懸索橋和斜拉橋的設計要點

PAGE1懸索橋和斜拉橋的設計要點1．懸索橋的設計要點懸索橋的設計順序一般可以分為兩部分考慮，先考慮主纜及加勁梁的設計，然后根據(jù)已決定的主纜及加勁梁體系來考慮橋塔的設計。(1)加勁梁①擬定懸索橋的形式，即采用單跨懸吊還是三跨懸吊。②根據(jù)橋位處地形及地質條件，選擇邊孔與主孔的跨度比，以及初步決定主纜的垂跨比。③假定加勁梁的恒載及剛度，可參照已有類似跨度和規(guī)模的實橋數(shù)據(jù)來假定。必要時也可根據(jù)所設計橋梁的具體要求擬定初步的尺寸與截面來計算而定。設計風力可根據(jù)橋位處的風力或風速觀測資料來推算主纜及加勁梁高處的設計風力。(2)主纜①確定主纜的垂跨比f/l。②參考既有類似跨度、規(guī)模、形式與垂跨比的懸索橋來初步假定主纜的鋼絲索股數(shù)與每殷的鋼絲根數(shù)。上述的恒載、截面及剛度等假定之后即可選擇適宜的計算理論進行各種初步的計算，但對地震反應分析一般宜放在最終的設計階段進行驗算。經過初步計算之后，即可根據(jù)計算結果決定主纜與加勁梁的必要截面，并由此算出恒載與剛度。將計算所得的截面、剛度及恒載等數(shù)據(jù)與原先假設的進行比較。如果原先的假設有較大的富余或不足，則應重新進行假設并再次進行計算，直到假設與計算結果比較吻合為止。(3)橋塔首先確定橋塔的構架形式，橋塔的構架形式一般有門架式、具有多層橫梁的剛架式以及具有一組或若干組交叉斜桿的桁架式。各部分的截面尺寸可以參考已有類似的懸索橋來做初步的假設。橋塔計算應根據(jù)主纜與加勁梁的結構體系來進行，對橋塔應考慮縱向應力和橫向應力的影響。同時應驗算橋塔的穩(wěn)定性。2.斜拉橋的設計要點(1)結構幾何尺寸的確定斜拉橋作為由塔、梁、索組成的組合體系，進行設計時必須綜合考慮塔、梁、索三者之間的相互關系。在橋跨布置、主梁斷面形式、索塔形式、索塔高度及支承體系確定后，就可擬定主梁高度以及索塔截面尺寸，并根據(jù)主梁高度、受力及構造要求初擬各部分尺寸，然后用平面桿系程序進行試算調整。調整的原則：①邊跨配重應使結構在恒載作用下邊墩支座不產生拉力，且在運營期間邊墩支座的拉力應控制在一個適當?shù)臄?shù)值內（便于邊墩設計和支座生產）。②斜拉索的應力、索塔混凝土的壓應力、主梁恒載彎矩都應根據(jù)橋梁的實際情況控制在合適的幅度內。③結構體系剛度必須滿足要求，主梁在汽車荷載作用下的撓度小于規(guī)范規(guī)定，并有一定的富余。④盡量減少梁段類型，方便施工。幾何尺寸的擬定過程中還應結合橋位考慮結構的抗風和抗震要求，必要時應進行節(jié)段或全橋的風洞模型試驗。(2)整體靜力分析一般來講，斜拉橋靜力分析是先確定合理的成橋狀態(tài)，再進行施工過程計算，通過控制施工中每根拉索的安裝索力來確保實現(xiàn)預定的合理成橋狀態(tài)。①合理的成橋狀態(tài)在確定成橋狀態(tài)時，起控制作用的往往是主梁的應力。因此，成橋狀態(tài)的確定應以主梁受力合理為目標，以應力平衡法來設計主梁恒載內力為佳。該方法是：以主梁各截面上下緣的最大最小應力作為控制條件來確定其預應力大小和恒載彎矩。對于混凝土梁一般以拉壓應力控制，以截面上下緣的最大應力滿足拉壓應力控制條件為最理想。用這種方法確定的預應力和主梁成橋恒載彎矩稱之為理想值，其成橋狀態(tài)稱之為理想狀態(tài)。但恒載彎矩在一些控制區(qū)域（如跨中）準確地為理想值實際很難實現(xiàn)，設計時一般允許恒載彎矩有一定的活動范圍，并將由此確定的預應力和主梁成橋恒載彎矩稱之為合理值，其成橋狀態(tài)稱之為“合理狀態(tài)”。②靜力分析計算成果合理的成橋狀態(tài)確定之后，就可以對結構進行詳細的靜力分析計算。