自锚式悬索桥专题
自锚式斜拉—悬索协作体系桥活载响应分析
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几何非线性和接触非线性三类问题。由于主缆及斜 拉索的存在 ， 大跨度 自锚式斜拉一悬索协作体系桥
表现 出明显 的大位 移 非 线 性 的力 学 特 征 ， 即三 类 非
线性 中的几何非线性问题。几何非线性使得线性计 算中常用的叠加原理失效 ， 不能利用影响线加载方 法准确地进行活荷载作用下的内力、 位移计算 ， 进而 也就无法准确得出大跨度体系桥梁的受力特点及受 力状 态 ， 无法应 用 于 理 论 研 究 与 工程 实 践 。如 果 想 准确计算活载作用下体系的内力和位移等 的响应就
桥向变宽 ， 截面形式兼顾美 观和减小风阻的受力需
求 。横桥向两塔柱 自下而上逐渐 内倾收小 ， 增加 了 主塔的耸立感 。主缆矢高 ６ ｍ， ０ 主跨 ４０ 矢跨 比 ０ｍ，
多的优点， 近年来国内外对 自锚式斜拉一悬索协作 体系桥的研究 日 益增多 ， 得出了许多有益的结论 。
对于 自 锚式斜拉一悬索协作体 系桥 ， 缆索是结
１ 前 言
系平衡 ， 表现出大位移非线性的力学特征 ， 这是 自 锚 式斜拉—悬索协作体系桥的重要特征之一。因此本 文以一座 ４ ０ ０ ｍ主跨 的自锚式斜拉—悬索协作体系 桥方案设计为例重点针对活载作用非线性计算及其 简化计算进行研究 ， 讨论其受力特点和变形特征 。 ２ 主要 构 造 此方案设计为 １２ ４０＋ ３ ｍ 自 ３ ＋ ０ １２ 锚式斜拉 一 悬索协作体 系桥 ， 采用 了修正 的狄辛格体系 （ 即悬 索 桥体 系和斜 拉 桥 体 系分 为 两 个相 互 独 立 的部分 ， 斜拉索部分采用密索体系） 边中跨 比为 ０ ３ １ ， ．３： 。 为增加主梁 刚度 ， 减小跨 中挠度 ， 改善体 系受力性 能， 边跨设置一处辅助墩。全桥采用双 向 ６车道 布 置， 公路 Ｉ 级汽车荷载。主塔采用 Ｈ型双独柱索塔 、 扇形索面， 设有 ０号索 ， 全桥采用漂浮体系 ， 布置图 如图 ｌ 所示 。 全桥 主梁采用 混合梁构造 ， 断面采用流线型扁
自锚式悬索桥结构体系分析
限 制或 景观 要求 不方 便建 造锚 锭 的地方 修 建悬 索桥
提供 了一 种 解 决 方 ， 以必 须 在 主缆 架 设 之 前 完 成 。这 种 与一 般 地 所
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图 １ 全桥 立 面 图
２ 建 立 实 桥 有 限元 模 型 及 受 力 分 析
采用 大 型通用 有 限元 软件 建立 空 间有 限元 模 型 （ ２， 图 ） 考虑 刚性 区影 响 ， 限元模 型 中主梁采 用 有 成 桥线形 ， 即竖 曲线 半 径 采 用 １ ０ Ｉ 圆 曲 线 ， １５ ０１ 的 Ｔ 双 向按 ２ ％纵 坡设 计 ； 主缆 线 形采 用 分 段 悬链 线 ，
曲线 ， 幅桥 桥 面设 单 向 ２ 的横 坡 。 实 桥 立 面 图 单 ％
见 图 １ 。
３ （ ５３ Ｏ０ ． Ｏ０． ６ ９ ３ （ ２ ０ｌ ８（ ３ ９ ２
锚式 悬索 桥相 反 的施工 顺序 使 这种 桥梁 只 能应用 于
９０ｌ３９４ ． ０ ６ ５ ４Ｏ０ × （ ３ ． Ｏ０． ３（ ３
收 稿 日期 ： ０ ８０ —０ ２０ —３ １
作者简介 ： 杨
洪（９８）男 ， 程师 ， 要从事交通建设施工监理 。 １６ 一 ， 工 主
维普资讯
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自锚式悬索桥结构设计及施工技术
自锚式悬索桥结构设计及施工技术[摘要] 本桥主跨主梁采用钢箱梁，边跨及锚跨主梁采用预应力混凝土箱梁。
分析了该桥主要结构设计、塔梁施工的新工艺以及缆索系统施工技术．[关键词] 自锚式悬索桥；结构设计；塔梁施工；施工技术1工程概况本大桥为独柱塔空间缆索自锚式悬索桥，主桥边跨跨度为137 m，在边跨设置一个辅助墩，将边跨跨度划分为（77+60）m；主跨跨度为248 m，边跨与主跨跨度比为0.55。
主梁分为两幅设置，净距为8.2 m，两幅主梁之间以多道横梁连为一体，形成纵横梁体系。
