新建沙县府前悬索桥结构设计及受力分析
悬索桥构造及设计实例介绍(128页)
复式主缆（双链吊桥： 朝阳大桥）。
• 截面形状（六角形）
尖顶形：将钢丝索故在竖向排列，列间插放隔片有助于通风和保持真圆 度较高的截面形状，截面温度均匀。主缆施工之初的钢丝定位较难。
平顶形：下层的钢丝索股会受到较大的挤压力，截面水平直径较竖向直 径大。
方阵式：竖横双向均利于插放隔片，钢丝束股数目较为灵活，紧缆机操 作时也较容易形成圆形截面。
双链式悬索桥（小跨度悬索桥）
双链式悬索桥的恒载及均布活载由上下链平均负担，非均布活载以及 半跨活载时结构的受力及变形特性较好，分散构件受力可减小构 件截面尺寸和单件重量；缺点：构件增多分散，安装及养护维修 不利。
悬索桥的形式（续）
地锚式悬索桥的孔跨布置形式(力学体系) 单跨：适于边跨建筑高度小、曲线边跨。由于边跨主缆的垂
悬索桥各部分构造——索夹
吊索与索夹的联结方式（钢丝绳） • 4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳索绕跨在索夹顶部的
嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索，索夹 分左右两半。
• 双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝绳索或 平行钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板（吊板）连接， 下端用锚头或者同样用销铰与加劲梁连接。索夹分上下两 半。
吊索
布置形式：竖直；倾斜（提高整体振动时的结构阻尼值）。 材料：刚性吊杆（少量小跨：圆钢或钢管）；
柔性吊索：钢丝绳或者平行钢丝索（多采用）。 • 钢丝绳索 绳心式：以一股钢丝绳为中央形心，外围用钢丝束股围绕扭
绞而成。 股心式：7股钢丝束股扭绞而成，中央一股为股心。
注意：钢丝束股的扭绞方向与其间钢丝的扭转方向相反。
• 平行钢丝索（PWS）：多根Φ 5～7镀锌钢丝外加PE套管。
悬索桥各部分构造——索夹
悬索桥的受力分析与施工控制(54页)
拉，使加劲梁的荷载传递到主缆，吊 无应力状态下进行安装，当钢箱梁
杆张拉完成后，即完成体系转换。
落梁后，吊杆传力，完成体系转换。
悬索桥的受力分析
分析方法及内容
目前悬索桥精确分析通常采用悬链线理论和非线性有限元 分析相结合的方法进行。
悬索桥分析的主要内容如下： 1）精确合理地确定悬索桥恒载成桥状态下的构形与内力； 2）精确分析悬索桥运营阶段在活载及其它附加荷载作用下的
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（地锚式悬索桥）
坝凌河桥桥面吊机起吊钢桁梁片 桥面吊机安装在加劲梁上。桥面吊
机广泛用于大跨桥梁施工，在山区 悬索桥中，通过桥面运送桁片到吊 装位置，由桥面吊机吊装就位。
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（地锚式悬索桥）
矮寨桥轨索滑移法运梁足尺试验 轨索运梁突破了传统山区悬索桥加劲梁施工技术，创新性利用
悬索桥的受力分析与施工控制
悬索桥类型及施工特点 悬索桥的受力分析 悬索桥施工控制
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的类型（地锚式悬索桥）
传统的地锚式悬索桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸锚锭 的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。
主缆是悬索桥结构体系中的最重要的承重构件，为受拉的柔性索； 索塔是主缆的重要支承构件（承受桥梁竖向荷载），以受压为主； 加劲梁是保证车辆行驶、提供结构刚度的梁结构，以受弯扭为主； 吊索是将竖向荷载传递到主缆的构件，是连系加劲梁与主缆的纽带，
缆索系统形成加劲梁运送缆索通道，由运梁小车完成加劲梁的 运送工作。
悬索桥类型及施工特点
悬索桥的施工特点（自锚式悬索桥）
