鼓山大桥自锚式悬索桥正式版

1、鼓山大桥自锚式悬索桥 总 体 计 算二00七年一月第一部分 鼓山大桥施工图设计整体计算31 概况31.1 设计概况31.2 设计规范31.3 设计标准41.4 恒载41.4.1 钢梁一期恒载41.4.2 钢梁二期恒载41.4.3 主缆51.4.4 吊索51.4.5 索夹和锚头51.5活载61.6附加荷载61.6.1 支座沉降61.6.2 温度荷载71.6.3 风荷载71.6.4 混凝土塔的收缩徐变82 结构计算模型83 结构计算分析93.1 空缆状态及成桥状态93.1.1 空缆状态的主缆线形计算103.1.2 成桥状态的主缆线形计算133.2 八车道加载，塔梁连接处放松153.2.1 成桥状态

2、内力位移结果153.2.2 活载状态183.2.3 横向阵风荷载计算结果分析203.2.4 组合状态下各构件计算结果223.2.5 组合状态下各构件计算结果243.2.6 组合状态下各构件计算结果263.2.7 支座反力293.3 八车道加载，塔梁处固结303.3.1 成桥状态下内力位移结果303.3.2 组合状态下各构件计算结果313.3.3 组合状态下各构件计算结果343.3.4 组合状态下各构件计算结果353.3.5 支座反力373.4 四车道加载，塔梁处放松383.5 四车道加载，塔梁处固结394 结论39第二部分 鼓山大桥锚跨空间计算41一 北锚跨空间应力分析不加预应力41二 北锚跨

3、空间应力分析加预应力42三 南锚跨空间应力分析43第一部分 鼓山大桥施工图设计整体计算1 概况1.1 设计概况根据福州市鼓山大桥初步评审意见，鼓山大桥设计方案采用主桥桥跨布置为50+150+235+35m自锚式悬索桥。其中两个边跨为预应力混凝土箱梁，中间两跨为钢箱梁，标准段梁高3.5m。 本桥主缆采用预制平行丝股，垂跨比为1/10，每根主缆由371275.1mm的高强度钢丝组成，钢丝极限抗拉强度1670MPa。上下游两根主缆的中心间距在塔顶主索鞍处为42m，在主梁散索鞍（套）处为34m，主缆在满足力学平衡条件和变形协调条件下自动形成空间缆索体系。主缆锚固于混凝土梁中，混凝土梁与钢梁设置钢混结合

4、段过渡。吊索采用11275.1mm的预制平行钢丝索，上端与索夹销铰式连接，下端锚固于钢梁。全桥立面布置图见图1.1。图1.1 主桥桥跨布置立面图1.2 设计规范 本桥设计采用的规范包括以下部分： 公路工程技术标准（JTGB012003） 公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）； 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）； 公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）； 公路桥涵施工技术规范（JTJ041-89）； 公路悬索桥设计规范（送审稿） 其它有关的行业标准和规范1.3 设计标准 道路等级: 城市快速路； 设计行车速度：主路80km/h，辅路40k

5、m/h； 桥梁设计荷载: 城A级，自行车、人群荷载按城市桥梁设计荷载标准取值； 车道及桥宽：主路双向六车道，辅路双向四车道，主桥近期按双向六车道设计，两侧设非机动车道、人行道3.0m，远期可将非机动车道改造为机动车道，形成八车道。 桥面坡度及平曲线半径1）桥面横向坡度2.0%，主桥桥面纵坡2.05%；2）平曲线最小半径不小于1000m；1.4 恒载1.4.1 钢梁一期恒载 标准断面(7m节段)：968.371 KN 锚点横梁(7m节段)：155.21t KN普通横梁(7m节段)：113.88t KN吊杆锚箱(7m节段)：11.461t KN共计1246 KN 每延米178 KN1.4.2 钢梁

6、二期恒载钢箱梁部分桥面铺装为6cm厚环氧沥青，混凝土梁部分为10cm厚普通沥青。钢箱梁部分： 桥面铺装：0.06x42x24=60.48 KN/m 栏杆： 10 KN/m 合计： 60.48+10=70.48 KN/m混凝土梁部分： 桥面铺装：0.1x32x24=76.8 KN/m 人行道（宽3m）： 34.68 KN/m 人行道（宽5m）： 51.74 KN/m 栏杆： 16.5 KN/m 合计（宽3m）:76.8+34.68+16.5=127.98 KN/m 合计（宽5m）:76.8+51.74+16.5=145.04 KN/m1.4.3 主缆主缆采用预制平行丝股，每根主缆由371275.