主跨主梁采用钢箱梁，边跨及锚跨主梁采用预应力混凝土箱梁。
主塔在桥面以上塔高为80 m，桥塔高跨比为0.32。
主塔位于两幅主梁的横桥向中间位置，为独柱形式。
主塔在主梁下方设置一道横梁，对主梁提供竖向支承。
在主塔横梁端部设置有一对斜拉索，该斜拉索穿过主梁锚固在主塔上。
在设计成桥状态下，主跨主缆理论垂度为19.670 m，矢跨比为1:12.43；边跨主缆理论垂度为8.402 m，矢跨比为1:15.83。
主缆在横桥向分为两股，在边跨位于竖直平面内，锚固于横梁中部；在主跨为空间索形，锚固于横梁两端。
吊索在边跨位于竖直平面内，锚固于横梁中部。
2结构设计2.1缆索系统主缆采用预制平行钢丝索股，共2根，每根含55股平行钢丝索股，每股含127丝Φ5.3 mm的镀锌高强钢丝。
索股锚头采用热铸锚，直接锚固在锚跨的锚固面上。
柔性吊索及斜拉索索股采用Φ7.0的镀锌高强钢丝平行集束索体；刚性吊杆直径140 mm，其杆体钢材采用460级。
吊索顺桥向间距为10 m。
主跨吊索下端锚固于钢箱梁横桥向两端的钢锚箱内，采用横桥向倾斜的单吊索，其中DS13~DS32采用PES7-85预制平行钢丝束股（PWS），外包PE进行防护，而DS33由于较短，根据结构受力及结构需要采用Φ140 mm刚性吊杆；边跨吊索下端锚固于混凝土箱梁的横梁中部，采用竖直双吊杆（顺桥向中心间距60 cm），采用PES7-121预制平行钢丝束股（PWS），外包PE进行防护。
湘江三汊矶大桥自锚式悬索桥的设计与研究的开题报告
湘江三汊矶大桥自锚式悬索桥的设计与研究的开题报告
标题：湘江三汊矶大桥自锚式悬索桥的设计与研究开题报告
背景介绍：
湘江三汊矶大桥是一座跨越湘江的架空式公路和铁路双层桥梁，是湖南省的重点工程之一。
该桥长1255米，主桥跨径达500米，桥面宽33米，是一座具有世界先进水平的大型自锚式悬索桥。
研究内容：
本论文将围绕湘江三汊矶大桥自锚式悬索桥的技术特点和工程实践进行深入研究。
具体包括以下内容：
1.自锚式悬索桥的概念和构造特点的介绍。
2.桥梁工程的设计原理和规范。
3.对湘江三汊矶大桥自锚式悬索桥的结构进行分析和计算。
4.通过数值模拟和实验研究考察悬索桥的结构性能和安全性。
5.根据研究结果，提出优化设计建议和桥梁运行维护策略。
研究目标：
本论文旨在深入研究湘江三汊矶大桥自锚式悬索桥的设计、建设和运行过程，提高自锚式悬索桥的结构设计水平和工程建设效率，并为后续的类似工程提供参考和借鉴。
研究方法：
本论文将采用数值模拟和实验研究相结合的方法进行研究。
具体包括以下步骤：
1.建立数值模型并进行力学分析。
2.设计并进行实验验证。
3.对模拟和实验结果进行比较和分析。
4.根据结果提出结构优化措施和运行维护策略。
预期成果：
通过本研究，预计可以得出以下成果：
1.深入理解自锚式悬索桥的设计原理和技术特点。
2.通过实验研究和数值模拟分析，进一步探究悬索桥的结构性能和安全性。
3.提出优化建议，提高自锚式悬索桥的结构设计水平和施工效率。
4.为后续类似工程提供参考和借鉴。
第九章 悬索桥
§ 9.1 悬索桥的受力特点与结构体系
第三代悬索桥，形成了美式悬索桥体系，主缆采用纺丝法， 加劲梁采用桁架梁，桥塔以钢塔为主。
§ 9.1 悬索桥的受力特点与结构体系
第四代悬索桥，以流线形扁平钢箱为主要特征的英式悬 索桥。
§ 9.1 悬索桥的受力特点与结构体系
9.1.1 悬索桥的受力特点
主缆是结构体系中的主要承重构件，受拉为主； 桥塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件，受压为主； 加劲梁是悬索桥保证车辆行驶、提供结构刚度的二次结构， 主要承受弯曲内力； 吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件，是 联系加劲梁和主缆的纽带，受拉。 锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基。
地锚式悬索桥
斜单杆 主缆与主梁固结
主缆
自锚式悬索桥
§ 9.2 悬索桥的结构组成
9.2.1 锚碇
