斜拉橋設計與計算總結

斜拉橋設計與計算賁慶國二O一二年九月主要內容一、總體布置二、結構設計（塔、梁、索）三、結構計算四、橋梁實例介紹

一、總體布置斜拉橋是由塔、梁和拉索等組成的組合受力結構體系的橋梁。一、總體布置斜拉橋傳力分析示意桁架傳力分析示意一、總體布置1、孔跨布置邊跨可對稱布置或者不對稱布置，邊跨可設置輔助墩。一、總體布置1、孔跨布置首先確定主跨跨徑，雙塔斜拉橋，邊中跨比一般0.35-0.5，以0.4居多。（1）邊跨過小，易導致邊跨負反力及尾索過大的應力幅度（疲勞破壞）；（2）邊跨過大，邊跨彎矩過大，中跨剛度小，不經(jīng)濟。一、總體布置1、孔跨布置可對稱布置或者不對稱布置；不對稱布置更為經(jīng)濟合理，對稱布置景觀性更好一些；較為合理的邊中跨比0.5~1.0之間，以0.8左右居多。一、總體布置2、主梁的支承體系一、總體布置2、主梁的支承體系一、總體布置2、主梁的支承體系一、總體布置置2、主梁的支承承體系一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置—索距的選擇一、總體布置置3、斜拉索布置置—索距的選擇一般中跨無索索區(qū)長度即合合攏段長度一、總體布置置4、索塔的布置置—縱向一、總體布置置4、索塔的布置置—橫向一、總體布置置4、索塔的布置置—橫向一、總總體布布置4、索塔塔的高高度一、總總體布布置5、總體體設計計流程程主橋跨跨徑、、斷面面布置置確定定確定邊邊跨長長度塔高確確定塔梁構構造確確定，，主梁梁節(jié)段段長度度，索索塔拉拉索間間距確確定成橋索索力計計算施工階階段、、運營營階段段計算算完成圖圖紙、、計算算書主橋跨跨徑、、斷面面布置置確定定穩(wěn)定、、動力力、抗抗風、、局部部等計計算二、結結構設設計1、主梁梁二、結結構設設計1、主梁梁-截面及及梁高高密索體體系，，主梁梁梁高高一般般為主主跨的的1/100~1/300,中小跨跨徑一一般1/100~1/150，橋梁梁較寬寬時，，可能能是橫橫向寬寬度控控制。。二、結結構設設計1、主梁梁二、結結構設設計1、主梁梁-適用性性二、結結構設設計1、主梁梁—截面特特點二、結結構設設計1、主梁梁—截面特特點二、結結構設設計1、主梁梁—截面特特點二、結結構設設計1、主梁梁—截面特特點二、結結構設設計1、主梁梁—截面特特點二、結結構設設計1、主梁梁—截面特特點二、結結構設設計2、索塔塔二、結結構設設計2、索塔塔二、結結構設設計2、索塔塔-構造尺尺寸二、結結構設設計2、索塔塔-上塔柱柱錨固固區(qū)二、結結構設設計3、拉索索—截面組組成二、結結構設設計3、拉索索序號技術性能指標平行鋼絲斜拉索環(huán)氧鋼絞線斜拉索1抗拉強度1670MPA-1770MPA1860MPA2拉索用量稍大減少約8%，比平行鋼絲斜拉索用量減少3防護性能1鍍鋅+纏包帶+HDPE環(huán)氧層+油脂+PE+HDPE6抗振性能鋼絲拉索結構為整體粘結，抗振性能差鋼絞線斜拉索單根獨立、平行，每根鋼絞線振動時頻率基本相同，可相互抵消至最低7施工周期較短（成品索，工廠內制作）較長（現(xiàn)場張拉）8施工難度需大型起重設備，采用較大的軟牽引力和拉桿牽引力工藝單根鋼絞線張拉，小型千斤頂即可10換索功能必須整體換索，費用大，需封閉交通原則上可進行單根更換，但目前國內市場上夾片錨固效率低，錨頭需灌注環(huán)氧砂漿錨固，不可更換。無成功更換實例二、結結構設設計3、拉索索平行鋼絲斜拉索環(huán)氧鋼絞線斜拉索鍍鋅鋼絞線斜拉索橋梁實例蘇通大橋；南京長江二橋；南京長江三橋；上海長江大橋安慶長江大橋；泰安長江二橋；灌河大橋；五河口大橋；潤揚大橋北汊橋；宜昌夷陵橋；青州閩江大橋二、結結構設設計3、拉索索—錨頭構構造二、結結構設設計3、拉索索-錨頭構構造二、結結構設設計3、拉索索-錨頭構構造二、結結構設設計3、拉索索-錨頭構構造二、結結構設設計3、拉索索-錨頭構構造二、結結構設設計3、拉索索-錨頭構構造二、結結構設設計3、拉索索-錨固形形式三、結結構計計算計算分分類三、結結構計計算計算分分類三、結結構計計算計算軟軟件1、整體體靜力力：橋橋梁博博士、、QJX、綜合合程序序，midas、TDV,SAP2000,ANSYS；2、局部部分析析：midas、ANSYS、Nastran,SAP2000等；3、抗震震：midas、ANSYS、TDV、SAP2000等三、結結構計計算1、靜力力計算算分析析三、結結構計計算2、靜力力計算算方法法三、結結構