斜拉桥计算书
斜拉桥计算书
青岛理工大学毕业设计（论文）
图 1.2 预应力混凝土刚构桥（单位：cm）
1.2.3 方案三: 中承式钢管混凝土拱桥 （1） 桥跨布置 桥跨布置为 45m+150m+45m=240m，净矢跨比为 0.27，净矢高为 40m，见图 1.3。 （2） 主梁 采用单箱三室箱形截面，梁高2.0m。 （3） 主拱 采用两片四肢格构形的桁架腹杆拱肋通过 K 字横撑连成整体。 拱肋高为 4m， 宽为 2.5m，弦杆采用 φ1000×22mm 的钢管，内浇筑 C50 微膨胀混凝土，弦平联 为 φ500×10mm 的 钢 管 ， 内 浇 筑 C50 微 膨 胀 混 凝 土 ， 直 腹 杆 和 斜 腹 杆 为 φ500×10mm 的钢管，弦杆、横联管、横撑、直、斜杆均为 Q345 钢。吊杆横梁 为预应力混凝土横梁。 （4） 下部结构 拱座为重力式的台阶式拱座，拱上立柱为钢筋混凝土柱式立柱。简支梁的桥 墩为双柱式，与主拱共用拱座作为基础，桥台为重力式桥台。 （5） 施工方法 主拱圈采用悬索吊装施工，跨中合拢。横梁采用工厂预制，现场吊装，纵梁 现场浇注。拱座采用明挖扩大基础的重力式拱座。引桥简支梁采用现场浇注，桥 台采用明挖扩大基础的重力式桥台。
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青岛理工大学毕业设计（论文）
1.2.1 方案一：双塔三跨式预应力混凝土斜拉桥 （1） 概况和特点
斜拉桥是由斜拉索、 塔柱和主梁组成，用若干高强的拉索将主梁斜拉在塔柱 上， 斜拉索使主梁受到一个压力和一个向上的弹性支承的反力，这就使得桥梁的 跨越能力大大增强。斜拉桥具有广泛的适应性，一般来说，对于跨度从 200m 至 700m 左右的桥梁，斜拉桥在技术上和经济上都具有相当优越的竞争能力。 斜拉桥的优点是：梁体尺寸较小，桥梁的跨越能力较大；受桥下净空和桥面 标高的限制少；抗风稳定性比悬索桥好；不需悬索桥那样的集中锚碇构造；便于 悬臂施工等。不足之处是，它是多次超静定结构，设计计算复杂；索与梁或塔的 连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且施工控制等技术要求严格。 斜拉桥的方案设计要充分考虑桥梁所处的环境因素， 根据桥梁的使用功能和 通航要求， 选择合理的主跨跨径布孔，使其能够很好的与桥位所处的自然环境相 一致，然后根据桥位处的地形、地貌对边跨进行跨径布置。在桥孔基本确定后， 选择合理的桥梁结构形式以满足受力要求和经济性的要求， 力求达到安全、 经济、 适用、美观、环保。通过预应力混凝土斜拉桥这种结构形式 1) 减小造价； 2) 刚度大挠度小，在汽车荷载作用下，产生的主要难度约为类似钢结构的 60%左右； 3) 由于混凝土结构具有月两倍于钢结构的振动衰减系数，所以抗风稳定性 好； 4) 抗潮湿性能好，后期养护工作比钢桥简单和便宜； 5) 混凝土材料取材广泛，施工较方便。 本桥主跨 130m，因本桥的跨径较小，若采用钢主梁，一般轻型的正交各向异性 钢梁的质量（400kg/m2）约为混凝土上部结构（1600kg/m2）的 1/4，但前者的 造价比后者约大 2~3 倍， 对于跨度较小的桥梁而言， 这个造价差往往难以抵消由 于混凝土自重而导致钢斜拉索和基础费用的额外增值， 所以本桥采用预应力混凝 土斜拉桥。 （2） 桥跨布置 该方案为双塔三跨式预应力混凝土斜拉桥，跨径布置为 60m+130m+60m=250m，边主跨比为0.46，塔高46m，桥面以上高度32m，高跨 比0.246，采用漂浮体系，桥面设双向横坡为1.5%，见图1.1。 （3） 主梁 主梁断面采用双边箱预应力混凝土主梁，梁高2.5m,桥面宽63.75m +3.0m （中央分隔带）+22.5m（右侧路肩宽度）+21.0m（布索区）=32.5m ，顺桥 向每隔6m设置一道横隔梁。
斜拉桥的计算课件
技术进步
随着材料力学、结构分析、 施工工艺等方面的进步， 斜拉桥的设计和施工技术 不断提高。
应用实例
国内外已建成了多座具有 代表性的斜拉桥，如中国 苏通大桥、法国诺曼底大 桥等。
02
斜拉的力学性能分析
静力分析
静力分析的概述
稳定性分析的局限性 稳定性分析只能给出结构是否稳定的条件，不能给出结构 在不稳定区的具体行为。
03
斜拉的算法
常规设计计算方法
弹性力学方法
基于弹性力学理论，通过应力、应变关系计算斜 拉桥的受力情况。
结构动力学方法
利用结构动力学原理，通过建立模型进行地震等 动力响应分析。
线性代数方法
使用线性代数工具，求解斜拉桥的线性方程组， 获得结构内力。
斜拉桥的特点
01
02
03
04
