小跨度吊橋設(shè)計(jì)（懸索橋設(shè)計(jì)）

目錄

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

1.1懸索橋的分類、構(gòu)造及主要特點(diǎn).....................................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(jì)算理論簡(jiǎn)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(jì).................................................6

2.1設(shè)計(jì)方案比選.....................................................6

2.2橋面系計(jì)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(jì)算.......................................7

2.3主索和邊索的計(jì)算................................................20

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

2.3.2主索內(nèi)力計(jì)算................................................20

2.3.3邊索內(nèi)力計(jì)算................................................22

2.3.4索的強(qiáng)度驗(yàn)算................................................22

2.4撓度驗(yàn)算........................................................22

2.4.1主索因溫度及荷載作用下的撓度計(jì)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(jì)算................25

2.4.3最不利情況下跨中失高變化值的計(jì)算............................27

2.5抗風(fēng)索的計(jì)算....................................................27

2.5.1抗風(fēng)索布置...................................................27

2.5.2抗風(fēng)索的設(shè)計(jì)................................................28

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

2.6吊桿設(shè)計(jì)........................................................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(jì)............................................33

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

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

2.7.2U形環(huán)強(qiáng)度驗(yàn)算...............................................34

2.7.3索夾凈截面強(qiáng)度驗(yàn)算..........................................34

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

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

2.8.2橋塔計(jì)算....................................................35

2.8.3橋塔基底應(yīng)力檢算............................................51

2.9錨碇設(shè)計(jì)橋塔基底應(yīng)力檢算........................................51

第三章設(shè)計(jì)總結(jié)......................................................55

參考文獻(xiàn)..............................................................56

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

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

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

摘要

本設(shè)計(jì)為公路(13m+68m+13m)三跨柔性懸索橋，主跨68m,邊跨對(duì)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(shí)踐中開(kāi)始廣泛應(yīng)用，其特點(diǎn)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(jì)以懸索橋設(shè)計(jì)基本理論和靜動(dòng)力分析為理論基礎(chǔ)，以成功修建的

懸索橋?yàn)槔?，根?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(shuō)明選擇相關(guān)參

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

索夾、抗風(fēng)索、橋塔、錨碇等具體尺寸設(shè)計(jì)、配筋和驗(yàn)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(duì)懸索橋跨度較小，設(shè)計(jì)考慮恒載、風(fēng)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(jì)算較為煩瑣，故在該設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)?/p>

分和內(nèi)力計(jì)算采用專業(yè)設(shè)計(jì)軟件ansys進(jìn)行，計(jì)算方法為有限元法，使設(shè)計(jì)工

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

容許應(yīng)力法和極限狀態(tài)法來(lái)驗(yàn)算主要截面，以判定設(shè)計(jì)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(diǎn)

1.1.1分類

懸索橋按有無(wú)加勁梁可分為無(wú)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(guó)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(diǎn)是可以通過(guò)增加桁架高度來(lái)保證橋梁有足夠的剛度，且便于實(shí)現(xiàn)雙層通車。

1.1.1.2英式懸索橋

60年代英國(guó)提出了新型的懸索橋，突破了懸索橋的傳統(tǒng)形式。英國(guó)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(diǎn)處固結(jié)。英式懸索橋的優(yōu)點(diǎn)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(jià)。

1.1.1.3日式懸索橋

日本的懸索橋出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代以后，國(guó)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(guó)情，吸收了世界上先進(jìn)的技術(shù)，形成了日式流派，其主要特征是：主纜一

律采用預(yù)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(kāi)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(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)。

1.1.1.4混合式懸索橋

其特點(diǎn)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(shí)避免了采用有爭(zhēng)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(guò)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(yù)應(yīng)力混凝土和爬模技術(shù)的發(fā)展，造

價(jià)經(jīng)濟(jì)的混凝土橋塔將有發(fā)展的趨勢(shì)。

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(lái)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(lái)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(guò)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(dān)一部分橫向風(fēng)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(qiáng)度鍍鋅鋼絲組成，設(shè)計(jì)中一般將主纜設(shè)計(jì)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(guò)大的撓曲變形和扭曲變形。加勁梁是

