斜拉桥设计与计算总结

斜拉桥设计与计算贲庆国二O一二年九月主要内容一、总体布置二、结构设计（塔、梁、索）三、结构计算四、桥梁实例介绍

一、总体布置斜拉桥是由塔、梁和拉索等组成的组合受力结构体系的桥梁。一、总体布置斜拉桥传力分析示意桁架传力分析示意一、总体布置1、孔跨布置边跨可对称布置或者不对称布置，边跨可设置辅助墩。一、总体布置1、孔跨布置首先确定主跨跨径，双塔斜拉桥，边中跨比一般0.35-0.5，以0.4居多。（1）边跨过小，易导致边跨负反力及尾索过大的应力幅度（疲劳破坏）；（2）边跨过大，边跨弯矩过大，中跨刚度小，不经济。一、总体布置1、孔跨布置可对称布置或者不对称布置；不对称布置更为经济合理，对称布置景观性更好一些；较为合理的边中跨比0.5~1.0之间，以0.8左右居多。一、总体布置2、主梁的支承体系一、总体布置2、主梁的支承体系一、总体布置2、主梁的支承体系一、总体布置2、主梁的支支承体系一、总体布布置3、斜拉索布布置一、总体布布置3、斜拉索布布置一、总体布布置3、斜拉索布布置一、总体布布置3、斜拉索布布置一、总体布布置3、斜拉索布布置一、总体布布置3、斜拉索布布置一、总体布布置3、斜拉索布布置一、总体布布置3、斜拉索布布置—索距的选择择一、总体布布置3、斜拉索布布置—索距的选择择一般中跨无无索区长度度即合拢段段长度一、总体布布置4、索塔的布布置—纵向一、总体布布置4、索塔的布布置—横向一、总体布布置4、索塔的布布置—横向一、总体布布置4、索塔的高高度一、总体布布置5、总体设计计流程主桥跨径、、断面布置置确定确定边跨长长度塔高确定塔梁构造确确定，主梁梁节段长度度，索塔拉拉索间距确确定成桥索力计计算施工阶段、、运营阶段段计算完成图纸、、计算书主桥跨径、、断面布置置确定稳定、动力力、抗风、、局部等计计算二、结构设设计1、主梁二、结构设设计1、主梁-截面及梁高高密索体系，，主梁梁高高一般为主主跨的1/100~1/300,中小跨径一一般1/100~1/150，桥梁较宽宽时，可能能是横向宽宽度控制。。二、结构设设计1、主梁二、结构设设计1、主梁-适用性二、结构设设计1、主梁—截面特点二、结构设设计1、主梁—截面特点二、结构设设计1、主梁—截面特点二、结构设设计1、主梁—截面特点二、结构设设计1、主梁—截面特点二、结构设设计1、主梁—截面特点二、结构设设计2、索塔二、结构设设计2、索塔二、结构设设计2、索塔-构造尺寸二、结构设设计2、索塔-上塔柱锚固区二、结构设计3、拉索—截面组成二、结构设计3、拉索序号技术性能指标平行钢丝斜拉索环氧钢绞线斜拉索1抗拉强度1670MPA-1770MPA1860MPA2拉索用量稍大减少约8%，比平行钢丝斜拉索用量减少3防护性能1镀锌+缠包带+HDPE环氧层+油脂+PE+HDPE6抗振性能钢丝拉索结构为整体粘结，抗振性能差钢绞线斜拉索单根独立、平行，每根钢绞线振动时频率基本相同，可相互抵消至最低7施工周期较短（成品索，工厂内制作）较长（现场张拉）8施工难度需大型起重设备，采用较大的软牵引力和拉杆牵引力工艺单根钢绞线张拉，小型千斤顶即可10换索功能必须整体换索，费用大，需封闭交通原则上可进行单根更换，但目前国内市场上夹片锚固效率低，锚头需灌注环氧砂浆锚固，不可更换。无成功更换实例二、结构设计3、拉索平行钢丝斜拉索环氧钢绞线斜拉索镀锌钢绞线斜拉索桥梁实例苏通大桥；南京长江二桥；南京长江三桥；上海长江大桥安庆长江大桥；泰安长江二桥；灌河大桥；五河口大桥；润扬大桥北汊桥；宜昌夷陵桥；青州闽江大桥二、结构设计3、拉索—锚头构造二、结构设计3、拉索-锚头构造二、结构设计3、拉索-锚头构造二、结构设计3、拉索-锚头构造二、结构设计3、拉索-锚头构造二、结构设计3、拉索-锚头构造二、结构设计3、拉索-锚固形式三、结构计算计算分类三、结构计算计算分类三、结构计算计算软件1、整体静力：桥桥梁博士、QJX、综合程序，midas、TDV,SAP2000,ANSYS；2、局部分析：midas、ANSYS、Nastran,SAP2000等；3、抗震：midas、ANSYS、TDV、SAP2000等三、结构计算1、静力计算分析析三、结构计算2、静力计算方法法三、结构计算2、静力计算流程程（1）确定结构的合合理成桥状态，，确定成桥索力力；（2）根据成桥状态态，确定各施工工阶段索力；（3）进行运营阶段段的计算分析；；三、结构计算2、静力计算-合理成桥状态成桥状态：与合合拢后的状态不不同，运营10年的状态；合理成桥状态(塔直梁平)，主要确定原则则：（1)索力分布均匀，，除了0#1#索外，其余索力力逐渐递增；（2）主梁弯矩接近近刚性支撑连续续梁的弯矩；（3）主塔弯矩尽可可能小，竖直，，合拢状态向岸岸侧预偏；三、结构计算2、静力计算-合理成桥状态的的索力计算结构体系为高次次超静定，主梁梁和索塔的受力力状态对索力变变化很敏感，因因此拉索索力的的确定是达到合合理成桥状态的的关键，确定合合理成桥状态的的索力的方法主主要有：（1）最小弯曲能量量法；（相比最最小弯矩法，经经济性更好）（2）影响矩阵法；；（3）刚性支撑连续续梁法；（主要要适用于对称结结构）（4）最小弯矩法；；（5）用索最小量法法；三、结构计算2、静力计算-刚性支撑连续续梁法三、结构计算算2、静力计算-施工阶段计算算由于施工过程程中，结构体体系和荷载状状态的不断变变化，结构内内力和线形不不断变化，通通过优化施工工阶段索力，，使得结构的的应力及线形形能够达到合合理成桥状态态，该组施工工阶段即为合合理施工状态态，施工阶段段索力仍是关关键，主要确确定方法：（1）倒拆法；（2）倒装-正装迭代法；；（倒拆法的的优化）（3）无应力状态态控制法；（（结构弹性，，单元长度曲曲率不变）（4）正装迭代法法；（最小二二乘法缩小假假定与合理状状态差距）三、结构计算算2、静力计算-施工阶段索力力计算三、结构计算算2、静力计算-施工阶段索力力计算三、结构计算算2、静力计算-施工阶段计算算三、结构计算算2、静力计算-施工阶段计算算三、结构计算算3、拉索特性—索垂度效应三、结构计算算3、拉索特性—索垂度效应三、结构计算算3、拉索特性—索垂度效应三、结构计算算3、拉索特性—索垂度效应三、结构计算算4、拉索两端倾倾角的修正三、结构计算算5、斜拉桥活载载计算原因：1、活载所占内内力相比恒载载内力小；2、活载作用时时拉索已经有有较大的拉力力，斜拉索的的非线性小。。三、结构计算算6、结构稳定计计算三、结构计算算7、结构局部计计算在进行完整体体计算完成后后，还需要对对一些结构和和受力复杂的的局部构件进行行详细分析，，确保局部受受力安全。（1）主塔拉索锚锚固区（（2）主梁拉索锚锚固区（3）塔、墩、梁梁固结部位（（4）宽箱梁的翼翼缘部位（剪剪力滞影响））三、结构计算算7、结构局部计计算—索塔锚固区三、结构计算算7、结构局部计计算—索塔锚固区三、结构计算算7、结构局部计计算—索塔锚固区四、实例介绍绍1、江六高速京京杭运河特大大桥四、实例介绍绍1、江六高速京京杭运河特大大桥京杭大运河苏苏北段是江苏苏省最重要的的干线航道之之一,航线交通十分分繁忙，平均均每分钟就有有3艘船舶通过。。现为II级航道(110×7m)，桥位处东侧侧(左侧)设置了待闸锚锚地，两驳岸岸之间距离为为180m。待闸锚地四、实例介绍绍1、江六高速京京杭运河特大大桥主桥桥型为双双塔双索面混混凝土斜拉桥桥，孔跨布置置108m+248m+108m。主桥支承体体系采用半漂漂体系。主塔：为H型混凝土框架架结构主梁：预应力力砼边主梁结结构；斜拉索：镀锌锌平行钢丝。。四、实例介绍绍1、江六高速京京杭运河特大大桥施工方案：主塔：支架法法+爬模法主梁：牵索挂挂蓝悬浇+支架法斜拉索：两端端冷铸锚，塔塔内张拉四、实例介绍绍1、江六高速京京杭运河特大大桥采用空间有限限元程序分别别进行整体计计算和局部计计算，主要计计算内容如下下：主桥体系静力力计算分析主塔横向静力力计算主塔锚固区预预应力配索计计算主梁横梁计算算主梁桥面板计计算主塔基础计算全桥抗震、抗风、、稳定性计算边墩及辅助墩计算算结构计算四、实例介绍1、江六高速京杭