斜拉橋設(shè)計與計算總結(jié)

斜拉橋設(shè)計與計算賁慶國二O一二年九月主要內(nèi)容一、總體布置二、結(jié)構(gòu)設(shè)計（塔、梁、索）三、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shè)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(dǎo)致邊跨負反力及尾索過大的應(yīng)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2、主梁的支支承體系一、總體布布置3、斜拉索布布置一、總體布布置3、斜拉索布布置一、總體布布置3、斜拉索布布置一、總體布布置3、斜拉索布布置一、總體布布置3、斜拉索布布置一、總體布布置3、斜拉索布布置一、總體布布置3、斜拉索布布置一、總體布布置3、斜拉索布布置—索距的選擇擇一、總體布布置3、斜拉索布布置—索距的選擇擇一般中跨無無索區(qū)長度度即合攏段段長度一、總體布布置4、索塔的布布置—縱向一、總體布布置4、索塔的布布置—橫向一、總體布布置4、索塔的布布置—橫向一、總體布布置4、索塔的高高度一、總體布布置5、總體設(shè)計計流程主橋跨徑、、斷面布置置確定確定邊跨長長度塔高確定塔梁構(gòu)造確確定，主梁梁節(jié)段長度度，索塔拉拉索間距確確定成橋索力計計算施工階段、、運營階段段計算完成圖紙、、計算書主橋跨徑、、斷面布置置確定穩(wěn)定、動力力、抗風(fēng)、、局部等計計算二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、主梁二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、主梁-截面及梁高高密索體系，，主梁梁高高一般為主主跨的1/100~1/300,中小跨徑一一般1/100~1/150，橋梁較寬寬時，可能能是橫向?qū)拰挾瓤刂?。。二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、主梁二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、主梁-適用性二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、主梁—截面特點二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、主梁—截面特點二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、主梁—截面特點二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、主梁—截面特點二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、主梁—截面特點二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、主梁—截面特點二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計2、索塔二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計2、索塔二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計2、索塔-構(gòu)造尺寸二、結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計2、索塔-上塔柱錨固區(qū)二、結(jié)構(gòu)設(shè)計3、拉索—截面組成二、結(jié)構(gòu)設(shè)計3、拉索序號技術(shù)性能指標(biāo)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(jié)構(gòu)為整體粘結(jié)，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(nèi)制作）較長（現(xiàn)場張拉）8施工難度需大型起重設(shè)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(nèi)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(jié)構(gòu)設(shè)計3、拉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(jié)構(gòu)設(shè)計3、拉索—錨頭構(gòu)造二、結(jié)構(gòu)設(shè)計3、拉索-錨頭構(gòu)造二、結(jié)構(gòu)設(shè)計3、拉索-錨頭構(gòu)造二、結(jié)構(gòu)設(shè)計3、拉索-錨頭構(gòu)造二、結(jié)構(gòu)設(shè)計3、拉索-錨頭構(gòu)造二、結(jié)構(gòu)設(shè)計3、拉索-錨頭構(gòu)造二、結(jié)構(gòu)設(shè)計3、拉索-錨固形式三、結(jié)構(gòu)計算計算分類三、結(jié)構(gòu)計算計算分類三、結(jié)構(gòu)計算計算軟件1、整體靜力：橋橋梁博士、QJX、綜合程序，midas、TDV,SAP2000,ANSYS；2、局部分析：midas、ANSYS、Nastran,SAP2000等；3、抗震：midas、ANSYS、TDV、SAP2000等三、結(jié)構(gòu)計算1、靜力計算分析析三、結(jié)構(gòu)計算2、靜力計算方法法三、結(jié)構(gòu)計算2、靜力計算流程程（1）確定結(jié)構(gòu)的合合理成橋狀態(tài)，，確定成橋索力力；（2）根據(jù)成橋狀態(tài)態(tài)，確定各施工工階段索力；（3）進行運營階段段的計算分析；；三、結(jié)構(gòu)計算2、靜力計算-合理成橋狀態(tài)成橋狀態(tài)：與合合攏后的狀態(tài)不不同，運營10年的狀態(tài)；合理成橋狀態(tài)(塔直梁平)，主要確定原則則：（1)索力分布均勻，，除了0#1#索外，其余索力力逐漸遞增；（2）主梁彎矩接近近剛性支撐連續(xù)續(xù)梁的彎矩；（3）主塔彎矩盡可可能小，豎直，，合攏狀態(tài)向岸岸側(cè)預(yù)偏；三、結(jié)構(gòu)計算2、靜力計算-合理成橋狀態(tài)的的索力計算結(jié)構(gòu)體系為高次次超靜定，主梁梁和索塔的受力力狀態(tài)對索力變變化很敏感，因因此拉索索力的的確定是達到合合理成橋狀態(tài)的的關(guān)鍵，確定合合理成橋狀態(tài)的的索力的方法主主要有：（1）最小彎曲能量量法；（相比最最小彎矩法，經(jīng)經(jīng)濟性更好）（2）影響矩陣法；；（3）剛性支撐連續(xù)續(xù)梁法；（主要要適用于對稱結(jié)結(jié)構(gòu)）（4）最小彎矩法；；（5）用索最小量法法；三、結(jié)構(gòu)計算2、靜力計算-剛性支撐連續(xù)續(xù)梁法三、結(jié)構(gòu)計算算2、靜力計算-施工階段計算算由于施工過程程中，結(jié)構(gòu)體體系和荷載狀狀態(tài)的不斷變變化，結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力和線形不不斷變化，通通過優(yōu)化施工工階段索力，，使得結(jié)構(gòu)的的應(yīng)力及線形形能夠達到合合理成橋狀態(tài)態(tài)，該組施工工階段即為合合理施工狀態(tài)態(tài)，施工階段段索力仍是關(guān)關(guān)鍵，主要確確定方法：（1）倒拆法；（2）倒裝-正裝迭代法；；（倒拆法的的優(yōu)化）（3）無應(yīng)力狀態(tài)態(tài)控制法；（（結(jié)構(gòu)彈性，，單元長度曲曲率不變）（4）正裝迭代法法；（最小二二乘法縮小假假定與合理狀狀態(tài)差距）三、結(jié)構(gòu)計算算2、靜力計算-施工階段索力力計算三、結(jié)構(gòu)計算算2、靜力計算-施工階段索力力計算三、結(jié)構(gòu)計算算2、靜力計算-施工階段計算算三、結(jié)構(gòu)計算算2、靜力計算-施工階段計算算三、結(jié)構(gòu)計算算3、拉索特性—索垂度效應(yīng)三、結(jié)構(gòu)計算算3、拉索特性—索垂度效應(yīng)三、結(jié)構(gòu)計算算3、拉索特性—索垂度效應(yīng)三、結(jié)構(gòu)計算算3、拉索特性—索垂度效應(yīng)三、結(jié)構(gòu)計算算4、拉索兩端傾傾角的修正三、結(jié)構(gòu)計算算5、斜拉橋活載載計算原因：1、活載所占內(nèi)內(nèi)力相比恒載載內(nèi)力??；2、活載作用時時拉索已經(jīng)有有較大的拉力力，斜拉索的的非線性小。。三、結(jié)構(gòu)計算算6、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計計算三、結(jié)構(gòu)計算算7、結(jié)構(gòu)局部計計算在進行完整體體計算完成后后，還需要對對一些結(jié)構(gòu)和和受力復(fù)雜的的局部構(gòu)件進行行詳細分析，，確保局部受受力安全。（1）主塔拉索錨錨固區(qū)（（2）主梁拉索錨錨固區(qū)（3）塔、墩、梁梁固結(jié)部位（（4）寬箱梁的翼翼緣部位（剪剪力滯影響））三、結(jié)構(gòu)計算算7、結(jié)構(gòu)局部計計算—索塔錨固區(qū)三、結(jié)構(gòu)計算算7、結(jié)構(gòu)局部計計算—索塔錨固區(qū)三、結(jié)構(gòu)計算算7、結(jié)構(gòu)局部計計算—索塔錨固區(qū)四、實例介紹紹1、江六高速京京杭運河特大大橋四、實例介紹紹1、江六高速京京杭運河特大大橋京杭大運河蘇蘇北段是江蘇蘇省最重要的的干線航道之之一,航線交通十分分繁忙，平均均每分鐘就有有3艘船舶通過?！，F(xiàn)為II級航道(110×7m)，橋位處東側(cè)側(cè)(左側(cè))設(shè)置了待閘錨錨地，兩駁岸岸之間距離為為180m。待閘錨地四、實例介紹紹1、江六高速京京杭運河特大大橋主橋橋型為雙雙塔雙索面混混凝土斜拉橋橋，孔跨布置置108m+248m+108m。主橋支承體體系采用半漂漂體系。主塔：為H型混凝土框架架結(jié)構(gòu)主梁：預(yù)應(yīng)力力砼邊主梁結(jié)結(jié)構(gòu)；斜拉索：鍍鋅鋅平行鋼絲。。四、實例介紹紹1、江六高速京京杭運河特大大橋施工方案：主塔：支架法法+爬模法主梁：牽索掛掛藍懸澆+支架法斜拉索：兩端端冷鑄錨，塔塔內(nèi)張拉四、實例介紹紹1、江六高速京京杭運河特大大橋采用空間有限限元程序分別別進行整體計計算和局部計計算，主要計計算內(nèi)容如下下：主橋體系靜力力計算分析主塔橫向靜力力計算主塔錨固區(qū)預(yù)預(yù)應(yīng)力配索計計算主梁橫梁計算算主梁橋面板計計算主塔基礎(chǔ)計算全橋抗震、抗風(fēng)、、穩(wěn)定性計算邊墩及輔助墩計算算結(jié)構(gòu)計算四、實例介紹1、江六高速京杭