承受風(fēng)荷載和其他橫向水平力的主要構(gòu)件，長(zhǎng)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(lái)預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁僅適用于跨徑500m以下的懸索橋。

在長(zhǎng)大懸索橋設(shè)計(jì)中，加勁梁寬度與主跨徑的比例，即寬跨比將是一個(gè)涉及風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定的突

出問(wèn)題。由于板梁作加勁梁抗風(fēng)穩(wěn)定性很差，因此現(xiàn)在已不再用板梁作為長(zhǎng)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(guò)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(kuò)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(kāi)來(lái)，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(yīng)力，塔頂鞍座彎曲半徑一般為主纜主徑的8-12倍；而擴(kuò)展

鞍座必須按照鋼絲繩股的水平曲率半徑的百倍以上來(lái)確定鞍座的形狀。

1.2懸索橋的發(fā)展概況

1.2.1中國(guó)懸索橋的發(fā)展歷程

中國(guó)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(guó)成立后，共建成70多座懸索橋，但其結(jié)構(gòu)形式都

比較簡(jiǎn)潔，跨徑不太大，工程規(guī)模較小。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，中國(guó)現(xiàn)代懸索橋的建設(shè)揭

開(kāi)了新的歷史篇章，修建了一批結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造型美觀的大跨懸索橋?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著我國(guó)

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

港灣的懸索橋會(huì)修建得更多更美。

1.2.2歐洲懸索橋的發(fā)展歷程

20世紀(jì)以前歐洲的懸索橋。國(guó)外懸索橋的修建歷史較中國(guó)晚了1000多年，據(jù)文獻(xiàn)史

料記載，1734年薩克森的軍隊(duì)遠(yuǎn)征但澤，途徑奧得河時(shí)，修建了西方第一座臨時(shí)性鐵索橋。

1741年，英國(guó)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(jì)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(guó)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(gè)新的里程碑。該橋的創(chuàng)新特點(diǎn)體現(xiàn)在第

一次采用了扁平纖細(xì)，截面具有良好的抗風(fēng)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(fēng)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(shì)。且此桁架式加勁梁節(jié)省工程投資費(fèi)用10%左右。因此歐洲大部分懸索橋?yàn)橛?guó)人

設(shè)計(jì)，所以形成了英國(guó)懸索橋風(fēng)格。

1.2.3美洲懸索橋的發(fā)展歷程

美洲20世紀(jì)前的懸索橋。李約瑟認(rèn)為是由中國(guó)人傳入美洲的。20世紀(jì)美國(guó)的懸索橋,

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

懸索橋最多的國(guó)家。在科研、設(shè)計(jì)和施工技術(shù)上形成優(yōu)勢(shì)，是懸索橋成為唯一超過(guò)千米的

成熟橋型，并形成美國(guó)流派的懸索橋風(fēng)格。

1.2.4日本懸索橋的建設(shè)

日本近代懸索橋發(fā)展勢(shì)頭迅猛，后來(lái)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(guó)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(jì)橋梁

的建設(shè)中，繼續(xù)顯示出特大跨懸索橋的勃勃生機(jī)。

1.3懸索橋的計(jì)算理論簡(jiǎn)介

1.3.1傳統(tǒng)的“彈性理論”簡(jiǎn)介

大纜支點(diǎn)位于塔頂，越過(guò)塔頂后，大纜兩端在地面附近進(jìn)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(lái)。在纜的

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

彈性理論是懸索橋最早的計(jì)算理論，它使用超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)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(diǎn)是

恒載與活載的內(nèi)力計(jì)算方法沒(méi)有差別，也就是在計(jì)算活載內(nèi)力時(shí)沒(méi)有計(jì)入恒載產(chǎn)生的初始