7、1mm的高强度平行钢丝组成，钢丝极限抗拉强度1670MPa。1.4.4 吊索吊索与索夹的连接方式选用铰接式连接。吊索采用预制平行丝股，每根吊杆由11275.1mm的高强度平行钢丝组成，钢丝极限抗拉强度1670MPa。1.4.5 索夹和锚头主缆和吊索的连接一般采用刚性索夹把主缆箍紧，使主缆在受拉时，产生收缩变形但不会滑动。索夹的下端伸出铸件吊耳，通过销栓把吊索与吊耳相连。索夹和主缆的连接是靠摩擦阻力来抵抗吊索所产生的滑移，摩擦阻力是由紧固索夹的高强螺栓的预拉力产生。本桥索夹由于吊索拉力及主缆倾角不同，所需夹紧力不同，索夹长度和螺杆数量均不相同。为便于制造和施工，将相近长度的索夹并为：SJ1SJ7

8、共七类，其中SJ7为主缆防护套处密闭索夹（见图1.2），具体的索夹参数见表1.1。表1.1 索夹参数表编号SJ1SJ2SJ3SJ4SJ5SJ6SJ7单重(KN)9.4118.5496.7915.9144.8793.7663.381单根吊索上下锚头共重7.35KN。 图1.2 吊杆编号及索夹类型分布图1.5活载根据设计标准，本桥设计应按城市桥梁设计荷载标准对汽车活载和人群荷载进行结构分析，但城市桥梁设计荷载标准仅适用于跨度小于150m的桥梁。根据以往的研究结果：公路I级荷载与城A级荷载相近。因此本桥采用公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）中的公路I级荷载进行加载，车道数按远期8车道计算

9、，横向折减系数为0.5，纵向折减系数0.97，因此活载系数为8x0.5x0.97=3.88。汽车活载按偏载设计，最大偏心距为1.325m；人群荷载按3.0 KN/m2进行计算，人行道总宽度6m，全桥每延米为18KN/m。1.6附加荷载1.6.1 支座沉降支座沉降按以下五种工况计算，计算中按一个或者多个同时发生沉降的最不利情况组合。. 0墩沉降：2cm；. 1墩沉降：2cm；. 2桥塔塔底沉降：4cm；. 3墩沉降：2cm；. 4墩沉降：2cm；1.6.2 温度荷载温度荷载按结构的体系温度变化和日照温差分工况计算，计算中按最不利情况组合。. 结构的体系升温25C；. 结构的体系降温25C；. 塔

10、温度高于梁温度15 C；. 塔温度低于梁温度15 C；. 钢梁温度高于混凝土梁15 C；. 钢梁温度低于混凝土梁15 C；1.6.3 风荷载风荷载计算分为有车时风载和无车时风载（包括横桥向和顺桥向）根据本桥址处地表状况，地表粗糙度定为B级。按公路桥梁抗风设计规范，桥位处百年一遇的基本风速为V10=37.4m/s，各高度处的设计风速为： (1)上式中Z为构件基准高度。结构所承受的百年一遇的静阵风荷载计算如下： (2)上式中为阵风系数，为阻力系数，为空气密度，取=1.25。根据上列参数可计算出结构所承受的百年一遇的静阵风荷载。对于风荷载参与汽车荷载组合时，风速取25m/s。桥塔风荷载计算风速按照塔

11、高65%，即Z=144.2x0.65=93.73m，处的风速进行计算。桥塔塔柱的高宽比计算以中塔柱截面为准。主缆和吊索风荷载基准高度为中跨加劲梁桥面平均标高到塔顶标高平均值， m。全桥各部位风荷载计算值见表1.2。 表1.2 风荷载计算值（单位：KN/m）名称横向静风荷载横向阵风荷载纵向静风荷载纵向阵风荷载加劲梁1.7779.59-主塔7.26444.9954.83229.932主缆0.1380.7470.1380.747吊索0.02360.14640.02360.1464塔下横梁3.5922.24-1.6.4 混凝土塔的收缩徐变 根据中铁大桥勘测设计院的计算程序SCDS2006，计算出混凝土

