小跨度吊橋設(shè)計（懸索橋設(shè)計）

目錄

第一章緒論............................................................1

1.1懸索橋的分類、構(gòu)造及主要特點.....................................1

1.1.1分類..........................................................1

1.1.2主要構(gòu)造......................................................1

1.2懸索橋的發(fā)展概況.................................................3

1.3懸索橋的計算理論簡介.............................................4

1.4本文的主要工作...................................................5

第二章懸索橋結(jié)構(gòu)設(shè)計.................................................6

2.1設(shè)計方案比選.....................................................6

2.2橋面系計算.......................................................6

2.2.1橋面系構(gòu)造....................................................6

2.2.2橋面系縱、橫梁內(nèi)力計算.......................................7

2.3主索和邊索的計算................................................20

2.3.1基本參數(shù).....................................................20

2.3.2主索內(nèi)力計算................................................20

2.3.3邊索內(nèi)力計算................................................22

2.3.4索的強度驗算................................................22

2.4撓度驗算........................................................22

2.4.1主索因溫度及荷載作用下的撓度計算............................22

2.4.2邊索因溫度及荷載作用下引起主索跨中撓度的計算................25

2.4.3最不利情況下跨中失高變化值的計算............................27

2.5抗風索的計算....................................................27

2.5.1抗風索布置...................................................27

2.5.2抗風索的設(shè)計................................................28

2.5.3抗風索錨碇的設(shè)計............................................30

2.6吊桿設(shè)計........................................................32

2.6.1吊桿形式和各部尺寸..........................................32

2.6.2吊桿承受的荷載內(nèi)力..........................................32

2.6.3吊桿及連接件設(shè)計............................................33

2.7索夾設(shè)計........................................................34

2.7.1索夾尺寸....................................................34

2.7.2U形環(huán)強度驗算...............................................34

2.7.3索夾凈截面強度驗算..........................................34

2.8橋塔設(shè)計........................................................35

2.8.1橋塔及基本尺寸..............................................35

2.8.2橋塔計算....................................................35

2.8.3橋塔基底應力檢算............................................51

2.9錨碇設(shè)計橋塔基底應力檢算........................................51

第三章設(shè)計總結(jié)......................................................55

參考文獻..............................................................56

致謝..................................................................57

附錄1.................................................................................................................................58

附錄2.................................................................................................................................87

摘要

本設(shè)計為公路(13m+68m+13m)三跨柔性懸索橋，主跨68m,邊跨對稱13m。

橋面系為鋼結(jié)構(gòu)，橋塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。懸索橋很早以前就有了，到了近

代發(fā)展速度十分迅猛，在現(xiàn)代橋梁工程實踐中開始廣泛應用，其特點是受力

性能好、跨越能力大、輕型美觀、抗震性能好。是跨越大江大河、海峽港灣

等交通障礙的首選橋型。

本設(shè)計以懸索橋設(shè)計基本理論和靜動力分析為理論基礎(chǔ)，以成功修建的

懸索橋為例，根據(jù)橋梁的位置、布置形式，擬定橋梁的跨度、矢高、吊桿間

距、錨索傾角、橋塔高度和截面、塔基形式、錨碇構(gòu)造等，說明選擇相關(guān)參

數(shù)的過程、依據(jù)、和考慮的主要因素，然后進行橋面系、主索邊索、吊桿、

索夾、抗風索、橋塔、錨碇等具體尺寸設(shè)計、配筋和驗算。

橋面系采用工字鋼橫縱梁布置，主索用7X19鋼絲繩，橋塔用C20鋼筋

混凝土，本橋相對懸索橋跨度較小，設(shè)計考慮恒載、風荷載和溫度荷載，活

載為汽TO和人行荷載，不考慮地震荷載。

由于懸索橋是超靜定結(jié)構(gòu)，計算較為煩瑣，故在該設(shè)計中，結(jié)構(gòu)單元劃

分和內(nèi)力計算采用專業(yè)設(shè)計軟件ansys進行，計算方法為有限元法，使設(shè)計工

作量大大的簡化，內(nèi)力求出后，根據(jù)橋梁規(guī)范進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力組合。最后，按