自锚式悬索桥一般采用先梁后缆的施工工序。
其特征性的施工工序如下： 加劲梁架设方法
悬索桥构造及设计
钢箱梁内部构造
悬索桥各部分构造——加劲梁
钢箱梁的横截面：
扁平棱形钢箱梁 增设抗风分流板的扁平棱形钢箱梁 流线型钢箱梁 增设抗风分流板的流线型钢箱梁
1500米以上的悬索桥尽可能采用开槽分离箱，及 其它导流稳定措施才能满足要求。
Messina海峡大桥 （3300米方案）钢箱加劲梁横截面
加劲梁宽达60.4m，由3个纵向的钢箱、钢箱梁之间的钢桥面板和钢横梁 等三部分组成。钢横梁的立面作成倒梯形，中间部分高约5m。横梁间距 30m，纵向箱梁净跨径26m。主跨的宽跨比为1/54.6。能够经受高于216 Km/h的大风；公路平台能够承受大于140,000辆/天的交通量；双线铁路 允许通过列车200辆/天。
双层公路桥面钢桁架梁 公铁两用的双层桥面钢桁架梁 单层桥面钢桁架梁 流线型闭合式桁架箱梁——香港青马大桥
钢桁架加劲梁的特点：
通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭刚度 较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。
一般桁架加劲梁横截面
香港青马大桥
闭合式 钢桁梁横截面
在两片主桁架的外围，沿着桥梁纵向每隔4.5米加设一道包 括上下桥面系横梁、两侧尖端形导风角与中间两根立柱等构件 组成的六边形横向主框架，在导风角部分用1.5毫米后的不锈 钢板围封。这样连同上下横梁部分的正交异性钢桥面板，组成 一个类似与钢箱梁的封闭性截面。上层桥面的中央3.5米宽度 部分和下层桥面的铁道桥面系部分均以交叉的斜杆代替正交异 性板，整个截面中央部分形成一条纵向的上下通风道，对抗风 极为有利。
箱梁由板构件组成，标 准化大量生产容易
节段法架设或与现浇节 段并用 油漆养护方便 与主梁结合损伤难维修
砼ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ梁
不易发生 可能性小
小 小 大 低 最低
悬索桥的结构原理、力学性能及建造方法
悬索桥的结构原理、力学性能及建造方法一、原理悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。
由于塔架基本上不受侧向的力，它的结构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用。
假如在计算时忽视悬索的重量的话，那么悬索形成一个双曲线。
这样计算悬索桥的过程就变得非常简单了。
老的悬索桥的悬索一般是铁链或联在一起的铁棍。
现代的悬索一般是多股的高强钢丝。
二、结构悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，许多桥梁使用这种结构方式。
现代悬索桥，是由索桥演变而来。
适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结构。
是大跨径桥梁的主要形式。
悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。
悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢缆等）制作。
由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。
1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米，是目前世界上跨径最大的桥梁。
悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。
三、性能按照桥面系的刚度大小，悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥。
柔性悬索桥的桥面系一般不设加劲梁，因而刚度较小，在车辆荷载作用下，桥面将随悬索形状的改变而产生S 形的变形，对行车不利，但它的构造简单，一般用作临时性桥梁。