12、桥塔的收缩徐变值为2.8cm，本桥塔收缩徐变按3cm计，本程序通过桥塔降温25 C实现混凝土的收缩徐变。2 结构计算模型鼓山自锚式悬索桥结构的计算分析采用“桥梁非线性空间分析系统BNLAS”进行空间静力分析。钢梁、混凝土梁、桥塔、承台及桩基础采用梁单元模拟，主缆采用杆单元模拟，吊杆采用带刚臂的杆单元即膜单元模拟。全模型共采用杆单元148个，梁单元700个，膜单元51个，节点1600个（包括空节点）。边界条件：桩底采用完全固结，0、1、3和4墩处的横桥向，竖向线位移及主梁的扭转位移均被约束。主塔与加劲梁之间的连接在计算中分别考虑固结和放松两种工况计算，塔梁固结的意思是塔柱下横梁与加劲梁的纵桥向、

13、横桥向和竖向线位移均相同，塔梁放松的意思是塔柱下横梁与加劲梁的竖向和横向线位移相同。主缆与加劲梁之间的锚固通过刚性杆连接来处理并释放其纵向线位移。根据拟定施工顺序，全桥共分以下几个阶段计算：桥塔柱的施工；混凝土加劲梁的施工；钢梁安装施工；主缆的架设与安装；安装吊索；桥面铺装；活载作用效应的分析-荷载组合；几种典型计算步骤的计算模型如图2.12.3示。图2.1 分析步骤模型-钢梁与混凝土梁合龙图2.2 计算步骤模型-主缆假设与安装图2.3 计算步骤模型-安装吊索3 结构计算分析3.1 空缆状态及成桥状态自锚式悬索桥是先施工加劲梁后架设主缆，吊索力需要进行张拉调整才能达到设计要求，因此自锚式悬索桥

14、的吊索力是可以设计的，类似于斜拉桥斜拉索成桥索力的设计。吊索恒载索力的设计可以采用类似于斜拉桥恒载索力的设计方法，如内力平衡法、加劲梁弯曲能量最小等原理等。本设计按加劲梁恒载应力较小、恒载与活载组合作用下加劲梁应力分布比较均匀的原则，调整本桥的吊索恒载张力及主缆线形。3.1.1 空缆状态的主缆线形计算自锚式悬索桥由于主缆具有巨大的压力而使加劲梁、桥塔压缩。在空缆状态，这个压力还未施加，所以加劲梁必须进行预长，桥塔必须进行预高，才能保证桥梁建成及混凝土收缩徐变完成后达到设计目标线形。钢梁预长量：边跨：3.1cm；主跨: 5.1cm，即钢梁预制长度必须比成桥长度长8.2cm，桥塔恒载压缩量：7.4

15、6cm。主索鞍及边散索套（鞍）的预偏位置见图3.1，预偏大小见表3.1。 图3.1 主索鞍及边跨散索鞍（套）预偏量设计表3.1 索鞍处主缆预偏量设计参数表空缆状态的主缆线形见图3.2，具体主缆节点上的坐标值见表3.2，：图3.2 主缆空缆线形表3.2 空缆线形计算结果项目纵向位置标高（m）距桥轴线横向距离倾角（）左锚固点K3+696.552933.045316.75散索套IPK3+705.948436.96471722.7524 1K3+706.945137.382717.027822.8979 2K3+707.940937.803317.055623.0427 3K3+708.935638.

16、226417.083423.1861 4K3+709.929538.652117.111223.5456 5K3+713.89540.380117.221924.3337 6K3+720.847543.524217.416125.3285 7K3+727.804546.81717.610426.3160 8K3+734.76650.2617.804827.2960 9K3+741.731853.854717.999328.2655 10K3+748.701957.602318.19429.2279 11K3+755.675961.504418.388730.1809 12K3+762.6536

17、65.562418.583631.1246 13K3+769.634669.777718.778532.0598 14K3+776.618474.151818.973632.9844 15K3+783.605478.686519.168733.9001 16K3+790.595183.383419.363934.8058 17K3+797.586888.243819.559235.7019 18K3+804.579993.269219.754536.5876 19K3+811.573798.460919.949837.4632 20K3+818.5675103.820320.145138.32

18、95 21K3+825.5604109.348820.340439.1844 22K3+832.5517115.047620.535640.0298 23K3+839.5405120.918120.730840.7450 24K3+844.5384125.223820.870441.3340 塔顶IPK3+849.4949129.583421.00881K3+854.5446125.786820.9229-36.3100 2K3+859.6325122.04820.8363-35.5493 3K3+866.7423116.967420.7153-34.6505 4K3+873.8488112.