容許應力法和極限狀態(tài)法來驗算主要截面，以判定設(shè)計的合理性。

關(guān)鍵詞：懸索橋，橋面系，主索，橋塔，錨碇

THEDESIGNOFSHOT-SPANSUSPENSIONBRIDGE

ABSTRACT

Thesubjectofthisthesisisthedesignofasuspensionbridge,whichthe

arrangementis13m+68m+13m.Thedecksystemismadeofsteelandthetoweris

composedconcrete.Suspensionbrideswithalonghistoryaredevelopingrapidly

recently.Inthefamilyofbridge,thesuspensionbridgesarewidelyappliedin

practical.Fortheirmeritoflightdistinguishedcapabilityofspan,andaesthetic

shape.Itistheverybestkindbridgetoacrosswiderive,straitandgulf.

Thesubjectisperformedinaccordingwiththebasictheoryofsuspension

bridgedynamicandstationaryanalysistheory.Thespan,maincablestowerand

anchoragesaredesignedinlinewiththearrangementofspan.Thewaychoosethe

parametersanddecisiveelementsareillustrated.Thereafter,thesizesofdeck

system,maincables,endlink,cablebands,stormsystemandanchoragesare

designed.

Asahighlyredundantsystem,itisinevitablybringsusmuchdifficultinthe

analysisoftheinternalforcesbyhand.Thecomputerprogram,whichnamed

Ansysareusedincourseofcalculationinordertosimplythework.Whenthe

internalstressiscarriedout,thearrangementofinternalstressisimplementedin

lightofbridgespecification.Aftercheckingtheitemsrequiredinthecodeforthe

across-sections,wecanknowthefeasibilityofthedesign.

Keyword:suspensionbridge，decksystem,maincables，pylonsanchorages

第一章緒論,。

1.1懸索橋的分類、構(gòu)造及主要特點

1.1.1分類

懸索橋按有無加勁梁可分為無加勁梁和有加勁梁懸索橋兩種?，F(xiàn)代大跨度懸索橋都是

有加勁梁的，根據(jù)已建和在建大跨度懸索橋的結(jié)構(gòu)形式，懸索橋有以下幾種：

1.1.1.1美國式懸索橋

其基本特征式采用豎直吊索，并用鋼桁架作為加勁梁。這種形式的懸索橋絕大部分為

三跨地錨式。加勁梁是不連續(xù)的，在主塔處有伸縮縫，橋面為鋼筋混凝土橋面，主塔為鋼

結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是可以通過增加桁架高度來保證橋梁有足夠的剛度，且便于實現(xiàn)雙層通車。

