2016级大跨度桥梁考查题（每题10分，共100分）
一、简述悬索桥中主缆无应力索长的计算思路和方法？
答：悬索桥中、边跨中，各索股由索夹紧箍成一条主缆，因而，通过求解主缆中线再求索股的无应力长度。但是，悬索桥不同于其他的桥型，其主缆线形并不能由设计者人为确定，而需根据成桥状态的受力而定。
所以，先确定成桥状态主缆各控制点(ip点和锚点)的位置、矢跨比和主缆的截面几何形状参数、材料参数等，再采取解析迭代法，确定主缆的线形，并求解主缆的缆力和主缆中线的有、无应力长度，然后进一步求解包括锚跨在内的索股长度。
主缆自由悬挂状态下，索型为悬链线。取中跨曲线最低点为坐标原点，则对称悬链线方程为：
y=c(ch-1）
式中：c=h/q；h 为索力水平投影；q为主缆每延米重。
主缆自重引起的弹性伸长量为：
主缆无应力长度为：
根据成桥状态主缆的几何线型、桥面线型，求得各吊索的有应力长度，扣除弹性伸长量，即得吊索无应力长度。
二、简述悬索桥中主索鞍为何要设置边跨方向的预偏？
答：在空缆状态，由于桥塔相邻跨主缆的无应力长度不同，导致相邻跨主缆水平分力不等。此时，若索鞍仍保持在成桥位置，会使主塔承受较大的不平衡力，需要通过桥塔自身变形来平衡。
然而在实际情况中，靠主塔变形改变跨度，减小不平衡力是不现实的，需要通过索鞍的偏移或偏转来调整各跨主缆的张力，使相邻跨主缆在索鞍处保持平衡状态，此时的偏移量或偏转量就是索鞍的预偏量。
悬索桥桥塔设计的合理成桥状态是塔顶没有偏位，塔底没有弯矩，此时塔顶相邻跨主缆水平分力相等。在空缆状态，由于桥塔相邻跨主缆的无应力长度不同，导致相邻跨主缆水平分力不等。此时，若索鞍仍保持在成桥位置，会使主塔承受较大的不平衡力，需要通过桥塔自身变形来平衡。
然而在实际情况中，靠主塔变形改变跨度，减小不平衡力是不现实的，需要通过索鞍的偏移或偏转来调整各跨主缆的张力，使相邻跨主缆在索鞍处保持平衡状态。
三、 简述主缆和吊索的安全系数一般如何设计取值？
答：（1）主缆：国内悬索桥主缆设计采用容许应力法，安全系数一般取2.
5。但是由于国内主缆钢丝性能的提高，施工工艺的改进，后期维护水平的提高，以及大跨度悬索桥可变作用产生的主缆缆力效应所占比例的减小，安全系数考虑的材料缺陷，加工误差，结构非线性等因素相对减小。考虑二次应力后的影响安全系数可以减小。
为研究主跨1 000m以上大跨径悬索桥主缆安全系数的取值问题，如建立西堠门大桥(主跨1 650m的两跨连续梁悬索桥)空间几何非线性有限元模型，分别按照各国的荷载标准对模型进行加载，计算结构在荷载作用下的内力及位移，并根据相应的规范进行荷载组合，计算出主缆相应的安全度，采用wyatt公式进一步计算模型考虑主缆二次应力后的安全系数。计算分析结果表明，大跨径悬索桥主缆安全系数可由2.5降低至2.
3,从而给出了大跨径悬索桥主缆容许应力安全系数2.3的建议值。
1)吊索：吊索的安全系数一般取3.0.