19、055720.5944-33.7418 5K3+880.9512107.311520.4736-32.8225 6K3+888.0489102.733420.3528-31.8932 7K3+895.141298.3220.2322-30.9534 8K3+902.227694.069920.1116-30.0046 9K3+909.307689.981519.9912-29.0453 10K3+916.380786.053519.8708-28.0774 11K3+923.446582.284319.7506-27.0993 12K3+930.504878.672519.6305-26.11

20、34 13K3+937.555275.216519.5106-25.1177 14K3+944.597771.914919.3908-24.1139 15K3+951.630868.766819.2711-23.1016 16K3+958.654565.770719.1516-22.0805 17K3+965.669262.925119.0323-21.0539 18K3+972.674960.228318.9131-20.0180 19K3+979.672257.67918.794-18.9760 20K3+986.661455.275718.6751-17.9270 21K3+993.64

21、3253.01718.5563-16.8726 22K4+0.618150.901518.4376-15.8116 23K4+7.586948.92818.3191-14.7459 24K4+14.550447.095218.2006-13.6742 25K4+21.509445.402118.0822-12.5987 26K4+28.46543.847517.9639-11.5188 27K4+35.418142.430517.8456-10.4358 28K4+42.3741.150117.7273-9.3484 29K4+49.321640.005717.609-8.2596 30K4+

22、56.274438.996417.4907-7.1682 31K4+63.229438.121717.3724-6.0742 32K4+70.188137.381217.254-4.9800 33K4+77.151836.774417.1355-4.2752 34K4+79.142336.625617.1017-3.9645 35K4+81.133536.487617.0678-3.6334 36K4+83.133536.360617.0339-3.3385 散索鞍IPK4+85.125536.244417-7.8024 右锚固点K4+119.676631.5116.4093.1.2 成桥状态

23、的主缆线形计算对于悬索桥来说，通过设计的IP控制点和主跨竖向矢跨比可确定主缆的竖向线形。本桥上下游两根主缆的中心间距在桥塔处为42m，在散索鞍（套）处为为34m，主缆在满足力学平衡条件和变形协调条件下形成空间缆索体系。通过在BNLAS中的迭代分析与线形计算，求出主缆各点的空间线形如图3.3，主缆上各节点的成桥线形坐标见表3.3。图3.3 主缆成桥线形表3.3 主缆成桥线形计算结果项目纵向位置标高（m）距桥轴线横向距离倾角（）左锚固点K3+696.57933.045316.7500散索套IPK3+70636.963817.000022.61321K3+70737.380317.019822.62

24、592K3+70837.797117.039422.63613K3+70938.214117.059022.65864K3+71038.631617.078622.68605K3+71440.303717.156923.75016K3+72143.383817.295024.85207K3+72846.625917.440825.93628K3+73550.030417.592827.00249K3+74253.597517.750928.050310K3+74957.327317.915229.079911K3+75661.220218.085830.091012K3+76365.27651

25、8.262731.083613K3+77069.496518.446032.057614K3+77773.880318.635633.023515K3+78478.430318.831633.970516K3+79183.146619.033934.898717K3+79888.029619.242735.808318K3+80593.079719.457836.699419K3+81298.297319.679337.572220K3+819103.682619.907238.426921K3+826109.236120.141439.263722K3+833114.958120.38194

26、0.083123K3+840120.849120.628740.876124K3+845125.176620.809540.9148塔顶IPK3+850129.510021.00001K3+855125.625820.8311-37.80172K3+860121.747220.6720-36.93833K3+867116.484120.4554-36.04714K3+874111.389520.2450-35.13725K3+881106.463020.0411-34.20866K3+888101.704319.8434-33.26097K3+89597.113019.6521-32.2942

27、8K3+90292.688819.4673-31.30849K3+90988.431319.2888-30.303210K3+91684.340319.1167-29.279011K3+92380.415518.9511-28.235512K3+93076.656518.7919-27.173113K3+93773.063118.6396-26.091714K3+94469.635118.4944-24.967515K3+95166.375818.3561-23.824016K3+95863.285018.2249-22.661617K3+96560.362318.1006-21.480618