1.1.1.2英式懸索橋

60年代英國提出了新型的懸索橋，突破了懸索橋的傳統(tǒng)形式。英國式懸索橋的基本特

征是采用呈三角形的斜吊索和高度較小的流線型扁平翼狀鋼箱梁作為加勁梁。除此之外，

這種形式的懸索橋采用連續(xù)的鋼箱梁作為加勁梁，橋塔處設(shè)有伸縮縫，用混凝土橋塔代替

鋼橋塔。有的還將主纜與加勁梁在主跨中點處固結(jié)。英式懸索橋的優(yōu)點是鋼箱加勁梁可減

輕恒載，因而減小了主纜的截面，降低了用鋼量總造價。

1.1.1.3日式懸索橋

日本的懸索橋出現(xiàn)在20世紀70年代以后，國際上懸索橋的技術(shù)發(fā)展已日臻完善，日

本結(jié)合自己的國情，吸收了世界上先進的技術(shù)，形成了日式流派，其主要特征是：主纜一

律采用預制束股法架設(shè)成纜。加勁梁主要沿襲美式鋼桁梁形式，少數(shù)公路橋也開始采用英

式流線形箱梁結(jié)構(gòu)。吊索沿用美式豎向4股騎掛式鋼絲繩。橋塔采用鋼結(jié)構(gòu)，主要采用焊

接，少數(shù)用栓接。鞍座采用鑄焊混合式，主纜采用預應力錨固系統(tǒng)。

1.1.1.4混合式懸索橋

其特點是采用豎直吊索和流線型鋼箱梁作為加勁梁?；旌鲜綉宜鳂虻某霈F(xiàn)，顯示了鋼

箱加勁梁的優(yōu)越性，同時避免了采用有爭議的斜吊索。

1.1.2主要構(gòu)造

現(xiàn)代懸索橋通常有橋塔、錨碇、主纜、吊索、加勁梁及鞍座等主要部分組成。

1.1.2.1橋塔

橋塔是支撐主纜的重要構(gòu)件。懸索橋的活載和恒載（包括橋面、加勁梁、吊索、主纜

及其附屬構(gòu)件，如鞍座和索夾等的重量）以及加勁梁主承在塔身上的反力，都將通過橋塔

傳遞到下部分的塔墩和基礎(chǔ)。橋塔采用鋼結(jié)構(gòu)，隨著預應力混凝土和爬模技術(shù)的發(fā)展，造

價經(jīng)濟的混凝土橋塔將有發(fā)展的趨勢。

1.1.2.2錨碇

錨碇是主纜的錨固體。錨碇將主纜的拉力傳遞給地基基礎(chǔ)。通常采用的有重力式錨碇

和隧洞式錨碇。重力式錨碇依靠巨大自重來抵抗主纜的垂直分力，水平分力則由錨碇與地

基間的摩擦力或嵌固力來抵抗。隧洞式錨碇則是將主纜中的拉力直接傳遞給周圍的基巖。

1.1.2.3主纜

主纜是懸索橋的主要承重構(gòu)件。除承受自身恒載外，主纜本身又通過索夾和吊索承受

活載和加勁梁（包括橋面）的恒載。除此之外，主纜還承擔一部分橫向風載，并將它直接傳

遞到橋塔頂部。主纜有鋼絲繩和平行線鋼纜等，由于平行線鋼纜彈性模量高，空隙率低抗

銹性能好，因此大跨度懸索橋的主纜都采用這種形式?，F(xiàn)代懸索橋的主纜多采用直徑5mm

的高強度鍍鋅鋼絲組成，設(shè)計中一般將主纜設(shè)計成二次拋物線的形狀。

1.1.2.4吊索

吊索也稱吊桿。是將活載和加勁梁的恒載傳遞到主纜的構(gòu)件。吊索的布置形式有垂直

式和傾斜式等。其上端與索夾相連，下端與加勁梁連接。吊索宜用有繩蕊的鋼絲繩制作，

其組成可以是一根、二根或四根一組。

1.1.2.5加勁梁

加勁梁的主要功能是提供橋面和防止橋面發(fā)生過大的撓曲變形和扭曲變形。加勁梁是

承受風荷載和其他橫向水平力的主要構(gòu)件，長大懸索橋的加勁梁均為鋼結(jié)構(gòu)，一般采用桁