刚性悬索桥的桥面用加劲梁加强，刚度较大。
加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载。
除以上形式外，为增强悬索桥刚度，还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式，但构造较复杂。
桥面支承在悬索（通常称大揽）上的桥称为悬索桥。
英文为Suspension Bridge，是“悬挂的桥梁”之意，故也有译作“吊桥”的。
“吊桥”的悬挂系统大部分情况下用“索”做成，故译作“悬索桥”，但个别情况下，“索”也有用刚性杆或键杆做成的，故译作“悬索桥”不能涵盖这一类用桥。
P001~012 A10桥梁说明 (沙县沙溪大桥)
沙县沙溪大桥设计说明一、会议纪要的执行情况1.省内初步设计审查会议纪要：（1）原则同意初步设计提出的桥型及桥跨布置，在下阶段设计中，设计单位应结合专家组和咨询单位意见，进一步优化路线平纵断面设计，合理确定桥梁长度，降低工程造价。
桥梁设计应尽量统一T梁跨径，便于组织施工。
【执行情况】按会议纪要执行。
同时根据专家组意见，对跨径和布孔进行了优化，主桥调整为（66+120+66）=252米预应力混凝土变截面连续刚构箱梁。
2.定测验收省内审查会议纪要已按会议纪要执行。
3.桥孔布置调整：根据省内初步设计审查专家组、省内定测验收审查意见及路线平纵优化情况，本桥施工图设计桥孔布置作了以下调整：二、设计标准及技术规范⒈设计标准：(1) 设计荷载：公路—Ⅰ级；(2) 设计洪水频率：大桥1/100，中桥1/100，涵洞1/100；(3) 桥面宽度：分离式：2×[0.5米（防撞栏）+ 11.25米(行车道)+0.5米（防撞栏）]＝24.5米。
(4) 地震设防：场地地震动加速度峰值为0.05g，桥梁抗震设防类别为B类，抗震设防烈度为6度，抗震设防措施等级为7度。
⒉技术规范：(1) 中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路工程技术标准》JTG B01-2003；(2) 中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004；(3) 中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004；(4) 中华人民共和国交通运输部部颁行业推荐性标准《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011；(5) 中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61-2005；(6) 中华人民共和国交通运输部部颁行业推荐性标准《公路桥梁工程抗震设计细则》JTG/TB02-01-2008；(7)中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007；(8)中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路工程水文勘测设计规范》JTG C30-2002；(9)中华人民共和国交通部部颁标准《公路桥梁抗风设计规范》JTG/T D60-01—2004。
悬索桥构造及设计
悬索桥的构造与设计 悬索桥的实例介绍
第一部分 悬索桥的构造与设计
主要内容 • 悬索桥的组成 • 悬索桥的形式 • 悬索桥的各部分构造 • 悬索桥的设计
一、 悬索桥的组成
组成：悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索 等构件构成的柔性悬吊体系其主要构成如下图所示成桥时主 要由主缆和主塔承受结构自重加劲梁受力由施工方法决定成 桥后结构共同承受外荷作用受力按刚度分配
较小对荷载变形有利架设主缆时索鞍预偏量较大；梁端 用吊杆或者摆柱作支撑的悬浮体系纵向位移不受限制 1385米江阴大桥 三跨：最常见 两跨：单边跨一岸建筑高度小和曲线边跨时1377米青马大桥 多跨：因中间桥塔和两边桥塔的塔高不同导致主缆垂度偏大 悬索桥整体刚度降低非均布活载下塔顶变位及加劲梁挠 曲变形和弯矩较大；固有振动频率降低故中塔必须加大 刚度4柱立体桥塔或者减小主缆垂跨比