28、K3+97257.607717.9833-20.281619K3+97955.020817.8731-19.065320K3+98652.601617.7699-17.832121K3+99350.349817.67360.120322K4+00048.265317.5844-15.318423K4+00746.347917.5021-14.039424K4+01444.597517.4267-12.747125K4+02143.013917.3580-11.442426K4+02841.597117.2961-10.126427K4+03540.346917.2407-8.800128K4+

29、04239.263217.1918-7.464929K4+04938.346017.1488-6.122230K4+05637.595217.1115-4.772931K4+06337.010717.0792-3.418832K4+07036.592517.0510-2.060933K4+07736.340617.0272-0.730534K4+07936.315117.0204-0.707035K4+08136.290417.0136-0.669836K4+08336.267117.0068-0.6463散索鞍IPK4+08536.244517.0000-7.7865右锚固点K4+119.6

30、2731.509516.40903.2 八车道加载，塔梁连接处放松悬索桥内力计算跟主塔和加劲梁之间的连接方式有很大关系，本报告中先后考虑两种连接方式进行计算，即塔梁固结与塔梁放松。另外还考虑了四车道加载与汽车制动力组合的情况，因此根据主塔和加劲梁的连接方式不同和活载加载形式不同，本文分四种工况计算：工况一：八车道加载，塔梁固结；工况二：八车道加载，塔梁放松；工况三：四车道加载，塔梁固结；工况四：四车道加载，塔梁放松。3.2.1 成桥状态内力位移结果1.主缆及吊杆恒载状态主缆内力最大值发生在桥塔顶两侧，单根主缆轴力最大值为51188.0kN，对应的最大应力为533.3MPa；主缆轴力最小值发生在

31、锚跨，其值为38663.6kN。恒载状态吊杆内力最大值发生在桥塔顶两侧，吊杆内力最大值为891.1kN, 对应的最大应力为357.7MPa。最小值发生在锚跨，其值为825.6kN。成桥状态吊杆的内力及倾角见表3.4。表3.4 吊杆成桥状态计算参数2.加劲梁成桥状态钢箱梁处于受压状态，轴向压力主要由主缆的水平分力产生，轴力大小为75264kN，钢箱梁的压应力基本在50MPa左右。自锚式悬索桥的吊索力具有可调性，为了使全桥成桥状态下的线形合理，构件受力合理，计算中应尽量调整吊索力大小使加劲梁弯矩和挠度最小，调整后加劲梁的弯矩图（混凝土梁未包含预应力）及竖向挠度图见图3.4和图3.5。从图中可明显看

32、出在钢箱梁与混凝土梁结合部位处负弯矩较大（上缘受拉），最大值达17241KN。钢梁的最大上挠度为2.5cm，最大下挠度为1.2cm。图3.4中包括了加劲梁在成桥状态下的轴力图，剪力图及弯矩图。图中轴力和剪力的单位为KN，弯矩的单位为KN/m，图3.5中位移的方向与结构的实际变形方向相同，单位为m。本报告中后面提到的构件的内力图及位移图的单位均相同，将不再说明。 图3.4 成桥状态下加劲梁弯矩图 图3.5 成桥状态下加劲梁竖向位移图3.桥塔 成桥状态下桥塔塔顶处主缆索力纵桥向水平分力相等，因此单根桥塔塔顶只受轴力及空间缆索引起的横桥向水平力的作用。由主缆和塔顶装饰等传到塔顶的竖向力为63844.

33、4kN。通过计算得到单根塔底轴力为.2kN，纵向弯矩12640.3KN.m。由于空间缆索的作用，塔底的最大横桥向弯矩为39602.5kN.m。塔柱最大压应力为8.25MPa，发生在下横梁附近。成桥状态下主塔的轴力和弯矩图见图3.6。图3.6 主塔恒载状态下轴力和弯矩图3.2.2 活载状态按照设计要求，活载按远期汽车八车道加载，并考虑荷载偏心作用，不考虑制动力作用。人群荷载按两道计算，每道人行道宽3m。计算得到结构的内力和应力结果如下。1.缆索和吊杆加劲梁和主塔横梁之间纵向约束放松，由汽车和人群荷载引起的缆索和吊杆内力和应力见表3.5和表3.6。从表3.6中可以看出，在活载作用下，主缆和吊杆上的