架梁形式和箱梁形式。目前看來預應力混凝土加勁梁僅適用于跨徑500m以下的懸索橋。

在長大懸索橋設(shè)計中，加勁梁寬度與主跨徑的比例，即寬跨比將是一個涉及風動穩(wěn)定的突

出問題。由于板梁作加勁梁抗風穩(wěn)定性很差，因此現(xiàn)在已不再用板梁作為長大懸索橋加勁

梁了。

1.1.2.6鞍座

鞍座是支承主纜的重要構(gòu)件，通過它可以使主纜中的拉力以垂直力和不平衡水平力的

方式均勻地傳到塔頂式錨碇的支架處。鞍座可以分為塔頂鞍座，設(shè)置在橋塔頂部，將主纜

荷載傳到塔上；錨固鞍座（亦稱擴展鞍座）設(shè)置在錨碇的支架處，主要目的是改變主纜索的

方向，把主纜的鋼絲繩股在水平及豎直方向分散開來，并把它們引入各自錨固位置，為了

減少塔頂鞍座處鋼絲的彎曲次應力，塔頂鞍座彎曲半徑一般為主纜主徑的8-12倍；而擴展

鞍座必須按照鋼絲繩股的水平曲率半徑的百倍以上來確定鞍座的形狀。

1.2懸索橋的發(fā)展概況

1.2.1中國懸索橋的發(fā)展歷程

中國近代懸索橋的發(fā)展。1938年，湖南一座公路懸索橋建成，該橋可通行10噸汽車,

隨后又有一批懸索橋建成通車。新中國成立后，共建成70多座懸索橋，但其結(jié)構(gòu)形式都

比較簡潔，跨徑不太大，工程規(guī)模較小。進入20世紀90年代，中國現(xiàn)代懸索橋的建設(shè)揭

開了新的歷史篇章，修建了一批結(jié)構(gòu)復雜，造型美觀的大跨懸索橋。可以預見，隨著我國

橋梁科研、設(shè)計、施工隊伍科技水平的不斷提高，跨越中國遼闊大地上的江河湖泊、海峽

港灣的懸索橋會修建得更多更美。

1.2.2歐洲懸索橋的發(fā)展歷程

20世紀以前歐洲的懸索橋。國外懸索橋的修建歷史較中國晚了1000多年，據(jù)文獻史

料記載，1734年薩克森的軍隊遠征但澤，途徑奧得河時，修建了西方第一座臨時性鐵索橋。

1741年，英國建成一座鐵鏈懸索橋，跨度21.34m,使用了61年，毀壞于1802年。

20世紀的歐洲懸索橋：歐洲懸索橋的建設(shè)繼續(xù)發(fā)展并有所創(chuàng)新。法國于1959年建成

了主跨為680m的堤卡維爾懸索橋是發(fā)展中的一個新的里程碑。該橋的創(chuàng)新特點體現(xiàn)在第

一次采用了扁平纖細，截面具有良好的抗風性能的全焊流線型鋼箱梁，打破了鋼桁架加勁

梁一統(tǒng)天下的局面，另外，該橋還采用了斜吊索以提高橋梁的抗風阻尼。

歐洲現(xiàn)代大跨度懸索橋的修建確定了混凝土橋塔，扁平流線型全焊加勁鋼箱梁懸索橋

的優(yōu)勢。且此桁架式加勁梁節(jié)省工程投資費用10%左右。因此歐洲大部分懸索橋為英國人

設(shè)計，所以形成了英國懸索橋風格。

1.2.3美洲懸索橋的發(fā)展歷程

美洲20世紀前的懸索橋。李約瑟認為是由中國人傳入美洲的。20世紀美國的懸索橋,

20世紀中葉，美國大城市的興起，促進了大跨橋梁建設(shè)的發(fā)展，至今美國仍是世界上擁有

懸索橋最多的國家。在科研、設(shè)計和施工技術(shù)上形成優(yōu)勢，是懸索橋成為唯一超過千米的

成熟橋型，并形成美國流派的懸索橋風格。

1.2.4日本懸索橋的建設(shè)

