杆系有限元理论34

2.2.1 悬索桥“弹性理论”简介34

2.2.2 悬索桥“挠度理论”简介36

2.2.3 悬索桥“非线性杆系有限元分析法”简介37

2.3 悬索桥计算理论研究的现状与动态38

2.3.1 悬索桥设计计算概述38

2.3.2 国内外研究现状与动态分析39

2.4 存在的主要问题42

本章参考文献42

第3章 平面缆索悬索桥数值解析法的基本方程与主缆找形49

3.1 分段悬链线理论的基本方程49

3.1.1 基本假定49

3.1.2 索段分析50

3.1.3 索段状态方程性质的讨论51

3.1.4 有集中外荷载作用下的悬索分析53

3.2 主缆系统找形的总体思路和计算流程54

3.3 考虑索鞍切点位置修正的约束条件57

3.4 设计基准温度成桥状态主跨找形的迭代算法58

3.4.1 主缆始端索力迭代初值参考值的确定——传统抛物线理论59

3.4.2 单跨主缆的线形变化刚度60

3.4.3 新的主缆始端索力迭代值确定的牛顿下山法61

3.4.4 主跨找形的迭代算法与步骤61

3.5 设计基准温度成桥状态边跨找形的迭代算法64

3.5.1 单跨主缆的竖向变形形式刚度64

3.5.2 边跨找形的迭代算法与步骤66

3.6 设计基准温度成桥状态锚跨找形的迭代算法67

3.6.1 一端为摆柱式散索鞍锚跨找形的迭代算法67

3.6.2 一端为滚动式散索鞍锚跨找形的迭代算法69

3.6.3 已知一端张力的锚跨找形迭代算法69

3.7 其他温度状态及设计基准温度空缆状态的找形迭代算法70

3.7.1 鞍槽上不动点的位置和鞍座两侧索段的无应力索长70

3.7.2 鞍座位置已知的各跨主缆找形迭代算法70

3.7.3 设计基准温度空缆状态鞍座预偏量与各跨找形的迭代算法71

3.8 索股架设线形计算72

3.8.1 索股架设调整的施工程序72

3.8.2 参考状态索股架设线形与索夹放样计算72

3.8.3 基准索股及猫道承重索股调索计算的简便方法73

3.9 本章小结81

本章参考文献81

第4章 平面缆索悬索桥鞍座设计位置确定的分离计算法83

4.1 计算模型及计算公式84

4.1.1 计算模型84

4.1.2 计算公式的推导84

4.2 牛顿—拉斐森迭代算法及约束条件86

4.2.1 牛顿—拉斐森迭代算法86

4.2.2 雅可比矩阵的推导87

4.2.3 初值x0的计算88

4.2.4 约束条件的确定89

4.3 理论顶点两种定义下索鞍位置计算结果比较与近似算法90

4.4 本章小结91

本章参考文献91

第5章 空间缆索悬索桥数值解析法的基本方程与索鞍设计位置的确定理论与方法93

5.1 引言93

5.2 空间缆索悬索桥数值解析法的基本方程95

5.3 倾斜母线索鞍设计位置的确定理论与方法97

5.3.1 计算模型与计算公式97

5.3.2 牛顿—拉斐森迭代法及约束条件99

5.3.3 索鞍顶部主缆形状长度s及无应力索长s0的计算102

5.3.4 实桥应用103

5.3.5 本节结论103

5.4 水平母线索鞍设计位置的确定理论与方法104

5.4.1 计算模型104

5.4.2 计算公式105

5.4.3 求解过程106

5.4.4 算例分析109

5.4.5 本节结论109

5.5 本章小结110

本章参考文献110

第6章 悬索桥非线性有限元精细分析的基本理论112

6.1 悬索桥有限元法求解的总体思路和方法112

6.1.1 本书有限元法研究问题的范围112

6.1.2 非线性结构的平衡状态和有限元法的基本方程113

6.1.3 非线性有限元基本方程（平衡状态）的求解方法114

6.1.4 边界条件的处理与鞍座顶推的模拟117

6.1.5 悬索桥有限元法的单元类型119

6.2 各类平面梁单元的杆端抗力与切线刚度矩阵120

6.2.1 普通梁单元的CR列式法与杆端抗力120

6.2.2 普通梁单元的切线刚度矩阵——Saanfan＆Brotton理论123

6.2.3 两端带刚臂的梁单元的杆端抗力125

6.2.4 两端带刚臂的梁单元的切线刚度矩阵126

6.2.5 单向受力梁单元的杆端抗力127

6.2.6 单向受力梁单元的切线刚度矩阵127

6.3 平面滚动式支承单元的杆端抗力与切线刚度矩阵128

6.3.1 滚动式支承单元杆端抗力的求解128

6.3.2 滚动式支承单元的切线刚度矩阵133

6.4 平面索单元的杆端抗力与切线刚度矩阵134

6.4.1 非张拉或者调索的索单元杆端抗力134

6.4.2 正在张拉或者调索的索单元杆端抗力137

6.4.3 索单元的切线刚度矩阵139

6.5 平面杆系节点荷载向量的求解139

6.6 分阶段成形结构有限元求解特点的说明141

6.7 悬索桥非线性空间杆系有限元理论要点141

6.7.1 刚体位移欧拉定理与有限转动正确表达——Euler-Rodrigues公式141

6.7.2 空间梁单元CR列式法坐标系的定义与计算145

6.7.3 空间梁单元CR列式法杆端变形的计算147

6.7.4 空间梁单元CR列式法的杆端抗力149

6.7.5 空间梁单元的切线刚度矩阵152