計計算2、靜力力計算算流程程（1）確定定結構構的合合理成成橋狀狀態(tài)，，確定定成橋橋索力力；（2）根據(jù)據(jù)成橋橋狀態(tài)態(tài)，確確定各各施工工階段段索力力；（3）進行行運營營階段段的計計算分分析；；三、結結構計計算2、靜力力計算算-合理成成橋狀狀態(tài)成橋狀狀態(tài)：：與合合攏后后的狀狀態(tài)不不同，，運營營10年的狀狀態(tài)；；合理成成橋狀狀態(tài)(塔直梁梁平)，主要要確定定原則則：（1)索力分分布均均勻，，除了了0#1#索外，，其余余索力力逐漸漸遞增增；（2）主梁梁彎矩矩接近近剛性性支撐撐連續(xù)續(xù)梁的的彎矩矩；（3）主塔塔彎矩矩盡可可能小小，豎豎直，，合攏攏狀態(tài)態(tài)向岸岸側預預偏；；三、結結構計計算2、靜力力計算算-合理成成橋狀狀態(tài)的的索力力計算算結構體體系為為高次次超靜靜定，，主梁梁和索索塔的的受力力狀態(tài)態(tài)對索索力變變化很很敏感感，因因此拉拉索索索力的的確定定是達達到合合理成成橋狀狀態(tài)的的關鍵鍵，確確定合合理成成橋狀狀態(tài)的的索力力的方方法主主要有有：（1）最小小彎曲曲能量量法；；（相相比最最小彎彎矩法法，經(jīng)經(jīng)濟性性更好好）（2）影響響矩陣陣法；；（3）剛性性支撐撐連續(xù)續(xù)梁法法；（（主要要適用用于對對稱結結構））（4）最小小彎矩矩法；；（5）用索索最小小量法法；三、結結構計計算2、靜力力計算算-剛性支支撐連連續(xù)梁梁法三、結結構計計算2、靜力力計算算-施工階階段計計算由于施施工過過程中中，結結構體體系和和荷載載狀態(tài)態(tài)的不不斷變變化，，結構構內力力和線線形不不斷變變化，，通過過優(yōu)化化施工工階段段索力力，使使得結結構的的應力力及線線形能能夠達達到合合理成成橋狀狀態(tài)，，該組組施工工階段段即為為合理理施工工狀態(tài)態(tài)，施施工階階段索索力仍仍是關關鍵，，主要要確定定方法法：（1）倒拆拆法；；（2）倒裝裝-正裝迭迭代法法；（（倒拆拆法的的優(yōu)化化）（3）無應應力狀狀態(tài)控控制法法；（（結構構彈性性，單單元長長度曲曲率不不變））（4）正裝裝迭代代法；；（最最小二二乘法法縮小小假定定與合合理狀狀態(tài)差差距））三、結結構計計算2、靜力力計算算-施工階階段索索力計計算三、結結構計計算2、靜力力計算算-施工階階段索索力計計算三、結結構計計算2、靜力力計算算-施工階階段計計算三、結結構計計算2、靜力力計算算-施工階階段計計算三、結結構計計算3、拉索索特性性—索垂度度效應應三、結結構計計算3、拉索索特性性—索垂度度效應應三、結結構計計算3、拉索索特性性—索垂度度效應應三、結結構計計算3、拉索索特性性—索垂度度效應應三、結結構計計算4、拉索索兩端端傾角角的修修正三、結結構計計算5、斜拉拉橋活活載計計算原因：：1、活載載所占占內力力相比比恒載載內力力小；；2、活載載作用用時拉拉索已已經(jīng)有有較大大的拉拉力，，斜拉拉索的的非線線性小小。三、結結構計計算6、結構構穩(wěn)定定計算算三、結結構計計算7、結構構局部部計算算在進行行完整整體計計算完完成后后，還還需要要對一一些結結構和和受力力復雜雜的局部構構件進進行詳詳細分分析，，確保保局部部受力力安全全。（1）主塔塔拉索索錨固固區(qū)（（2）主梁梁拉索索錨固固區(qū)（3）塔、、墩、、梁固固結部部位（（4）寬箱箱梁的的翼緣緣部位位（剪剪力滯滯影響響）三、結結構計計算7、結構構局部部計算算—索塔錨錨固區(qū)區(qū)三、結結構計計算7、結構構局部部計算算—索塔錨錨固區(qū)區(qū)三、結結構計計算7、結構構局部部計算算—索塔錨錨固區(qū)區(qū)四、實例介介紹1、江六高速速京杭運河河特大橋四、實例介介紹1、江六高速速京杭運河河特大橋京杭大運河河蘇北段是是江蘇省最最重要的干干線航道之之一,航線交通十十分繁忙，，平均每分分鐘就有3艘船舶通過過?，F(xiàn)為II級航道(110××7m)，橋位處東東側(左側)設置了待閘閘錨地，兩兩駁岸之間間距離為180m。待閘錨地四、實例介介紹1、江六高速速京杭運河河特大橋主橋橋型為為雙塔雙索索面混凝土土斜拉橋，，孔跨布置置108m+248m+108m。主橋支承承體系采用用半漂體系系。主塔：為H型混凝土框框架結構主梁：預應應力砼邊主主梁結構；；斜拉索：鍍鍍鋅平行鋼鋼絲。四、實例介