结构新颖
跨度大
施工方便
斜拉桥是一种新型的桥梁结构， 具有独特的造型和受力特点。
由于斜拉索的支撑作用，斜拉 桥能够实现大跨度的桥梁设计。
采用预制和吊装相结合的方法， 施工难度相对较小。
适用范围广
适用于城市、山区、河流等不 同地形和环境条件下的桥梁建
设。
斜拉桥的发展历程
起源与发展
动力分析的局限性
动力分析的精度取决于模型的复 杂性和所选取的边界条件，同时
还需要考虑阻尼的影响。
稳定性分析
稳定性分析的概述 稳定性分析是研究结构在受到扰动后是否能恢复到原始平 衡状态的能力，主要是为了找出结构的失稳临界点。
稳定性分析的方法 常用的稳定性分析方法有线性稳定性分析和非线性稳定性 分析。线性稳定性分析主要采用特征值法，而非线性稳定 性分析主要采用直接积分法和能量法等。
斜拉桥设计与计算(84页)
二、结构设计
2、索塔
斜拉桥设计与计算
二、结构设计
2、索塔-构造尺寸
斜拉桥设计与计算
二、结构设计
斜拉桥设计与计算
2、索塔-上塔柱锚固区
二、结构设计
3、拉索—截面组成
斜拉桥设计与计算
二、结构设计
3、拉索
斜拉桥设计与计算
序号 技术性能指标
1
抗拉强度
2
拉索用量
3 防护性能 1
6
抗振性能
7
施工周期
8
二、结构设计
1、主梁
斜拉桥设计与计算
二、结构设计
1、主梁-截面及梁高
斜拉桥设计与计算
密索体系，主梁梁高一般为主跨的1/100~1/300,中小跨径一般 1/100~1/150，桥梁较宽时，可能是横向宽度控制。
二、结构设计
1、主梁
斜拉桥设计与计算
二、结构设计
1、主梁-适用性
斜拉桥设计与计算
二、结构设计
一、总体布置
斜拉桥设计与计算
1、孔跨布置
可对称布置或者不对称布置； 不对称布置更为经济合理，对称布置景观性更好一些； 较为合理的边中跨比0.5~1.0之间，以0.8左右居多。
一、总体布置
2、主梁的支承体系
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
2、主梁的支承体系
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
2、主梁的支承体系
3、拉索-锚头构造
斜拉桥设计与计算
二、结构设计
3、拉索-锚头构造
斜拉桥设计与计算
二、结构设计
3、拉索-锚头构造
斜拉桥设计与计算
二、结构设计
3、拉索-锚头构造
斜拉桥设计与计算
某斜拉桥牵索挂篮计算书(midas建模计算)
4.6 主纵梁中支点承压块 ............................................................................................................................ 28 4.7 反力轮检算 ........................................................................................................................................... 28 4.7.1 销轴检算 ................................................................................................................................... 28 4.7.2 局部承压 ................................................................................................................................... 28 5、结论与建议 .................................................................................................................................................... 28
某斜拉桥牵索挂篮计算书(midas建模计算)
