斜拉桥设计计算及实例介绍84页（详细）

1、斜拉桥设计计算及实例介绍,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

2、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0.51.0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、主梁的支承体系,一、总体布置,3、斜拉索布置,一、总体布置,3、斜拉索布置,一、总体布置,3、斜拉索布置,一、总体布置,3、斜拉索布置,一、总体布置,3、斜拉索布置,一、总体布置,3、斜拉索布置,一、总体布置,3、斜拉索布置,一、总体布置,3、斜拉索布置索距的选择,一、总体布置,3、斜拉索布置索距的选择,一般中跨无索区长度即合拢段长度,一、总体布置,4、索塔的布置纵向,一、总体布置

3、,4、索塔的布置横向,一、总体布置,4、索塔的布置横向,一、总体布置,4、索塔的高度,一、总体布置,5、总体设计流程,主桥跨径、断面布置确定,确定边跨长度,塔高确定,塔梁构造确定，主梁节段长度，索塔拉索间距确定,成桥索力计算,施工阶段、运营阶段计算,完成图纸、计算书,主桥跨径、断面布置确定,稳定、动力、抗风、局部等计算,二、结构设计,1、主梁,二、结构设计,1、主梁-截面及梁高,密索体系，主梁梁高一般为主跨的1/1001/300,中小跨径一般1/1001/150，桥梁较宽时，可能是横向宽度控制。,二、结构设计,1、主梁,二、结构设计,1、主梁-适用性,二、结构设计,1、主梁截面特点,二、结构设

4、计,1、主梁截面特点,二、结构设计,1、主梁截面特点,二、结构设计,1、主梁截面特点,二、结构设计,1、主梁截面特点,二、结构设计,1、主梁截面特点,二、结构设计,2、索塔,二、结构设计,2、索塔,二、结构设计,2、索塔-构造尺寸,二、结构设计,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,二、结构设计,3、拉索,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,

5、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,三、结构计算,2、静力计算方法,三、结构计算,2、静力计算流程,（1）确定结构的合理成桥状态，确定成桥索力； （2）根据成桥状态，确定各施工阶段索力； （3）进行运营阶段的计算分析；,三、结构计算,2、静力计算-合理成桥状态,成桥状态：与合拢后的状态不同，运营10年的状态； 合理成桥

6、状态(塔直梁平)，主要确定原则： （1) 索力分布均匀，除了0#1#索外，其余索力逐渐递增； （2）主梁弯矩接近刚性支撑连续梁的弯矩； （3）主塔弯矩尽可能小，竖直，合拢状态向岸侧预偏；,三、结构计算,2、静力计算-合理成桥状态的索力计算,结构体系为高次超静定，主梁和索塔的受力状态对索力变化很敏感，因此拉索索力的确定是达到合理成桥状态的关键，确定合理成桥状态的索力的方法主要有： （1）最小弯曲能量法；（相比最小弯矩法，经济性更好） （2）影响矩阵法； （3）刚性支撑连续梁法；（主要适用于对称结构） （4）最小弯矩法； （5）用索最小量法；,三、结构计算,2、静力计算-刚性支撑连续梁法,三、结构

7、计算,2、静力计算-施工阶段计算,由于施工过程中，结构体系和荷载状态的不断变化，结构内力和线形不断变化，通过优化施工阶段索力，使得结构的应力及线形能够达到合理成桥状态，该组施工阶段即为合理施工状态，施工阶段索力仍是关键，主要确定方法： （1）倒拆法； （2）倒装-正装迭代法；（倒拆法的优化） （3）无应力状态控制法；（结构弹性，单元长度曲率不变） （4）正装迭代法；（最小二乘法缩小假定与合理状态差距）,三、结构计算,2、静力计算-施工阶段索力计算,三、结构计算,2、静力计算-施工阶段索力计算,三、结构计算,2、静力计算-施工阶段计算,三、结构计算,2、静力计算-施工阶段计算,三、结构计算,3、

8、拉索特性索垂度效应,三、结构计算,3、拉索特性索垂度效应,三、结构计算,3、拉索特性索垂度效应,三、结构计算,3、拉索特性索垂度效应,三、结构计算,4、拉索两端倾角的修正,三、结构计算,5、斜拉桥活载计算,原因：1、活载所占内力相比恒载内力小； 2、活载作用时拉索已经有较大的拉力，斜拉索的非线性小。,三、结构计算,6、结构稳定计算,三、结构计算,7、结构局部计算,在进行完整体计算完成后，还需要对一些结构和受力复杂的 局部构件进行详细分析，确保局部受力安全。 （1）主塔拉索锚固区 （2）主梁拉索锚固区 （3）塔、墩、梁固结部位（4）宽箱梁的翼缘部位（剪力滞影响）,三、结构计算,7、结构局部计算索

9、塔锚固区,三、结构计算,7、结构局部计算索塔锚固区,三、结构计算,7、结构局部计算索塔锚固区,四、实例介绍,1、江六高速京杭运河特大桥,四、实例介绍,1、江六高速京杭运河特大桥,京杭大运河苏北段是江苏省最重要的干线航道之一,航线交通十分繁忙，平均每分钟就有3艘船舶通过。现为II级航道(1107m)，桥位处东侧(左侧)设置了待闸锚地，两驳岸之间距离为180m。,待闸锚地,四、实例介绍,1、江六高速京杭运河特大桥,主桥桥型为双塔双索面混凝土斜拉桥，孔跨布置108m+248m+108m。主桥支承体系采用半漂体系。 主塔：为H型混凝土框架结构 主梁：预应力砼边主梁结构； 斜拉索：镀锌平行钢丝。,四、实例介绍,1、江六高速京杭运河特大桥,施工方案： 主塔：支架法+爬模法 主梁：牵索挂蓝悬浇+支架法 斜拉索：两端冷铸锚，塔内张拉,四、实例介绍,1、江六高速京杭运河特大桥,采用空间有限元程序分别进行整体计算和局部计算，主要计算内容如下： 主桥体系静力计算分析 主塔横向静力计算 主塔锚固区预应力配索计算 主梁横梁计算 主梁桥面板计算 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,结构计算,四、实例介绍,1、江六高速京杭运河特大桥,成桥阶段拉索 成桥状态下单根拉索最小索力2727KN、最大