6.7.6 空间梁单元坐标系与整体坐标系的转换矩阵155

6.7.7 空间索单元的杆端抗力156

6.7.8 空间索单元的切线刚度矩阵156

6.8 本章小结158

本章参考文献158

第7章 组合截面时变效应的计算原理161

7.1 组合截面收缩徐变效应非线性分析的原理161

7.1.1 研究对象与基本假定161

7.1.2 初应变法162

7.1.3 二次组合截面的受力分配163

7.1.4 徐变系数和徐变变形计算递推公式163

7.1.5 组合截面收缩效应的计算原理166

7.1.6 组合截面徐变效应计算原理168

7.2 组合截面温变效应计算原理179

7.2.1 温变对结构的影响179

7.2.2 静定基本结构上温变自应力的计算180

7.2.3 CR列式法梁单元温变初位移的计算180

7.3 组合截面时变效应分析的矩阵位移法的计算步骤182

7.4 本章小结182

本章参考文献182

第8章 复杂悬索桥合理成桥状态确定及其科学实现的理论与方法184

8.1 自锚式空间主缆悬索桥合理成桥状态确定的理论与方法184

8.1.1 概述184

8.1.2 吊索成桥状态合理竖向力186

8.1.3 主缆成桥状态186

8.1.4 吊索成桥状态横向水平分力191

8.1.5 实桥应用192

8.2 自锚式平面主缆和地锚式空间主缆悬索桥合理成桥状态确定特点193

8.3 自锚式悬索桥与自锚式组合索桥体系转换方案确定的总体思路与原则194

8.3.1 概述194

8.3.2 体系转换方案确定的总体思路194

8.3.3 体系转换方案确定的原则194

8.3.4 多座典型自锚式悬索桥的吊索张拉与体系转换196

8.4 三塔中跨斜拉—边跨悬吊自锚式组合索桥合理成桥与合理施工状态确定的合二为一法233

8.4.1 工程背景——陕西汉中龙岗大桥设计概况233

8.4.2 组合索桥的设计与分析特点239

8.4.3 合理成桥与合理施工状态确定的合二为一法240

8.4.4 陕西汉中龙岗大桥的合理成桥状态与合理施工状态242

8.5 本章小结256

本章参考文献256

第9章 主缆找形与悬索桥计算的软件开发259

9.1 基于分段悬链线理论的主缆找形计算软件的开发259

9.1.1 平面主缆找形计算软件的开发259

9.1.2 空间主缆找形计算软件的开发268

9.2 基于解析法与有限元法相结合的悬索桥软件开发277

9.2.1 需求分析与编程思路277

9.2.2 软件功能与特点280

9.2.3 用户手册的设计280

9.2.4 软件考证281

9.3 本章小结284

本章参考文献285

本章附录287

附录A 平面主缆找形用户数据文件格式287

附录B 空间主缆找形用户数据文件格式291

附录C 基于解析法与有限元法结合的悬索桥平面杆系计算软件用户数据文件格式294

第10章 基于大型通用软件及其二次开发的悬索桥成桥状态与施工过程分析318

10.1 基于大型通用软件的悬索桥成桥状态及施工过程分析318

10.1.1 悬索桥关键构件的模拟方法319

10.1.2 悬索桥关键计算内容的实施方法321

10.1.3 悬索桥关键结果的后处理方法322

10.1.4 实桥应用323

10.2 基于ANSYS二次开发的悬索桥主缆与索鞍切点自动修正方法324

10.2.1 主索鞍及主缆的ANSYS模拟324

10.2.2 ANSYS二次开发实现主缆与主索鞍切点自动修正的方法与原理326

10.2.3 实桥应用329

10.3 本章小结330

本章参考文献330

第11章 梁体顶推施工控制计算理论与方法332

11.1 顶推梁体整体受力分析的解析法及各支点处弯矩332

11.1.1 顶推过程导梁—主梁模型的三弯矩方程及其各支点处弯矩的变化规律332

11.1.2 支点竖向位移引起的顶推梁各支点处弯矩338

11.1.3 支点脱空引起的各支点处弯矩与脱空条件340

11.2 顶推梁体整体受力分析的通用有限元方法342

11.2.1 整体计算思路342

11.2.2 单元选取343

11.2.3 支点位移的模拟344

11.2.4 工况选取346

11.2.5 主要结果346

11.3 顶推钢箱梁无应力构形自适应控制的相位变换法346

11.3.1 基本假定347

11.3.2 梁体的线形描述及其理论无应力线形确定348

11.3.3 顶推钢梁各梁段制造构形的确定348

11.3.4 顶推梁体理论无应力构形自适应控制的相位变换法350

11.3.5 工程应用实例353

11.4 变曲率竖曲线钢箱梁顶推过程支点高程调整的优化理论与方法357

11.4.1 变曲率竖曲线钢箱梁顶推面临的难点357

11.4.2 变曲率竖曲线钢箱梁顶推解决的措施358

11.4.3 支点高程调整优化问题的基本假定与顶推计算模型360

11.4.4 支点高程调整优化问题的描述362

11.4.5 支点高程调整的优化方法364

11.4.6 支点高程调整的优化算例372

11.5 本章小结379

本章参考文献379

附录 本书理论与方法应用的典型桥梁照片383