34、应力幅变化均在70MPa左右，均能满足规范规定的吊杆疲劳要求。 表3.5 八车道活载作用下缆索及吊杆内力(KN) 名称八车道公路I级人群荷载最大轴力相应最小轴力最大轴力相应最小轴力缆索5180.2-191.71761.5-55.9吊杆127.5-7.643.5-2.1 表3.6 八车道活载作用下缆索及吊杆应力（MPa）名称八车道公路I级人群荷载最大应力相应最小应力最大应力相应最小应力缆索53.9-218.4-0.6吊杆49.1-2.916.7-0.82.劲梁梁在八车道公路I-级汽车荷载作用下，加劲梁的竖向挠度包络图如图3.7所示。悬索桥加劲梁由汽车荷载（不计冲击力）引起的最大竖向挠度值不宜大于

35、跨径的1/2501/300，本桥挠跨比1/606远远小于1/250，满足规范要求。表3.7 八车道活载作用下加劲梁竖向挠度（m）名称八车道公路I级人群荷载竖向挠度最大挠度0.3880.134相应反向挠度0.0860.026挠跨比1/606 图3.7 八车道荷载作用下加劲梁竖向挠度图在八车道公路I-级汽车荷载和人群荷载作用下，钢箱梁的弯矩包络图分别见图3.8和图3.9。最大负弯矩均发生在支承处，最大正弯矩发生在各跨跨中，汽车活载的作用效应大约为人群荷载作用的3.2倍。图3.8 八车道公路I-级汽车荷载下钢箱梁弯矩包络图图3.9 人群荷载下钢箱梁弯矩包络图3.2.3 横向阵风荷载计算结果分析1.横

36、向极限风荷载作用加劲梁在横向极限风荷载作用下横向位移为1.84cm，发生在主塔附近的加劲梁上，横向挠跨比小于1/150，满足规范要求。塔顶的最大横向位移为34.8cm。主塔最大横向弯矩为KN.m，发生在加劲梁处，塔底最大弯矩为 KN.m。横向极限风荷载作用下主塔横向弯矩图见图3.10 图3.10 横向极限风荷载作用下主塔横向弯矩图2.有车时横向阵风作用有车时的横向静阵风荷载作用下加劲梁的最大横向挠度为0.46cm，发生在主跨跨中位置，塔顶的最大横向位移为5.9cm。主塔最大横向弯矩为49808KN.m，发生在加劲梁处，塔底最大弯矩为29339KN.m。3.纵向极限风荷载作用在纵向极限风荷载作用

37、下，塔顶的最大纵向位移为37.4cm。主塔最大纵向弯矩发生在塔根，最大弯矩为KN.m（见图3.11）。图3.11 纵向极限风荷载作用下主塔纵向弯矩图4.有车时纵向极限风荷载作用在纵向极限风荷载作用下，塔顶的最大纵向位移为7.5cm。主塔最大纵向弯矩发生在塔根，最大弯矩为75849KN.m。3.2.4 组合状态下各构件计算结果根据可能存在的荷载情况计算了以下五种荷载组合工况，各个工况均按照计算结果的最不利情况进行组合。组合=恒载+活载组合=恒载+无车时横向风载组合=恒载+无车时纵向风载组合=恒载+活载+支座沉降+体系温度变化+有车时横向风荷载组合=恒载+活载+支座沉降+体系温度变化+有车时纵向风

38、荷载因为横向风荷载主要对主塔影响很大，对加劲梁及缆索和吊索的影响较弱，而主塔的横向计算是专门提出来做的，所以本报告着重分析桥梁的纵向计算结果，并列出组合、组合和组合工况下的计算结果。1.主缆和吊杆在恒载和活载共同作用下，主缆的最大轴力为 57997.1KN，相应位置的最小轴力为51053.2KN；主缆上最大拉应力为610MPa，相应位置处的最小拉应力为523 MPa。吊杆上的最大轴力为1030KN，相应位置的最小轴力为851KN；吊杆上的最大拉应力为400 MPa，相应位置的最小拉应力为324MPa，各吊杆内力包络图见图3.12吊杆编号同图1.2中的吊杆编号。图3.12 组合状态下吊杆内力包络