日本近代懸索橋發(fā)展勢頭迅猛，后來居上，日本的懸索橋，大部分為鋼塔和鋼桁加勁

梁，并且大多為公鐵兩用懸索橋。

綜上所述，國內(nèi)外懸索橋的建設(shè)一次次刷新了橋梁的跨徑記錄，并將在21世紀橋梁

的建設(shè)中，繼續(xù)顯示出特大跨懸索橋的勃勃生機。

1.3懸索橋的計算理論簡介

1.3.1傳統(tǒng)的“彈性理論”簡介

大纜支點位于塔頂，越過塔頂后，大纜兩端在地面附近進入錨碇。在主跨范圍內(nèi)，其

加勁梁的跨度是在主跨之內(nèi)，用許多豎向設(shè)置的吊索將纜和加勁梁連接起來。在纜的

邊跨范圍，可設(shè)置若干個小跨度，因其在結(jié)構(gòu)上同所說的懸索橋無關(guān)，這里不再分析。

彈性理論是懸索橋最早的計算理論，它使用超靜定結(jié)構(gòu)計算方法，將懸索橋的結(jié)構(gòu)看

作主纜與加勁梁的結(jié)合體，在計算中只考慮由荷載產(chǎn)生的新的構(gòu)件之間的平衡，其特點是

恒載與活載的內(nèi)力計算方法沒有差別，也就是在計算活載內(nèi)力時沒有計入恒載產(chǎn)生的初始

內(nèi)力，此理論已經(jīng)對懸索橋的整體剛度作出貢獻。此理論是建立在不考慮荷載的產(chǎn)生會影

響內(nèi)力大小與方向的基礎(chǔ)之上。因此，彈性理論是基于變形非常微小而可以忽略的計算假

設(shè)，只能滿足早期跨度較小且加勁梁剛度相對較大的懸索橋的使用。

1.3.2撓度理論

撓度理論認為主纜在恒載作用下取得平衡時的幾何形狀（二次拋物線）將因活載的作

用而發(fā)生改變。主纜因活載作用而增加的拉力所引起的伸長量也應當在計算中加以考慮。

用撓度理論計算所得內(nèi)力比用彈性理論要小得多，根據(jù)懸索橋跨度大小，加勁梁的剛度大

小，以及活載影響與恒載影響的比例，一般撓度理論的內(nèi)力計算值比彈性理論減少

1/2-1/10,因此，采用撓度理論來設(shè)計大跨懸索橋可比彈性理論大大節(jié)約材料。這也是相

當長的一段時期內(nèi)撓度理論在大跨度懸索橋設(shè)計計算中一直起主導作用的原因。

1.3.3有限位移理論

當現(xiàn)代懸索橋的跨徑進一步增大時，加勁梁的剛度不斷相對減小。當加勁梁的高跨比

不小于1/300時，采用線性撓度理論分析懸索橋產(chǎn)生的誤差將不容忽視，為此，有限位移

理論開始應用于現(xiàn)代懸索橋的結(jié)構(gòu)分析中，基于矩陣位移法的有限元技術(shù)更能適應解決復

雜結(jié)構(gòu)的受力分析。一些有代表性的研究成果逐漸完善和發(fā)展了有限位移理論，應用有限

位移理論的矩陣法可以綜合考慮體系節(jié)點位移影響和軸力效應，把懸索橋結(jié)構(gòu)分析方法統(tǒng)

一到一般非線性有限元中，是目前大跨懸索橋分析計算中普遍采用的方法。

1.4本文主要工作

本文主要設(shè)計13m+68m+l3m三跨柔性懸索橋，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計包括橋面系、橫梁、縱

梁、主索、邊索、吊桿等。下部結(jié)構(gòu)設(shè)計包括索塔、基礎(chǔ)、錨碇。在下面幾章詳細介紹和

計算各部結(jié)構(gòu)。

第二章懸索結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1設(shè)計方案比選

布置形式三跨(13m+68m+13m)

失高7.158m

垂跨比

/=_L

I9.5

吊桿間距3.5m

2.2橋面系的計算

2.2.1橋面系構(gòu)造

橋面系采用I字鋼橫梁，I字鋼縱梁上加鋼板組成

橫梁間距3.5m采用136b

縱梁間距0.35m采用114

橋面鋼板厚0.01m上加0.06m瀝青碎鋪裝

縱梁共12根114鋼，衡梁全橋共18根136b鋼

欄桿和緣石共寬0.4m

縱梁跨徑為3.5m的多跨連續(xù)梁

橫梁跨徑為4.9m的簡支梁

470

37,59X3537.5

490

520

圖2-1橋面橫截面布置

2.2.2橋面系縱、橫梁內(nèi)力計算

假定鋼橋面板寬為4.9m的簡支無限長板，縱橫梁構(gòu)造如圖2-2采用《鋼橋》

Pelikan-Esslinger法計算。即第一階段把縱梁作為橫梁剛性支承的多跨連續(xù)梁，第二階段考

慮橫梁的彈性變形對多跨連續(xù)縱梁內(nèi)力進行修正。

2.2.2橋面系縱、橫梁內(nèi)力計算

2.2.2.1截面幾何特征值的計算

(1)第一階段計算

①第一階段計算時縱梁有效寬度

考慮到車輪承受處橋面板要與縱肋共同工作，應計算縱肋的有效寬度，而縱肋的有效

寬度與縱肋間距和縱肋的有效跨徑有關(guān)，也就是在計算有效寬度前應確定縱肋有效跨徑。

縱肋的有效跨徑t,在第一階段中，認為縱肋是支承在橫肋上的剛性支承連續(xù)梁，這樣假

設(shè)的情況下的有效跨徑可取彎矩部分的平均長度，其值一般為0.7倍的縱肋跨長即

=0.7/

又縱肋跨徑，=3.5m(橫肋間距)，r=0.7x3.5=2.45m,汽車TO級的后輪荷載著地寬

度2g=0.5m,根據(jù)絲=&■=1.428在《鋼橋》圖1.32(b)