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

設(shè)，只能滿足早期跨度較小且加勁梁剛度相對(duì)較大的懸索橋的使用。

1.3.2撓度理論

撓度理論認(rèn)為主纜在恒載作用下取得平衡時(shí)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(zhǎng)量也應(yīng)當(dāng)在計(jì)算中加以考慮。

用撓度理論計(jì)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(jì)算值比彈性理論減少

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

當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)撓度理論在大跨度懸索橋設(shè)計(jì)計(jì)算中一直起主導(dǎo)作用的原因。

1.3.3有限位移理論

當(dāng)現(xiàn)代懸索橋的跨徑進(jìn)一步增大時(shí)，加勁梁的剛度不斷相對(duì)減小。當(dāng)加勁梁的高跨比

不小于1/300時(shí)，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(kāi)始應(yīng)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(yīng)解決復(fù)

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(yīng)用有限

位移理論的矩陣法可以綜合考慮體系節(jié)點(diǎn)位移影響和軸力效應(yīng)，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(jì)算中普遍采用的方法。

1.4本文主要工作

本文主要設(shè)計(jì)13m+68m+l3m三跨柔性懸索橋，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)包括索塔、基礎(chǔ)、錨碇。在下面幾章詳細(xì)介紹和

計(jì)算各部結(jié)構(gòu)。

第二章懸索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)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(jì)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(jiǎn)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(jì)算

假定鋼橋面板寬為4.9m的簡(jiǎn)支無(wú)限長(zhǎng)板，縱橫梁構(gòu)造如圖2-2采用《鋼橋》

Pelikan-Esslinger法計(jì)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(duì)多跨連續(xù)縱梁內(nèi)力進(jìn)行修正。

2.2.2橋面系縱、橫梁內(nèi)力計(jì)算

2.2.2.1截面幾何特征值的計(jì)算

(1)第一階段計(jì)算

①第一階段計(jì)算時(shí)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(yīng)計(jì)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(jì)算有效寬度前應(yīng)確定縱肋有效跨徑。

縱肋的有效跨徑t,在第一階段中，認(rèn)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(zhǎng)度，其值一般為0.7倍的縱肋跨長(zhǎng)即

=0.7/

又縱肋跨徑，=3.5m(橫肋間距)，r=0.7x3.5=2.45m,汽車TO級(jí)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(yīng)與第一階段的縱梁截面幾何特征值

②第二階段計(jì)算時(shí)縱梁有效寬度

在計(jì)算第二階段橫肋變形影響時(shí)，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(jì)算第二階段時(shí)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(yīng)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(jì)算中的相關(guān)剛度系數(shù)可根據(jù)《鋼橋》公式(1.1136)

計(jì)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(jì)算

(1)作用于縱梁上的荷載計(jì)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?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度重力：

g,=0.169kN/m

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

鋼板單位長(zhǎng)度重力：

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

截面幾何特性按有效寬度計(jì)算，重力同樣按有效板寬度0.54m計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)=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(diǎn)與支點(diǎn)的距離

m一一是加載節(jié)點(diǎn)編號(hào)中數(shù)值較小的那個(gè)編號(hào)

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(diǎn)彎矩計(jì)算

縱梁支點(diǎn)。的彎矩，按荷載最不利布置，如圖2-5對(duì)稱。點(diǎn)布置。根據(jù)《鋼橋》公式

(1.38a)計(jì)算支點(diǎn)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(jì)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(diǎn)彎矩

Mop=—13.765+2.041=-11.724kN-m

恒載作用下縱梁支點(diǎn)彎矩

1.0759x3.52

町=-1.0983kN-m

1212

(4)橫梁內(nèi)力計(jì)算

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

前輪對(duì)所計(jì)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(duì)稱布置最為不利如圖2-6

Mv=4.萬(wàn)-&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?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度重力=0.656kN/m（據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)-基本資料》下冊(cè)）