39、图 2.加劲梁 在恒载和活载共同作用下，加劲梁的弯矩包络图和竖向挠度包络图分别见图3.133.14。组合状态下钢梁的轴力为87770KN左右，最大弯矩KN.m发生在钢混结合段（上缘受拉）。最大竖向正挠度为0.522m，发生在主跨跨中，相应的反向挠度为0.176m。图3.13 组合状态下弯矩包络图 图3.14 组合状态下竖向挠度包络图3.桥塔在恒载及活载共同作用下，主塔的最大负弯矩为-9976.2KN.m（边跨侧塔柱受拉）。塔柱全截面受压，最大压应力为8.7MPa发生在下横梁附近的下塔柱，塔底压应力为4.3 MPa。恒载与活载共同作用下主塔的弯矩及应力包络图分别见图3.15和3.16。图3.15

40、 组合状态下主塔纵向弯矩包络图 3.16 组合状态下主塔应力包络图3.2.5 组合状态下各构件计算结果 组合状态为恒载与最大纵向风荷载组合，在此工况下，悬索桥各构件的内力及应力情况如下所述。1.主缆及吊杆无车时的纵向风荷载为极限纵向风荷载，在恒载和极限纵向风荷载共同作用下时，主缆和吊杆内力和应力值见表3.8，从表3.8中可知，主缆的安全系数为3.13，吊杆的安全系数为5.03，完全能满足设计要求。表3.8 组合作用下缆索及吊杆内力和应力名称轴力应力最大轴力相应最小轴力最大应力相应最小应力缆索5118850776533.3529.0吊杆928.8926.2331.9331.32.加劲梁在工况组合

41、状态下加劲梁弯矩与成桥状态下弯矩比较其变化较小，其弯矩图如图3.17： 图3.17 工况状态下加劲梁弯矩包络图3.主塔主塔在工况下弯矩图如图3.18，塔底最大纵桥向弯矩为KN.m，塔顶最大纵向位移为0.374m。 图3.18 工况主塔纵向弯矩包络图3.2.6 组合状态下各构件计算结果在恒载、活载、有车时纵向风荷载、温度荷载和支座沉降共同作用下，计算程序按照计算结果进行最不利组合，得到主缆、吊杆、加劲梁和主塔的内力和应力结果如下。1.主缆及吊杆在本项荷载最不利组合下，主缆的最大索力为60384.8KN且发生在塔顶，其安全系数为2.652.5；吊杆的最大轴力为1111.2KN且发生在塔柱的两侧，其

42、安全系数为3.893，均满足规范要求。详细计算结果见表3.9。 表3.9 组合作用下缆索及吊杆内力和应力 名称轴力(KN)应力(MPa)最大轴力相应最小轴力最大应力相应最小应力缆索60384.848173.6629.1501.8吊杆1111.2785.7428.3302.82.加劲梁在组合荷载作用下，钢箱梁为受压构件。在最不利轴力状态下，钢箱梁轴力为89000KN左右；在弯矩最不利状态下，钢箱梁的最大弯矩发生在钢箱梁与预应力混凝土梁的结合部位支座处，最大弯矩值为KN.m，相应最小弯矩值为59008KN.m，其他部位的钢箱梁弯矩值不大。图3.19 组合状态下加劲梁上缘应力包络图加劲梁上缘的最大应

43、力及应力幅发生在钢混结合段处的钢梁上，南岸侧钢混结合段上钢箱梁上缘压应力为105.1MPa，相应位置最小压应力为25.57MPa。上缘最大应力幅136.1 MPa发生在北岸钢混结合段处的钢梁上，最大压应力值为84.1 MPa，对应的最小拉应力值为52 MPa。加劲梁梁下缘的最大应力及应力幅均发生在北岸钢混结合段处的钢梁上，下缘最大压应力为177MPa，相应位置最小应力为-0.01MPa（受拉），下缘最大应力幅177.01 MPa。加劲梁上下缘应力包络图见图3.20。图3.20 组合状态下加劲梁上下缘应力包络图加劲梁最大竖向挠度发生在主跨跨中，最大正挠度为0.731m，相应的反向挠度为0.273