改良措施： 以S 形截面的缠绕钢丝代替圆端面钢丝使主缆表面光滑、丝
丝相扣油漆不易开裂、水不能渗入 开空气导入法：将除湿机产生的干燥空气用管道输送通过入
口索夹输入主缆经出口索夹排出主缆出入口索夹间距140米 左右一般可维持置形式：竖直；倾斜提高整体振动时的结构阻尼值 材料：刚性吊杆少量小跨：圆钢或钢管；
方阵式主缆断面
施工中的主缆断面
悬索桥的构造——主缆
主缆编制方法 AS法：通过牵引索作来回走动的编丝轮每次将两根钢
丝从一端拉到另一端待钢丝达到一定数量后可达400～ 500根编扎成一根索股钢束股数较少便于集中锚固起吊 设备轻便；架设主缆时抗风较弱所需劳动力也较多 PS法：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆 的施工进度但要求大吨位的起重运输设备和拽拉设备 来搬运钢丝束股目前多采用61、91、127Φ5左右钢丝 最重可达40吨
悬索桥的受力特征
悬索桥的受力特征嗨，朋友！你有没有走过悬索桥呀？那可真是一种奇妙的体验呢。
我第一次走悬索桥的时候，心里直打鼓，看着那长长的桥身悬在半空，就忍不住想，这桥怎么就能稳稳地待在那儿呢？这就不得不说说悬索桥独特的受力特征啦。
咱们先想象一下，悬索桥就像一个超级大的秋千。
主缆就好比是秋千的绳子，桥面板呢，就像是坐在秋千上的我们。
你看，秋千的绳子承受着我们的重量，把我们吊起来，主缆也是一样，它承担着整个桥体的重量。
主缆是悬索桥最关键的受力部件之一，它的力量可不容小觑。
有一次，我和一位工程师朋友聊天，我就好奇地问他：“这悬索桥的主缆得有多结实啊？”他笑着告诉我：“哎呀，你可别小瞧了这主缆，它就像大力士的手臂一样强壮。
”主缆一般是由许多根高强度的钢丝组成的，这些钢丝紧紧地绞在一起，就像团结的兄弟一样，共同抵抗着巨大的拉力。
这拉力从哪儿来呢？当然是桥面上的车辆、行人还有桥自身的重量啦。
你想啊，如果主缆不够结实，那桥还不得像断了线的风筝一样，一头栽下去？那可就太可怕了！再说说桥塔吧。
桥塔就像是悬索桥的大支柱，稳稳地立在两岸。
我在参观一座悬索桥的建设时，遇到一位建筑工人，我就问他：“这桥塔有啥特别的呀？”他指了指高耸的桥塔说：“嘿，这桥塔啊，就像是两个巨人，它们得牢牢地抓住主缆，不然这桥可就散架喽。
”桥塔承受着主缆传来的巨大压力，把主缆的拉力转化为向下的压力传递到地基上。
这地基也得足够坚固才行，就像我们盖房子得有个扎实的地基一样。
如果地基不稳，那桥塔就会倾斜，整个悬索桥就会陷入危险之中。
这就好比一个人站在不稳固的地面上，稍微一动就可能摔倒。
咱们可不能忘了吊索啊。
吊索就像是连接主缆和桥面板的小助手。
它把桥面板吊在主缆下面，把桥面板的重量传递给主缆。
我看到那些吊索的时候，就觉得它们像是一群忠诚的小卫士，整整齐齐地排列着，各自承担着自己的任务。
要是把悬索桥比作一个大家庭，主缆是家长，那吊索就是家里的孩子们，大家齐心协力，共同支撑起这个家。
悬索桥的受力分析
悬索桥的受力分析一、选题在前面的PreSentation 部分，我与张玉青同学合作完成了上海东海大桥的建模，在此次的实例分析中，我参考了《ANSYSfc木工程实例应用》中的悬索桥部分，并在建模的基础上对其进行受力分析和施工过程中跨中挠度变化情况的分析。
二、实例1•问题的描述材料性能悬索和吊杆：E=2.5e11, μ=0.1, P g=1e4梁：E=3.0e11, μ=0.1, P C=Ie4截面尺寸悬索：A=I吊杆：A=0.02梁：A=0.5, H=1, 1=1/24几何参数：桥长400m双索塔，自桥面算起塔高20m全桥模型成对称分布。
两塔之间跨度为200m,左右塔距岸边各100m悬索间距为10m初始条件：悬索和吊杆初应变为ε=1e-5。
边界条件：悬索两端铰支，大梁布置成简支结构。
以上都统一采用国际单位制。
2.悬索桥结构的建模把悬索体系的主要承重结构模拟为由铰链环组成的在节点上加荷载的悬挂索链。
这种模型不但能很好地表现实际节点索链的性质，还能表现由金属丝。