因为在高应力状态下工作，长期塑性变形比较大，所以安全系数一般建议取大点。对于受力明确，材料均匀，维护水平高的悬索桥吊索的安全系数可以取小点。
四、斜拉桥的合理成桥状态设计主要内容？
答：（1）合理成桥状态的确定刚性支承连续梁法，零位移法，内力平衡法，指定应力法，最小弯曲能量法，最小弯矩法，用索量最小法，影响矩阵法。 以上方法在应用中难以全面考虑斜拉桥受力的要求。
故用分步算法确定合理成桥状态。
斜拉桥成桥受力状态包括成桥恒载内力状态和主梁线形状态，并且对于混凝土斜拉桥，由于混凝土收缩徐变的影响，成桥后相当一段时间内恒载内力状态和主梁线形状态会随时间变化，通常认为5年后才能基本稳定。成桥恒载状态应以混凝土收缩徐变荃本完成后的稳定状态为准，但在变化阶段桥梁也应能满足使用要求。
桥面纵坡、竖曲线后就成为了一个明确的目标。为了考虑活载的影响，通常还设里一定的预拱度。
2）施工状态的确定正装迭代法。
五、请你画出缆索吊装拱桥的总体立面布置图？
六、简述一座大桥的详细设计流程与主要内容？
答：（1）设计流程为：
预可行性研究报告→项目建议书→工程立项→可行性研究报告→设计任务书→初步设计→技术设计→施工图设计。
2）主要内容：
预可阶段主要研究建桥的必要性以及宏观经济上的合理性。在项目建议书被审批确认后，着手工可阶段的工作，在这一阶段，着重研究和制定桥梁技术标准，包括：设计荷载标准，桥面宽度，通航标准，设计车速，桥面纵坡，桥面平、纵曲线半径等。
初步设计应根据批复的可行性研究报告、测设合同和初测、初勘或定测、详勘资料编制。
技术设计应根据初步设计批复意见、测设合同要求，对重大、复杂的技术问题通过科学试验、专题研究、加深勘探调查及分析比较，进一步完善批复的桥型方案的总体和西部各种技术问题。
两阶段施工图设计应根据初步设计批复意见，测设合同，进一步对所审定的修建原则，设计方案，技术决定加以具体和深化。
七、简述你对大跨度桥梁课程学习的收获与建议？
答：1、对《大跨度桥梁》课程学习的收获：
1）对各类大跨桥梁结构体系有了比较深刻的了解，田教授的提问式教学，使得我们最之间基础知识学习暴露出了许多漏洞。因此，我们也会带着这些问题去查阅相关资料去弄清楚这些问题，从而对该类知识有了更加深入的了解。
2）这门课程，田教授也请了几位其他老师，他们也分别讲述了关于与桥梁设计紧密相关内容及经验，还有新材料frp片材在桥梁工程中的应用。这些拓展了我们的知识面。
3）教学使用教材很新，同济大学肖汝城教授编写的《桥梁结构体系》，是将力学和结构紧密地结合起来的一本专著，很有深度。有利于我们桥梁工程专业的学子从“体系”分析的高度和深度去理解各种不同类型桥梁的承载和传力特点，引导我们正确地进行结构设计和优化构造，避免一些因缺乏力学概念二造成的结构缺陷、失误和隐患，并使今后所涉及的桥梁结构更为安全、合理、经济和耐久，也更为美观，从而能达到更高的概念涉及境界。
4）通过这门课程的学习，更加促进了我的自主学习能力，要带着问题去听讲、看书、作业。
5）《桥梁结构体系》一书讲述了：第一章绪论，回顾了力、构件、结构体系的关系，给出了桥梁结构体系的分类及其基本受力特点，明确了评判桥梁结构体系优劣的标准。第二章介绍了组成桥梁结构体系的主要构件和连接、约束的基本形式、受力性能及其工程应用。
第三章至第六章分述了梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥四种桥梁体系的发展历史、基本受力特点，通过理论分析和若干典型桥例，阐述了体系参数及设计参数对结构受力性能的影响，给出了改变结构体系性能的方法。第七章论述了桥梁结构体系合理受力状态及其确定方法。第八章在分析总结各种体系变化方法的基础上，揭示了体系创新的规律。