4.6 主纵梁中支点承压块 ............................................................................................................................ 28 4.7 反力轮检算 ........................................................................................................................................... 28 4.7.1 销轴检算 ................................................................................................................................... 28 4.7.2 局部承压 ................................................................................................................................... 28 5、结论与建议 ........................................................................................................................................程概况
佛山市龙湾大桥主桥采用跨径30+125+290+125+30m=600m预应力砼双塔双索面斜拉桥， 主梁采用预应力砼双边箱断面，全宽32.5m，中心线高度3.0m，顶板设双向2%横坡，底板水 平。主梁采用C55 砼。 ①、节段划分 综合考虑结构受力、节段重量、张拉设备和施工周期等因素，标准梁段长度为 5.5m， 节段重量约为440 吨， 悬臂施工节段共25个。 0#块顶面长度11.9m， 过渡孔现浇段长度37.5m， 采用支架现浇。边跨合龙段长度为2.0m，中跨合龙段长度为4.8m。 主梁参数表 节段编号 0#块 1#块 2#块 边跨 3#～19# 20# 边跨合拢段 过渡孔现浇段 1'#块 2'#块 中跨 3'#～25'# 中跨合拢段 5.5 5.6/2 436.8 416/2 节段长度（m） 11.9 4.25 5.5 5.5 5.5 2.8 36.82 4.25 5.5 表1 节段重量（t） 1387.9 390 449.1 436.8 457.6 190.1 4234.4 390 449.1
斜拉桥计算
斜拉桥计算摘要本设计根据设计任务要求,依据现行公路桥梁设计规范,兼顾技术先进，安全可靠，适用耐久，经济合理的原则，提出了预应力混凝土双索面双塔斜拉桥、预应力混凝土连续刚构、变截面连续梁桥三个比选桥型。
综合各个方案的优缺点并考虑与环境协调，把预应力混凝土双索面双塔斜拉桥作为推荐设计方案。
进行结构细部尺寸拟定，并利用Midas6.7.1建模，进行静活载内力计算、配筋设计及控制截面应力验算、变形验算等。
经验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。
独塔斜拉桥方案斜拉桥方案造型美观，气势宏伟，跨越能力强，55米的主塔充分显示其高扬特性，拉索的作用相当于在主梁跨内增加了若干弹性支撑，从而减小了梁内弯矩、梁体自重，从而减小梁体尺寸。
施工技术较成熟。
斜拉桥设计与计算第1部分总体设计第 1节斜拉桥概述斜拉桥是一种桥面体系受压、支承体系受拉的结构，其桥面体系由加劲梁构成，其支承体系由钢索组成。
上世纪70年代后，混凝土斜拉桥的发展可分成三个阶段：第一阶段：稀索，主梁基本上为弹性支承连续梁；第二阶段：中密索，主梁既是弹性支承连续梁，又承受较大的轴向力；第三阶段：密索，主梁主要承受强大的轴向力，又是一个受弯构件。
近年来，结构分析的进步、高强材料的施工方法以及防腐技术的发展对大跨斜拉桥的发展起到了关键性的作用。
斜拉桥除了跨径不断增加外，主梁梁高不断减小，索距减少到10m以下，截面从梁式桥截面发展到板式梁截面。
混凝土斜拉桥已是跨径200m～500m范围内最具竞争力的桥梁结构。
（一）技术指标1，路线等级：公路一级，双向四车道：2，设计车速：100km/h;3，桥面宽：1.5m（拉索区）+0.5m(防撞护栏)+0.5m(过渡带)+7.5m(行车道)+ 0.5m(过渡带)+0.5m(防撞护栏)+1m(隔离带) +0.5m(防撞护栏) +0.5m(过渡带)+7.5m(行车道)+0.5m(过渡带)+0.5m(防撞护栏)+1.5m（拉索区）。
第2章 斜拉桥计算
第二章 斜拉桥的计算第一节 结构分析计算图式斜拉桥是高次超静定结构，常规分析可采用平面杆系有限元法，即基于小位移的直接刚度矩阵法。
