小跨吊桥设计.pdf

小跨吊桥设计 小跨吊桥设计 1 绪论 1 绪论 悬索桥是指以主缆受拉为主要承重构件的桥梁结构 在桥梁设计时 当需要桥梁跨 度在 600m 及以上时 总是首选悬索桥这一经典桥型 其原因是 以高强钢丝作为主要 承拉结构的悬索桥具有跨越能力大 受力合理 最能发挥材料强度和造价经济等特点 同时还以其整体造型流畅美观和施工安全快捷等优势而倍受推崇 我国是悬索桥的发源 地 古代悬索桥的修建比欧洲早 1000 多年 现代悬索桥建设以高速公路为契机 揭开 了新的历史篇章 悬索桥按有无加劲梁可分为无加劲梁和有加劲梁悬索桥两种 现代大跨度悬索桥都 是有加劲梁的 根据已建和在建大跨度悬索桥的结构形式 悬索桥有美国式悬索桥 英 式悬索桥 日式悬索桥 混合式悬索桥几种 现代悬索桥通常由桥面系 桥塔 锚碇 主缆 吊索 加劲梁及鞍座等主要部分组成 悬索桥的计算理论有传统的 弹性理论 挠度理论和有限位移理论 2 悬索桥结构设计 2 悬索桥结构设计 2 1 设计方案 根据当地的地形地质条件及给定的检算荷载 本桥采用对称三跨 13m 68m 13m 形式布置 矢高 7 158m 垂跨比 l f 5 9 1 吊杆间距 3 5m 2 2 桥面系的计算 假定钢桥面板宽为 4 9m 的简支无限长板 纵横梁构造如图 2 2 采用 钢桥 Pelikan Esslinger 法计算 即第一阶段把纵梁作为横梁刚性支承的多跨连续梁 第二 阶段考虑横梁的弹性变形对多跨连续纵梁内力进行修正 2 3 主索和边索计算 主索内力计算 1 2 1 g 8f gl H 1 2 1 P 8f Pl H 主索在索鞍处最大内力计算 2 1 1 Pg 4 1 2 f llPg T 边索内力计算 0 Pg Pg cos H T K0 3 安全 最后检算安全系数 2 4 挠度验算 挠度验算包括主索因温度及荷载作用下的挠度计算atSSt 在活载作用下 s E l f l F HP S 3 16 s 2 P 在恒载作用下 s E l f l F Hg S 3 16 s 2 g 主索伸长引起跨中矢高的变化 f 由 E E 吉勃施曼所著 公路钢桥 公式可得 229 Psf 88 1 边索因温度及荷载作用下引起主索跨中挠度的计算 同主索一样的公式进行计算 s EF T s P P s EF T s g g 边索温度及弹性伸长引起主索跨中矢高的变化 计算公式按 公路钢桥 11式 f 229 P 2 42 24516 2884015 l f l f l f l f f 最不利情况下跨中矢高变化值计算 边主 fff 150 1 l f 安全 2 5 抗风索的计算 抗风索曲线方程 2 2 4 x l f y 跨中为坐标原点 抗风索平面与水平面成角 抗 风索矢高 0 30 0 2 34 68 34 l f 68 l 按主跨范围内为曲线范围外为直线 抗风索在跨 端处的切线倾角 x l f x l f y x y 2 2 2 84 d d tg 分别进行抗风索主索和边索的内力计算再检算安全系数 主索水平拉力 0 2 30cos8f wl H 主索最大拉力 346cos 0 H T 主索强度验算采用有机物蕊的 钢绳 破断拉力为安全系数 376 5 28 kN00 38687 2 36 134 386 k 2 6 吊杆设计 吊杆由上 下两段组成 上段由一根轧制圆钢通过上连接块连接 下段由两根轧制 圆钢与横梁连接 以便在安装和使用过程中适当调节吊杆长度 最小净截面验算实际应 力 2 4 2hd Q F Q 净 2 7 索夹设计 包括 U 形环强度验算和索夹净截面强度验算 2 8 桥塔计算 设计荷载汽 10 地基 强风化黑云斜长片麻岩kPa480 0 风压 500Pa 桥塔材 料用 20 号钢筋混凝土 基础下半部用 20 号混凝土 基本假定 1 桥塔本身为一框架结构 塔脚当作嵌固考虑 桥塔分别按纵向 顺桥方向 及横向 垂直桥轴方向 两种情况计算应力 2 风力只计算横向引起的应力 3 温度变化使桥塔产生的应力只计温度降低的影响 因控制桥塔设计的外力主要是 垂直力 而温度降低时产生的垂直力最大 4 混凝土收缩影响 按照温度降低15考虑 C 5 不计地震力 桥塔分别按顺桥方向 纵向 及垂直桥面轴方向 横向 二种情况进行计算 桥塔纵向 内力计算 x W cNyNxH A N 000 横向内力考虑上下横梁自重 风力和温度的最不利荷载组 合进行危险截面检算 2 9 锚碇计算 锚碇的拉杆按六边形均匀分布于 200 150cm 的范围内 其锚碇板为板长 6 4m 宽 3m 厚 1 5m 的钢筋混凝土板 混凝土标号为 20 号 支承于全风化斜长片麻岩 主索最大拉 力 kN18 666 h HkN15 516 q H 荷载组合 kN026 152215 5164 116 666