靜力分析的主要內容有：結構設計的施工流程在各階段的應力、變形、初始索力等，以及成橋運營狀態(tài)下，各截面的應力和變形。(3)索塔分析計算索塔分析計算與斜拉橋整體分析計算密切相關，一般情況下是在斜拉橋合理成橋狀態(tài)確定后，再對索塔進行平面和空間計算。①截面強度計算計算各種可能的荷載組合下，索塔典型截面順橋向和橫橋向應力，以及角點方向按順橋向和橫橋向可能同時出現(xiàn)的荷載組合進行最大最小應力疊加。為保證塔身混凝土不產生壓碎破壞，角點最大壓應力控制在混凝土容許壓應力之內，允許角點出現(xiàn)拉應力，但塔身各計算截面順橋向和橫橋向均處于小偏心受壓狀態(tài)。②索塔穩(wěn)定性計算索塔穩(wěn)定性計算包括彈性穩(wěn)定性計算和彎壓穩(wěn)定性計算。進行彈性穩(wěn)定性計算時，應分別計算裸塔狀態(tài)和成橋狀態(tài)的縱橫穩(wěn)定性。裸塔狀態(tài)按一端固定，一端自由的壓桿計算；成橋狀態(tài)考慮拉索的扶正影響，按一端固定，一端鉸支計算。③索塔錨固區(qū)局部應力計算計算錨固區(qū)內最大主壓應力和最大主拉應力，并控制其值滿足規(guī)范要求。③索塔錨固區(qū)局部應力計算計算錨固區(qū)內最大主壓應力和最大主拉應力，并控制其值滿足規(guī)范要求。(4)橋面板受力計算對橋面板進行配筋計算，控制配筋率符合相關規(guī)范規(guī)定。中交路橋科技有限公司成立于2009年，是專業(yè)從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復合型高新技術集團企業(yè)。目前已分別取得鐵路行業(yè)、公路行業(yè)、建筑行業(yè)頒發(fā)的行業(yè)檢測資質，及河北省技術監(jiān)督局的計量認證資質，是中國交通建設監(jiān)理協(xié)會試驗檢測委員會副秘書長單位，中關村智盟環(huán)境土木智能檢測監(jiān)測產業(yè)聯(lián)盟理事單位，是河北省建筑與公路檢測行業(yè)唯一一家同時具備“專精特新”和“高新技術企業(yè)”的檢測機構。結合多年行業(yè)先進經驗，融合數(shù)字經濟和國家安全體系發(fā)展需求，構建“工程醫(yī)院+智能檢測+科技領先+數(shù)字賦能”的品牌戰(zhàn)略，形成了工程檢測、城市安全監(jiān)測、數(shù)字化研發(fā)、智慧智能設計四大業(yè)務板塊。公司技術實力雄厚，當前擁有一支高素質工程醫(yī)生團隊，囊括了鐵道工程、城市道路與公路、橋梁工程、隧道工程、建筑工程、水利工程、工程物探、安全技術、電力、信號、集成電路、智能科學等專業(yè)。公司試驗、檢測、監(jiān)測儀器設備齊全，用于試驗檢測、測繪的儀器設備共計千余套，為試驗檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學、準確提供了硬件保證。公司高度重視科技研發(fā)工作，不斷加大科技開發(fā)力度，自成立以來公司的研究課題先后多次達到了國際先進和國內領先水平，依托企業(yè)科技協(xié)同創(chuàng)新中心實現(xiàn)諸多新突破，連續(xù)多年通過國家高新技術企業(yè)認定，積極參與國家和行業(yè)標準的制定工作，自主創(chuàng)新多項知識產權技術。公司始終堅持和貫徹“公平、公正、科學、高效”的質量方針，“誠信立足，創(chuàng)新致遠”的經營理念，以“高標準、高起點、現(xiàn)代管理”為后盾，致力打造以工程檢測為基礎，以城市安全監(jiān)測和數(shù)字化研發(fā)為亮點，立志于成為業(yè)主滿意、員工滿意、伙伴依賴度高和行業(yè)認可度高的現(xiàn)代化、科技型、復合型專業(yè)技術機構。部分橋梁檢測案例1、內蒙古高等級公路建設開發(fā)有