有限元分析首先是建立计算模型，对整体结构划分单元和结点，形成结构离散图，研究各单元的性质，并用合适的单元模型进行模拟。
对于柔性拉索，可用拉压杆单元进行模拟，同时按后面介绍的等效弹性模量方法考虑斜索的垂度影响，对于梁和塔单元，则用梁单元进行模拟。
斜拉桥与其它超静定桥梁一样，它的最终恒载受力状态与施工过程密切相关，因此结构分析必须准确模拟和修正施工过程。
图2-1是一座斜拉桥的结构分析离散图。
图2-1斜拉桥结构分析离散图第二节 斜拉索的垂度效应计算一、等效弹性模量斜拉桥的拉索一般采用柔性索，斜索在自重的作用下会产生一定的垂度，这一垂度的大小与索力有关，垂度与索力呈非线性关系。
斜索张拉时，索的伸长量包括弹性伸长以及克服垂度所带来的伸长，为方便计算，可以用等效弹性模量的方法，在弹性伸长公式中计入垂度的影响。
等效弹性模量常用Ernst 公式，推导如下：如图2-2所示，q 为斜索自重集度，m f 为斜索跨中m 的径向挠度。
因索不承担弯矩，根据m 处索弯矩为零的条件，得到：22111cos 88m T f q l ql α⋅==⋅ 2cos 8m ql f Tα= （2-1）图2-2 斜拉索的受力图式索形应该是悬链线，对于m f 很小的情形，可近似地按抛物线计算，索的长度为：lf l S m 238⋅+= (2-2) 223228cos 324m f q l l S l l Tα∆=-=⋅= 2323cos 12d l q l dT Tα∆=- (2-3) 用弹性模量的概念表示上述垂度的影响，则有：()3322321212cos f dT l lT E d l A Aq l L σαγ=⋅==∆ (2-4) 式中：/T A σ=，q A γ=，cos L l α=⋅为斜索的水平投影长度，f E ：计算垂度效应的当量弹性模量。
斜拉桥的计算(合理成桥状态确定)汇总.
第三章斜拉桥计算①斜拉桥（或者其他桥梁）的计算分类：总体分析局部分析②局部应力分析方法③斜拉桥总体分析的特点a.考虑垂度效应的斜拉索弹性模量修正问题；b.考虑成桥索力可优化的成桥状态确定问题；c. 考虑施工分阶段进行，索力反复可调、施工方便、成桥达到设计内力目标和线形目标的施工张拉力和预拱度确定问题。
3、斜拉索等效弹模与斜拉索水平投影长、斜拉索应力的关系第二节斜拉桥合理成桥状态3.2.1 成桥恒载索力的初拟斜拉桥的设计存在一个通过优化成桥索力来优化斜拉桥成桥内力的合理成桥受力状态确定问题：斜拉桥主梁、主塔受力对索力大小很敏感；而斜拉索索力可以调节。
国内外学者探索出了多种方法：简支梁法、恒载平衡法、刚性支承连续梁法、最小弯曲能量原理法、最小弯矩法、内力平衡法（或应力平衡法）、影响矩阵法、用索量最小法。
讲授：李传习成桥恒载索力的初拟的方法•简支梁法–方法的定义：选择合理的成桥索力，使主梁在成桥状态的恒载弯矩与以拉索锚固点为主梁支点的简支梁的恒载弯矩一致。
（图）–特点：对于不对称结构，塔的弯矩难以照顾，所得结果难以应用。
–适应情况：已用得不多。
•恒载平衡法–方法：主跨斜拉索索力根据简支梁法确定；边跨斜拉索索力根据塔承受的不平衡水平力为零的条件确定；边跨的压重根据简支梁法确定。
–特点：主梁成桥恒载弯矩与简支梁相同；主塔恒载弯矩为零。
–适应情况：用得较多，适用范围较广。
•刚性支承梁法–方法：选择合理的成桥索力，使主梁在成桥状态的恒载弯矩与以拉索锚固点为主梁支点的连续梁的恒载弯矩一致（图）。
–特点：对于不对称结构，塔的弯矩难以照顾；索力跳跃性可能很大，不均匀。
–适应情况：已用得不多。
讲授：李传习成桥恒载索力的初拟的方法（续1）•最小弯曲能量原理法–方法（定义）：以弯曲应变能最小为目标函数。
最初该法只适应于恒载索力优化，无法考虑活载和预应力的影响；将该法与影响矩阵结合后，这个缺点得到了克服。
此方法所得结果中一般弯矩均比较小，但两端索力不均匀，如人为调整易使受力状态调乱。
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边跨混凝土梁设置纵、横双向预应力束。横向预应力束布置在相应横梁处腹板 及顶板，标准横梁钢束采用 15-15 和 15-7 型高强度、低松弛钢绞线，边墩、辅助墩 横梁钢束采用 15-22 型高强度、低松弛钢绞线，制孔均采用金属波纹管。纵向预应力 束采用顶底板直线配束，钢束均采用 15-12 型高强度、低松弛钢绞线，制孔采用金 属波纹管。纵向预应力钢束根据设计需要在节段线处部分张拉接长。钢束张拉顺序 按照横向—纵向的顺序进行张拉。各类型钢束的具体张拉顺序详见各部分施工图， 各钢束横桥向应对称同步进行张拉。