a0.35

圖2-2縱、橫梁布置

曲線上查得

*

4=（均。=1.7x0.35=0.595m

a

又由

0.595

血0.243

2.45

查《鋼橋》圖1.33得

粵=0.91；旬=（2）4=09lx0.595=0.54m

?o?o

由此可求出圖l-4a所示相應與第一階段的縱梁截面幾何特征值

②第二階段計算時縱梁有效寬度

在計算第二階段橫肋變形影響時，縱肋有效跨徑往往很大，故可近似采用乙=8；縱

肋有效間距近似等于縱肋間距，

a=a=0.35m

查《鋼橋》圖1.33得

4=1.099

a

得縱肋在計算第二階段時有效寬度為

a0=&a*=1.099x0.35=0.385m

a

由上面的有效寬度，可求出圖2-3b所示相應于第二階段縱梁的截面幾何特征值

③橫梁橋面鋼板有效寬度

54.145

圖2-3a第一階段截面幾何特征

38.5

圖2-3b第二階段截面幾何特征

圖2-3c工字鋼工36b截面

按縱橫梁重疊的構(gòu)造處理(圖2-2),橫梁翼緣有效寬度為I字鋼的翼緣寬，其截面幾何

特征值列于圖(2-3c)。用于第二階段計算中的相關(guān)剛度系數(shù)可根據(jù)《鋼橋》公式(1.1136)

計算得

b&J縱4904x1491.224

y-------------=--------------------------------

a//3橫35X3503X97.4X16530

5.765xlQl0x1491.224

-35x4.288xl07x97.4xl6530

=0.0356

2.2.2.2第一階段的計算

(1)作用于縱梁上的荷載計算

作用于縱梁上的活載：

汽-10加重車作用下，沖擊系數(shù)〃=0.3

前輪

p=_xl.3=32.5kN

2

空="=0.7143

a0.35

從《鋼橋》圖1.32查得

&=0.94x32.5kN=30.55kN

后輪

P=—xl.3=65kN

2

絲=9=1.4286

a0.35

從《鋼橋》圖1.32查得,

4=0.72x65=46.8kN

作用于縱梁上的恒載:

縱梁單位長度重力：

g,=0.169kN/m

[見《公路橋涵設(shè)計手冊一基本資料》上冊(人民交通出版社，1976)表2—99]

鋼板單位長度重力：

g2=0.54xO.Olx78.5=0.4239kN/m

截面幾何特性按有效寬度計算，重力同樣按有效板寬度0.54m計算

瀝青鋪裝

g3=0.35x0.06x23=0.483kN/m

總重力

Eg=gi+g2+g3=S169+0.4239+0.483=1.0759kN/m

(2)縱梁跨中彎矩計算

如圖2-4布置活載，縱梁跨中彎矩根據(jù)《鋼橋》公式(1.39d)計算

c=10cmt=350cm

400

175225

350350350350

圖2-4荷載布置圖

M儼=A0f01708—0.259+0.105好

=46.8x3.50.1708-0.25(—+0.1057f也］

L350J<350；

=26.82kNm

同樣的根據(jù)《鋼橋》公式(1.39c)計算機=0y=225cm

為《一0.2679)'”-0.183^^+0.317^、

M前輪

m?MR

2

=30.55x3.5-0.183(g+0.317gj-0.134產(chǎn)］

(350J

=-2.377756kN-m=-2.38kN-m

式中：y一—荷載作用點與支點的距離

m一一是加載節(jié)點編號中數(shù)值較小的那個編號

活載作用下縱梁跨中彎矩：

mp=26.82-2.38=24.44kN-m

恒載作用下縱梁跨中彎矩:

=0.549kN-m

mg2424

(3)縱梁支點彎矩計算

縱梁支點。的彎矩，按荷載最不利布置，如圖2-5對稱。點布置。根據(jù)《鋼橋》公式

(1.38a)計算支點o的彎矩(y=150cmr=350cm)