2、对《大跨度桥梁》课程学习的建议：
1）田教授的提问式教学方式很好，有利于培养学生的发散思维能力；
2）课程虽然不考试，但是布置的考核作业稍微有点晚，由于受其他课程的影响以及导师安排的任务限制，一般很难再规定的时间内独立地完成作业。因此，也会出现大批的抄袭现象，而达不到预期的目的。所以，建议布置考核作业最好早一些，使得学生有足够的时间保质保量的完成。
3）田教授平时讲课是提出的答辩式考核方式比较好。一方面，有利于学生查漏补缺，纠正错误；另一方面，有助于锻炼学生答辩的应试技巧，缓解紧张的压力。
八、简述如何提高我国的桥梁创新水平？
答：提高我国桥梁的创新水平是多方面的，包括桥梁功能、力学性能、经济性能、景观造型等。在功能方面，为实现汽车和铁路等不同种类交通流的分离，并满足铁路运输中的刚度要求，出现了双层桥面桥梁。
在桥梁力学性能方面，传统拱桥因其在拱脚处产生水平推力，所以难以在软土地基中应用，极大地束缚了它的应用，为此，发展了部分有推力拱桥和无推力拱桥。提高经济性能是桥梁结构体系创新的动力之一。自锚体系斜拉桥增加到一定跨度，会因梁内轴压力过大而不经济，还会增加桥梁失稳风险，于是出现了减少主梁轴压力的部分地锚斜拉桥。
对桥梁结构审美价值的追求也是桥梁形式多样化的原因。桥梁结构体系的改变可以从根本上改变结构的性能，从而突破结构自身的瓶颈。下面从不同角度进行分析总结，1体系的变化与创新。
1、 结构体系间的组合与协作。
1） 斜拉桥与梁桥、刚构桥的组合协作。
斜拉桥与悬臂梁桥、刚构桥的协作。
斜拉桥与梁式桥组合的优势：在不增加斜拉索用量的前提下增加桥梁跨径；无索区段可以采用较小主梁宽度，节省主梁用材。
部分斜拉桥。
附加的斜拉索，类似于体外预应力，而索塔则类似于转向块，因而部分斜拉桥体系在受力上类似于体外预应力连续梁桥。
2） 斜拉桥与悬索桥的组合协作。
与单一的悬索桥或斜拉桥相比，斜拉-悬吊协作体系的优势在于：
与悬索桥相比，可减少锚碇规模，大大减少在海中修建锚碇的造价与风险；斜拉部分可以选用混凝土梁，进一步减少桥梁造价；静力方面可以提高桥梁刚度；动力方面可提高抗风能力。
与斜拉桥相比，可以减少索塔高度，从而降低造价；静力方面减小主梁轴力；动力方面减小施工最大悬臂，增加其抗风稳定性能。
该桥型存在的问题是斜拉悬吊结合部位的疲劳损坏，可以通过交叉吊索和增加承载能力安全系数等方式加以解决。
3)斜拉桥与拱桥的组合协作。
4）拱桥与梁桥、刚构桥的组合协作。
梁拱组合体系：简支梁拱组合体系、单悬臂梁拱组合体系、连续梁拱组合体系。
拱与三角形刚构的组合。
2、 主要受力构件的分合变化。
1） 主梁的分与合。
为了提高大跨度桥梁的气动性能和侧向刚度，可以将箱梁中间拉开，变为开槽的双箱梁。
为了提高结构的抗扭性能，可将常规的双主梁形式改为箱梁形式。
为了改变结构的交通功能，还可以将桥梁的上、下和左、右分离，以承载不同的交通荷载。
2） 主拱的分与合。
主拱是拱桥的主要受力构件，通过主拱的分与合，可以达到改善拱桥的静动力特性和稳定性，美化结构的目的。
3） 塔墩的分与合。
4） 缆索的分与合。
3、构件尺寸与约束连接的变化。
1）主要受力构件的尺寸变化。
刚拱柔梁、柔拱刚梁、刚拱刚梁桥。部分斜拉桥塔梁尺寸的大小决定了缆索系统与主分担荷载的比例，两者对恒载的分配比例决定了结构性能，可通过选择合理的塔梁尺寸，构造最优性能的索梁恒载比例，而两者对活载的分配比例决定了结构的刚度和缆索疲劳性能等。
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