箱顶宽 4000cm，箱底宽 3520cm ，悬臂长度 240cm；标准截面中线处梁高 350cm，顶板厚 35cm，底板厚 40cm；中腹板厚 60cm，箱宽 1460cm；边腹板厚 150cm，箱宽 820cm；悬臂端部板厚 15cm，悬臂根部板厚 40cm。采用 C50 混凝土。
1
福州市淮安大桥
1.1 总体布置 ........................................................ 1 1.2 结构体系 ........................................................ 1 1.3 加劲梁 .......................................................... 1 1.4 主塔、辅助墩及基础 .............................................. 2 1.5 斜拉索 .......................................................... 3 1.6 边跨混凝土梁预应力布置 .......................................... 3
3.1 主要技术标准 .................................................... 5 3.2 参考设计规范 .................................................... 5
4. 静力计算参数及荷载取值 ....................................................................... 6
斜拉索采用常用的双层热挤 PE 护套半平行钢丝拉索体系，外层为彩色，外层颜 色建议采用白色或与业主及有关部门协商后确定。斜拉索护套表面采用双螺旋线。 采用 φ7mm 高强环氧涂层平行钢丝（fpk=1670Mpa）。
斜拉索规格共 6 种，分别为:PES7-151、PES7-187、PES7-211、PES7-253、 PES7-283、PES7-301。
主跨钢箱梁标准节段横断面
钢混结合面位于中跨侧距主塔中心线 10m 处，结合段梁端设 150cm 端横梁。辅 助墩横梁两侧箱室设有 C15 素混凝土压重。
1.4 主塔、辅助墩及基础
主塔为 A 型塔，总塔高为 115m，塔顶高程+125.0m。桥面以下塔柱高度 15.799m， 桥面以上塔高 99.201m。在高程+89.827m 以下为倾斜塔柱，高 79.827m，倾斜度为 1：5.51；往上至高程+115.718m 位置，主塔塔柱线形位于 R=145m 的圆弧段；其余至 高程+125.0m 塔顶部分主塔为竖直线形。上塔柱作为索锚区采用整体箱形截面，两 边箱顺桥向长度 6.5m，壁厚为 130cm，横桥向宽度 3.6m，壁厚分别为 70cm、80cm； 中箱为塔柱横向连接构件，壁厚 50cm；斜拉索锚固点纵向间距分别为 3.3m、3.1m、 2.5m，对称于塔柱中心线设置，采用混凝土齿块进行锚固；为了承受斜拉索巨大的 张力，索锚区塔柱截面采用“井”字型预应力，顺桥向采用预应力钢绞线、夹片式锚 具，钢束规格分别采用 9-φs15.2 和 7-φs15.2；横桥向采用光面钢丝、墩头锚，钢 丝规格分别采用 48-φp7 和 36-φp7。塔身采用 C50 混凝土。
1.设计概况
福州市淮安大桥
淮安大桥体系静力计算书
1.1 总体布置
淮安大桥北起闽侯侧浦里排涝站附近，止于淮安侧地面道路落地点，横跨闽江。 桥梁孔跨布置为（45+67）m +416 m +（67+45）m，边跨设置一个辅助墩，主桥全长 640m。
主桥桥型为双塔双索面钢-混凝土混合梁斜拉桥，边跨采用混凝土箱型加劲梁， 中跨采用扁平钢箱加劲梁。主塔采用 A 型塔，主塔基础承台采用分离式承台之间设置 系梁。斜拉索空间双索面布置，每塔两侧各 16 对索，全桥共 128 根。桥面铺装采用 60mm 改性沥青混凝土（SMA13）抗滑表面层+ 80mmC40 聚丙烯纤维混凝土底层。
5. 结构纵向静力计算 ................................................................................. 11
