Identification of minimum cross-section-al dimension of main girders ensuring safety against static and dynamic instabilities in long-span cable-stayed bridges

确定主梁的最小横截面尺寸，确保大跨度斜拉桥静态和动态不稳定的安全性

• 批准号: 12650472
• 负责人: NAGAI Masatsugu
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12650472/
• 关键词: cable supported bridges; cable-stayed bridges; safety factor; ultimate strength; flutter; lateral torsional buckling; elasto-plastic behavior; reduction of cost; ケーブル

The followings are main results obtained from this research.1)Due to plastic elongation of cables, the girder subjected to large axial force buckles and it leads immediately to the collapse of the bridge.2)The safety factor of the cable can be reduced from conventional value of 2.5 to 2.2, which ensures the safety factor of 1.7 against the collapse of the bridge.3)On identifying ultimate strength of cable-stayed bridges, the proof stress of the cable plays an important role.4)The critical wind velocities when the lateral torsional buckling and flutter instabilities occur are not affected by the safety factor of the cable.5)The maximum span-to-width ratio from 50 to 55 can be used. The widely-believed maximum ratio of40 is not critical one.6)From in-plane instability viewpoint, considerably low depth of the girder may be used (eg. span/1000). However, from viewpoints of fabrication, erection and maintenance, the minimum value from 2.0 to 2.5 meters is recommended.7)The minimum ratio among cable proof stress-to-produced stress ratio, local buckling strength-to-produced stress ratio in the girder and tower will give a minimum load factor at ultimate state of the cable-stayed bridges.

主要研究结果如下：1）由于斜拉索的塑性伸长，使主梁在轴力作用下发生变形，从而导致桥梁倒塌; 2）斜拉索的安全系数由常规的2.5降低到2.2，在确定斜拉桥极限承载力时，斜拉索的安全系数对斜拉索发生侧扭屈曲和颤振失稳的临界风速没有影响;最大跨宽比在50 ~ 55之间都可以使用。广泛认为的最大比值40并不是临界值。6）从平面内不稳定性的观点来看，可以使用相当低的主梁高度（例如：span/1000）。然而，从制造、安装和维护的角度来看，建议最小值为2.0 ~ 2.5 m。7）斜拉桥极限状态下的最小荷载系数是斜拉索极限应力与主梁和索塔产生应力比、局部屈曲强度与主梁和索塔产生应力比之间的最小比值。

项目成果

Nagai, M., Xie, X., Yamaguchi, H., Nogami K. And Niida, Y.: "Ultimate behavior and strength and stability design of girders in cable-stayed bridges"Journal of JSCE. No. 647, I-51. 253-265 (2000)

永井M.、谢X.、山口H.、野上K.、新田Y.：“斜拉桥梁的极限性能及强度和稳定性设计”日本土木工程学报。

野上邦栄, 岩崎秀隆, 柴田晃一, 長井正嗣: "長大斜張橋主桁の耐荷力評価法としてのEf法の制度と終局強度照査法"土木学会論文集. No.668, 1-54. 217-230 (2001)

Kuniei Nogami、Hidetaka Iwasaki、Koichi Shibata、Masatsugu Nagai：“作为长斜拉桥主梁承载能力评估方法的 Ef 方法体系和极限强度验证方法”，日本土木工程师学会学报，第 10 期。 668，1-54。217-230（2001）

長井正嗣, 謝旭, 山口宏樹, 野上邦栄, 新井田勇二: "斜張橋主桁の終局挙動、強度特性の解明と安定照査に関する一考察"土木学会論文集. No.647,1-51. 253-265 (2000)

Masashi Nagai、Asahi Xie、Hiroki Yamaguchi、Kuniie Nogami、Yuji Niida：“斜拉桥主梁的极限性能、强度特性和稳定性验证的研究”，日本土木工程学会论文集，第 1 期。 647, 1-51 (2000)。

柴田晃一,野上邦栄,長井正嗣: "Ef法による長大斜張橋の耐荷力評価法の精度比較と座屈照査法"土木学会第55回年次学術講演会講演集. I-A131 (2000)

Koichi Shibata、Kuniei Nogami、Masatsugu Nagai：“使用 Ef 法和屈曲验证法的长斜拉桥承载能力评估方法的精度比较”日本土木工程学会第 55 届年度学术会议论文集 I-。 A131（2000年）

野上邦栄, 岩崎秀隆, 柴田晃一, 長井正嗣: "長大斜張橋主桁の耐荷力評価法としてのEf法の精度と終局強度照査法"土木学会論文集. No.668,1-54. 217-230 (2001)

Kuniei Nogami、Hidetaka Iwasaki、Koichi Shibata、Masatsugu Nagai：“Ef法作为长斜拉桥主梁承载能力评估方法的精度和极限强度验证方法”日本土木工程学会学报。 668，1-54（2001）。