400

2001200

350350350350

=—13.765kN-m

同樣根據(jù)《鋼橋》公式(1.38b)計算)>=200cm片350cm

4/(—0.2679y-0.5^、

MJ"輪+0.86

/

200200、

30.55x3.5(-0.26791-0.5+0.866x

350350

=2.041kNm

活載作用下縱梁支點彎矩

Mop=—13.765+2.041=-11.724kN-m

恒載作用下縱梁支點彎矩

1.0759x3.52

町=-1.0983kN-m

1212

(4)橫梁內(nèi)力計算

將后輪布置在所計算橫梁處，如圖2-6得橫梁最大反力，按《鋼橋》公式(1.40b)計算

前輪對所計算橫梁反力Cx=50cmZ=350cm)

400

490

圖2-6荷載布置圖

4=娛輪+p前輪-0.803?力+13923^)-0.5885(g(-0.2679)?-1

=62.136kN

橫梁跨中彎矩

活載作用下梁跨中彎矩，按荷載對稱布置最為不利如圖2-6

Mv=4.萬-&x0.9=62.136-0.9j=96.32kN-m

橫載作用下梁跨中彎矩/=4.9m

I字鋼橫梁單位長度重力=0.656kN/m（據(jù)《公路橋涵設(shè)計手冊-基本資料》下冊）

表20-10查得

橋面鋪裝單位長度重力

4.4x3.5x0.06x23

§2=4.337kN/m

4.9

鋼橋面板單位長度重力

4.4x3.5x0.01x78.5

g3=2.467kN/m

4.9

縱梁單位長度重力（橫橋共12根）

0.169x3.5x12

^4==1.449kN/m

4.9

Zg=gi+gz+g3+g4=0.656+4.337+2.467+1.449=8.909kN/m

gl28.909x4.92

—=--------------=26.7kN-m

此88

2.2.2.3第二階段的計算（考慮橫梁的彈性變形的修正）

根據(jù)前面求得的相關(guān)剛度系數(shù)y=0.0356,從《鋼橋》圖1.58-圖1.60求出等跨彈性

支承上的無限長連續(xù)梁的跨中彎矩支點彎矩和支點反力影響線縱距疝，疝，瓦等值列

于表2-1o

表27r/m,么，/

支點編號01234

0.022-0.02100.0010.001

加〃0.083-0.040-0.0030.0010

瓦0.7280.160-0.0390

(1)縱梁彎矩修正值計算

首先假定橫梁為剛性支承，按圖2-4和圖2-5布載情況，各支點反力根據(jù)《鋼橋》

公式(1.40)進行計算。

當荷載作用在所求支點節(jié)間時

當荷載作用在其他節(jié)間時

-=(-0.2679)"i-0.8038仔)+1.3923(1)-0.5885g

縱梁跨中彎矩修正值：

按圖2-4荷載作用于節(jié)間荷載中時，各支點反力值(列于表2-2)計算縱梁跨中彎矩修正

值。

計算橫梁撓曲影響時，為了求出作用于縱梁上的計算荷載，應把作用于橋面的荷載按

富里葉級系數(shù)展開正弦分布荷載(取”=1)

表2-2圖2-4荷載位置的支點反力

支點m0123456

后輪0.6005-0.12740.03413-0.009140.00245-0.0006560.0002

K,“

前輪0.410160.7744-0.136290.036512-0.009780.002620007

r

合計1.010660.674-0.102160.0274-0.007330.0019640005

支占m0123456

后輪0.6005-0.12740.03413-0.009140.00245-0.0006560.0002

前輪-0.097680.026169-0.007010.00188-0.00050.00010

rD

合計0.50282-0.101230.02712-0.007260.00195-0.000560.0002

只有一輛車時，按《鋼橋》公式(1.34)計算

仇x47rZ.7ry(7rZ\

—=—cos——sin——l+cos——(2-0)

8。兀bb<h)

將Z=90cmy-25cm/?=490cm代入(2-0)式得

4x90.7rx251"90

%-cos------sin------I+cos------

%7t490490490

=-[0.838088104xO.l59599895x(l+0.838088104)]

71

=0.313098261

縱梁跨中彎矩修正值按《鋼橋》公式(1.116a)計算(見表2-3)