5.1 计算模型 ....................................................... 11 5.2 荷载组合 ....................................................... 12 5.3 混凝土主梁施工阶段验算 ......................................... 12 5.3.1 施工步骤................................................................................................................. 12 5.3.2 计算结果................................................................................................................. 12 5.4 使用阶段验算 ................................................... 14 5.4.1 静力计算结果 ......................................................................................................... 14 5.4.2 应力计算结果 ......................................................................................................... 25
4.1 恒载 ............................................................ 6 4.2 活载 ............................................................ 7 4.3 温度荷载 ........................................................ 8 4.4 风荷载 .......................................................... 8 4.5 支座沉降 ....................................................... 11
1.2 结构体系
本桥支撑采用半漂浮体系，设置纵、横向活动支座，主塔及两侧梁端设置横向限 位挡块。桥台侧设有纵向消能阻尼器。在辅助墩两侧设置一定范围的压重以防止在运 营阶段辅助墩支座出现负反力，降低支座设计难度。
1.3 加劲梁
加劲梁采用等高度箱梁，设置 2%双向横坡，单箱三室截面，梁高 3.5m，顶宽 40.0m，混合梁体系。其中边跨混凝土梁长 121.6m，钢梁长 396.0m。钢-混凝土结合 面设在主跨，距塔中心 10.0m 处，结合段长 2.0m。
福州市淮安大桥
5.4.3 位移计算结果 ......................................................................................................... 32 5.4.4 支反力计算结果 ..................................................................................................... 33
2. 主要材料................................................................................................... 3
3. 主要技术标准及参考设计规范................................................................ 5
主塔基础承台采用分离式，单个承台平面尺寸 14.4x14.4m，厚度 5.5m，台下行 列式布置 9 根φ2.5m 钻孔灌注桩，分离式承台横向净距 26m，台间设置横向系梁连接 成整体以抵抗分离式塔柱的横向水平力。系梁宽度 4m，高度 5.5m。采用 C40 混凝土。
辅助墩采用分离式矩形截面独柱式墩，墩柱截面尺寸为 1.8×3.6m。每墩设 2 根
福州淮安大桥
体系静力计算报告
计算： 复核：
2010 年 06 月
福州市淮安大桥
目录
1.设计概况 .................................................................................................... 1