44、m。组合状态下加劲梁挠度包络图见图3.21。 图3.21 组合状态下加劲梁挠度包络图3.主塔桥塔在本组合荷载作用下，塔底纵向弯矩的最大正弯矩为3118.3 KN.m，中跨侧塔柱受拉；塔底最大负弯矩为-90979KN.m，边跨侧塔柱受拉。塔柱全截面受压，最大压应力为11MPa，发生在下塔柱。塔顶纵向位移8.3cm。塔柱的弯矩图及应力图分别见图3.22和图3.23图3.22组合状态下主塔弯矩包络图图3.23 组合状态下主塔上缘应力包络图3.2.7 支座反力 当汽车活载为八车道加载，塔梁处纵向线位移放松的状态下，分别计算处各个支承在恒载、活载、组合和组合工况下的支座反力。竖向反力以竖直向上为正，塔底

45、的支座反力方向由右下侧示意图确定。具体的支座反力结果分别见表3.103.13。表3.10 恒载状态下支座反力墩号竖向反力（KN）弯矩(KN.m)0号墩27661-1号墩44424-塔底（单个塔柱）-58163号墩42599.2-4号墩28063-表3.11 活载状态下支座反力墩号最大弯矩(KN.m)相应轴力（KN）相应剪力(KN)最小弯矩(KN.m)相应轴力（KN）相应剪力(KN)0号墩-1191-931-1号墩-2979-2751-塔底（单个塔柱）3695.72319.127.4-4160.29665-31.83号墩-3143-224-4号墩-471.3-1616-表3.12 恒载+活载+附

46、加荷载下支座反力墩号最大弯矩(KN.m)相应轴力（KN）相应剪力(KN)最小弯矩(KN.m)相应轴力（KN）相应剪力(KN)0号墩-33593-23045-1号墩-59455-31156-塔底（单个塔柱）311822.18-90979-10103号墩-58601-38364-4号墩32844-19723-表3.13恒载+纵向风荷载下支座反力墩号最大弯矩(KN.m)相应轴力（KN）相应剪力(KN)最小弯矩(KN.m)相应轴力（KN）相应剪力(KN)0号墩-27661-27485-1号墩-44981-44424-塔底（单个塔柱）-5816.1-42.3-50563号墩-42599-42477-4号

47、墩28157-28063-3.3 八车道加载，塔梁处固结 汽车荷载按照公路-级八车道计算，约束加劲梁与混凝土塔下横梁之间的纵向线位移，其他约束条件同八车道加载，塔梁放松的结构体系。3.3.1 成桥状态下内力位移结果1.缆索及吊杆恒载状态主缆内力最大值发生在桥塔两侧，单根主缆最大值为51117KN，最小值发生在锚跨，大小为39015.8KN，主缆最大应力为532.5MPa。吊杆最大内力发生在桥塔两侧，吊杆内力最大值为927.3 KN，吊杆内力最小值为819.6 KN，吊杆应力最大值为357.4 MPa。2.加劲梁钢梁恒载状态下轴力大小为77300kN左右。钢加劲梁的压应力均在50MPa左右。在钢

48、箱梁与混凝土梁结合部位处负弯矩较大，加劲梁的内力图及挠度图如图3.24和3.25：图3.24 恒载状态下加劲梁弯矩图图3.25 恒载状态下加劲梁挠度图3.主塔塔底轴力为 kN，纵桥向弯矩为11721KN.m。空间缆索的作用塔根最大横桥向弯矩为38800N.m。恒载状态下主塔的纵向弯矩图见图3.26。图3.26 恒载状态下主塔纵向弯矩图3.3.2 组合状态下各构件计算结果 塔梁纵向线位移被约束时，在恒载和活载共同作用下，主缆、吊杆、加劲梁和桥塔的内力和应力结果如下。1. 缆索及吊杆 塔梁固结时，缆索和吊杆在恒载和活载组合条件下的内力和应力见表3.14。表3.14 组合作用下缆索及吊杆内力和应力名称轴力(KN)应力(MPa)最大轴力相应最小轴力最大应力相应最小应力缆索5806250037596.2531.7吊杆1055.4895.6383.5348.92.加劲梁自锚式悬索桥中加劲梁为受压构件，在最不利轴力状态下，钢箱梁轴力为87900KN左右；在弯矩最不利状态下，钢箱梁的最大弯矩发生在钢箱梁与预应力混凝土梁的结合部位，最大弯矩值为KN.m，上缘受拉，相应最小弯矩值为63606KN.m，下缘受拉，其他部位的钢箱梁弯矩较小。上缘最大压应力发生在主跨跨中，最大值为91.6MPa。加劲梁的应力及弯矩图见图3.27和3.28。图3.27 恒载+活载状态下