〃

表2-3yKi%

乙pt-的計算

支點m0123456

K/P1.010660.647-0.102160.0274-0.007330.001964-0.0005

為〃0.022-0.02100.0010.00100

(K,”/尸)以〃)0.0222-0.013600.00002700000700

支點m0123456

K〃JP0.50282-0.101230.02712-0.007260.00195-0.000560.0002

nm/t0.022-0.02100.0010.00100

(&,/P)?加〃)0.01110.0021250-7.26E-61.95E-600

Z與?巡=0.02183969

Pt

〃_65

2o2?=(X5=130kN/m

訓,“

=130x3.5x0.35x0.31309826lx0.02183969

=1.08895kNm

縱梁支點彎矩修正值

縱梁支點彎矩修正值同跨中彎矩修正值一樣計算。首先按圖1-6對稱于所求支點布載,

然后求出各支點反力。計算公式同樣采用《鋼橋》公式(1.40)計算，現(xiàn)將結(jié)果列于表2-4

表2-4圖2-5荷載位置的支點反力

支點m01234567

后輪.5067-11449.0306700822.002201-5.9E-41.58E-4-4.2E-5

K

m前輪.5067.69078-13508.03618900969.00259700071.86E-4

p合計1.0134.57631044.02800075.00200005.0001

支點m123456

K后輪.690813508.03619009690025970007

前輪1145.0306700822.0022010000591.58E-4

P

合計.576310441.02800075.00200005

nn

上同前計算上=0.313098261

%%

縱梁支點彎矩修正，同樣按《鋼橋》公式(1.116a)計算(見表2-5)

表2-5￡底.生的計算

乙Pt

支點m0123456

K,“/P1.01340.5763-0.10440.028-0.00750.0020-0.005

么"0.083-0.040-0.0030.001000

4區(qū)、

0.08411-0.023050.0003130.000028000

[P1J

支點m123456

K,"P0.5763-0.10440.028-0.00750.0020-0.005

加”-0.040-0.0030.001000

工武-0.023050.0003130.000028000

1P~

QlxgK,”么

叱=Qota

五乙7t

X幺苫=0.0386884

曳

必2j=（X5130kN/m

AMs=Q.ta^Y——

2（）Pt

=130X3.5X0.35x0.313098261x0.0386884

=1.929038kNm

(2)橫梁彎矩修正值的計算

橫梁彎矩修正值的計算，同樣按前面的假設(shè)，把縱梁看成剛性支承連續(xù)梁，求出布載

下各支點反力然后計算縱梁彎距修正值?，F(xiàn)按圖2-6情況求各支點反力(見表2-6)

表2-6圖2-6荷載位置的支點反力

支點m0123456

/后輪1.00000000

A

—前輪-0.0880.95870.13976-0.03670.0098-0.00260.0007

P合計0.9120.95870.13976-0.01670.0098-0.00260.0007

支點m0123456

/后輪0000000

—前輪0.024-0.0630.0017-0.000450.00012

P

'合計0.0024-0.0630.0017-0.000450.00012

用《鋼橋》公式1.120計算

為此需先計算出察，同樣按一輛車對稱布載時圖2-6進行計算，采用《鋼橋》公式

Do

1-3

Q8.nd7rZ.7ug.7ix

-[-x=—sin——cos——sin——sin——(2-1)

Q()7Tbbbh

式中：b---橫梁計算跨徑/?=4.9m

d——兩輪中心至橫梁支點距離，由于對稱布載d=2=2.45m

2

Z——車輪中心線2分之1Z=0.9m

X一一橫梁彎矩位置。跨中彎矩x=?=2.45m

2

代入(2-1)式計算得：

8.冗乃x0.9.乃x0.25.7t

—xsin—cos----------sin------------sin—

Go7C24.94.92

Q

=—X1X0.838088104x0.159599895

=0.340613919

K

然后根據(jù)表2-1和表2-6計算Z學見表2-7

表2-7￡jQ〃得計算

P

支點m01234

Km!p0.9120.95870.13976-0.03670.0098

區(qū)0.7280.160-0.03900

0.6639360.153392-0.00545100

p

支點m01234

K“JP0.024-0.0630.0017-0.000450.00012

以0.7280.160-0.03900

K——

--2o0.017472-0.01008-0.000066300

p

X—xe^=0.819

p

Q=—==130kN/m/?=4.9m

(}2g0.5

代入AM式計算

=130x(%]x0.340613919x(0.912-0.819)

=10.01800183

2.2.2.4彎矩和彎曲應力計算

(1)縱梁跨中彎矩

恒載彎矩