表20-10查得

橋面鋪裝單位長(zhǎng)度重力

4.4x3.5x0.06x23

§2=4.337kN/m

4.9

鋼橋面板單位長(zhǎng)度重力

4.4x3.5x0.01x78.5

g3=2.467kN/m

4.9

縱梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)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(jì)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(wú)限長(zhǎng)連續(xù)梁的跨中彎矩支點(diǎn)彎矩和支點(diǎn)反力影響線縱距疝，疝，瓦等值列

于表2-1o

表27r/m,么，/

支點(diǎn)編號(hào)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(jì)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(diǎn)反力根據(jù)《鋼橋》

公式(1.40)進(jìn)行計(jì)算。

當(dāng)荷載作用在所求支點(diǎn)節(jié)間時(shí)

當(dāng)荷載作用在其他節(jié)間時(shí)

-=(-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(shí)，各支點(diǎn)反力值(列于表2-2)計(jì)算縱梁跨中彎矩修正

值。

計(jì)算橫梁撓曲影響時(shí)，為了求出作用于縱梁上的計(jì)算荷載，應(yīng)把作用于橋面的荷載按

富里葉級(jí)系數(shù)展開(kāi)正弦分布荷載(取”=1)

表2-2圖2-4荷載位置的支點(diǎn)反力

支點(diǎn)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(jì)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(jì)0.50282-0.101230.02712-0.007260.00195-0.000560.0002

只有一輛車時(shí)，按《鋼橋》公式(1.34)計(jì)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(jì)算(見(jiàn)表2-3)

〃

表2-3yKi%

乙pt-的計(jì)算

支點(diǎn)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(diǎn)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(xùn),“

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

=1.08895kNm

縱梁支點(diǎn)彎矩修正值

縱梁支點(diǎn)彎矩修正值同跨中彎矩修正值一樣計(jì)算。首先按圖1-6對(duì)稱于所求支點(diǎn)布載,

然后求出各支點(diǎn)反力。計(jì)算公式同樣采用《鋼橋》公式(1.40)計(jì)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(diǎn)反力

支點(diǎn)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(jì)1.0134.57631044.02800075.00200005.0001

支點(diǎn)m123456

K后輪.690813508.03619009690025970007

前輪1145.0306700822.0022010000591.58E-4

P

合計(jì).576310441.02800075.00200005

nn

上同前計(jì)算上=0.313098261

%%

縱梁支點(diǎn)彎矩修正，同樣按《鋼橋》公式(1.116a)計(jì)算(見(jiàn)表2-5)

表2-5￡底.生的計(jì)算

乙Pt

支點(diǎn)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(diǎn)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(jì)算

橫梁彎矩修正值的計(jì)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(diǎn)反力然后計(jì)算縱梁彎距修正值?，F(xiàn)按圖2-6情況求各支點(diǎn)反力(見(jiàn)表2-6)

表2-6圖2-6荷載位置的支點(diǎn)反力

支點(diǎn)m0123456

/后輪1.00000000

A

—前輪-0.0880.95870.13976-0.03670.0098-0.00260.0007

P合計(jì)0.9120.95870.13976-0.01670.0098-0.00260.0007

支點(diǎn)m0123456

/后輪0000000

—前輪0.024-0.0630.0017-0.000450.00012

P

'合計(jì)0.0024-0.0630.0017-0.000450.00012

用《鋼橋》公式1.120計(jì)算

為此需先計(jì)算出察，同樣按一輛車對(duì)稱布載時(shí)圖2-6進(jìn)行計(jì)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(jì)算跨徑/?=4.9m

d——兩輪中心至橫梁支點(diǎn)距離，由于對(duì)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(jì)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(jì)算Z學(xué)見(jiàn)表2-7

表2-7￡jQ〃得計(jì)算

P

支點(diǎn)m01234

Km!p0.9120.95870.13976-0.03670.0098

區(qū)0.7280.160-0.03900

0.6639360.153392-0.00545100

p

支點(diǎn)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(jì)算

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

=10.01800183

2.2.2.4彎矩和彎曲應(yīng)力計(jì)算

(1)縱梁跨中彎矩

恒載彎矩