股或索组成的缆的性质，由于它不具有抗弯的能力，所以用LINK180单元模拟是非常好的，计算的精度和索长度的选取有很大的关系，同时要考虑索的应力变化问题。
当给索缆装配加劲梁时，由于加劲梁还只是外荷载，不参与结构受力，所以可以将缆索结构当成是受集中荷载的体系。
荷载按照实际的情况阶段施加。
当桥建成之后，可以将缆索和加劲梁当做一个整体来分析，在条件允许的情况下可以一次性施加活载在桥上来模拟其受力分析。
三、建模过程及分析过程1. 设置单元及材料参数定义单元类型定义材料属性实常数定义截面2. 建模生成区段模型主缆单元类型为1号，材料类型为1,截面实常数R1 ;悬索单元类型为1号，实常数为2,桥面主梁单元类型为2号，材料类型为2号，截面实常数为1。
定义局部坐标在X=100处生成局部坐标系，新的坐标系代号必须大于10 ,再将局部坐标系设为当前坐标系，以当前坐标系的YZ面为对称面，镜像生成另一区段模型。
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关键词 ：悬索桥 ；钢桁架 ；索 塔 ；主缆
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ４ ８ ． ２ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｓｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ Ｍｅ ｃ ｈａ ｎｉ ｃ ａ ｌ Ａｎａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｎｅ ｗｌ ｙ— － ｂ ｕｉ ｌ ｔ Ｆｕｑ ｉ ａ ｎ Ｓ ｕｓ ｐｅ ｎｓ ｉ ｏ ｎ Ｂｒ ｉ ｄｇ ｅ ａ ｔ Ｓ ｈａ ｘ ｉ ａ ｎ Ｃｏ ｕ ｎｔ ｙ
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Ｊ ｕ ｎｅ ２ ０１ ５
文 章 编 号 ：１ ６ ７ １ — ８ ４ ９ ６ 一（ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ — ０ ０ ０ ９ — ０ ５
新 建 沙 县 府 前 悬 索桥 结 构 设 计 及 受 力分 省公路勘察规划设计 院股份有限公 司，广东广州 ５ １ ０ ５ ０ ７ ；２ ． 广东交通职业技术学院 ，广东广州 ５ １ ０ ６ ５ ０ ） 摘 要 ：新 建沙 县府前悬 索桥 为沙 县府前悬索桥 拓宽改建项 目的主体工程， 横跨 沙溪河 ，连接李 刚中路 与国道 Ｇ ２ ０ ５ 。主桥采用 两跨连续钢桁架悬索桥， 主缆跨径布置为（ １ １ ２ ＋ １ １ ２ ） ｍ。文章主要 介绍该桥 的支承体系设计 、加 劲梁设计 、桥塔与基础设计 、锚碇及缆索体 系设计及主要技术特点 ，为类似桥梁 的设计及计算提供参考。
第１ ４ 卷 第２ 期
２ ０ １ ５ 年６ 月
广 东 交 通 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ０ Ｕ ＲＮＡ Ｌ ０ Ｆ Ｇｔ Ｏ ＡＮＧ ＤＯ ＮＧ Ｃ０ Ｍ Ｍ Ｕ Ｎｌ ＣＡＴＩ ｏ Ｎ Ｐｏ Ｌ ＹＴＥＣＨ ＮＩ Ｃ
Ｖｌ ０ １ ． １ ４ ＮＯ ． ２
县桥 梁 采用 与 原结 构 相 同 的构造 形 式— — 独塔 地
１ 概 述
现 有 沙县悬 索 桥是 １ ９ ９ ４ 年建 成 ，连 接沙 县李
刚 中路 与 国 道 Ｇ２ ０ ５ ，横 跨 沙 溪 河 ，为 沙 县 主 要
Ｍ Ａ Ｙｕ— ｑ ｕａ ｎ ， ＳＵＮ Ｘｉ ａ ｎｇ ． ｄ ｏ ｎ ｇ ， ＧＵＯ Ｗｅ ｎ— ｈ ｕａ ， ＺＨＯＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｃ ｏ ｎｇ （ １ ． Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ５ ０ ７ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；