用来锚固主缆的重要结构，将主缆的拉力传递给地基。 重力式锚碇依靠巨大的自重来抵抗主缆的垂直分力，水 平力由锚碇与地基间的摩擦力或嵌固阻力来承担。 隧道式锚碇将主缆的拉力直接传递给周围的岩石。
重力式锚碇
9.3.1 总体布臵
4、加劲梁的尺寸 加劲梁的尺寸主要是确定加劲梁的高度和宽度。 桁架式 加劲梁
梁高
h=8~14m
高跨比
h：L= 1/70~1/180
箱形 加劲梁
梁高
高宽比
高跨比
h=2.5~4.5m h：B= 1/7~1/11 h：L= 1/300~1/400
抗风稳定性需要
§ 9.4 悬索桥的计算
§ 9.1 悬索桥的受力特点与结构体系
9.1.1 悬索桥的受力特点 静力特性
（3）改变主缆的垂跨比将影响结构的内力，结构体系的刚 度也将随之改变。 减小垂跨比，主缆的拉力将增大，从而起到减小挠度 的作用，即增大体系的刚度。 （4）随着跨径的增大，加劲梁的高跨比应越来越小。 加劲梁的挠度是随着主缆的变形产生的，加劲梁本身 刚度的作用已影响不大，这与其他桥型的主要构件截面积 总是随着桥梁跨径的增加而显著增加不同。
戴昌林-宝鸡渭河自锚式悬索桥设计实践
宝鸡渭河自锚式悬索桥设计实践中国市政工程中南设计研究总院有限公司Central and Southern China Municipal Engineering Design & Research Institute Co., Ltd.戴昌林 2019.052019I BT Cp 项目概况p 总体布置p 施工方案p 计算分析p BIM 应用内 容2019I BT Cp 项目概况内 容第 3 页2019I BT C福谭大桥神农大桥胜利桥金渭大桥石鼓隧道蟠龙大桥卧龙寺大桥凤凰大桥虢镇大桥植物园大桥联盟路大桥阳平大桥宝烟立交桥目前，宝鸡市区过渭河通道间距大，导致南北两岸之间绕行距离长，关键节点拥堵严重，无法满足交通需求。
因此增加连接渭河南北的新通道十分必要。
项目为陕西宝鸡市跨渭河的一座特大桥增建新通道：室鸡植物园渭河大桥、宝鸡联盟路渭河大桥、宝鸡阳平渭河大桥。
项目概况2019I BT C桥位示意联盟路渭河大桥位于宝鸡市中心城区石鼓山风景区附近，是沟通渭河南北两岸的重要通道，桥位位于现状金渭大桥与石鼓隧道之间。
约2.1Km约2.1K m 项目概况2019I BT C联盟路渭河大桥南起渭滨大道与石鼓西路交叉口，北至陈仓园二路以北落地；桥梁全长1.225Km，跨越渭河河道，两侧设引桥。
橡胶坝子堤项目概况桥位示意2019I BT C气 象地形、地貌区域地质构造场地、地 震中纬度大陆季风区域暖温带半湿润、半干旱气候，季风盛行，四季分明。
年平均气温为12.8℃。
受构造断裂控制，宝鸡形成南北隆起、中间低平、西窄东宽的河谷断陷盆地景观。
东西向断裂大体以渭河为界，以北的断裂向南陡倾斜，以南断裂向北陡倾斜，构成了阶梯状下降的复式地堑盆地场地地基土类型属中硬土，场地类别为Ⅱ类；地震动反应谱特征周期为0.40s，地震动峰值加速度为0.20g，地震基本烈度8度场地自然条件项目概况2019I BT C技术标准(1)道路等级：城市主干路(2)设计车道：双向四车道+非机车道+人行道(3)设计速度：60km／h(4)荷载等级：机动车道：城-A级非机车道：城-B级人群荷载：3.5KN/m 2(5)防洪标准：1/100，洪水流量6970m 3/s；不通航(6)地震烈度：基本烈度8度，动峰值加速度0.20g，设防类别甲类(7)基本风速：重现期100年10m高10分钟平均最大风速26.3m/s项目概况2019I BT Cp 总体布置内 容第 9 页2019I BT C桥型选择神农大桥蟠龙大桥卧龙寺大桥植物园大桥（在建）阳平大桥（在建）清溪渭河大桥（待建）总体布置2019I BT C桥梁位于宝鸡市石鼓山风景区附近，对景观要求高，按照建设方“一桥一景”的要求，力争打造宝鸡市地标式建筑，经方案比选，采用自锚式悬索桥。
大跨度自锚式悬索桥整体抗风性能模型试验研究
大跨度自锚式悬索桥整体抗风性能模型试验研究张欣;刘勇【摘要】以株洲枫溪大桥为工程背景,采用有限元计算和全桥模型试验相结合的方法,研究大跨度自锚式悬索桥的抗风性能.研究结果表明:在各个典型风荷载工况作用下,结构的颤振临界风速均高于桥位处的颤振检验风速.在均匀流场作用下,随着风速的增大,结构的动力响应极值均呈增大的趋势,竖弯位移、扭转角的平均值均逐渐减小(绝对值逐渐增大),侧弯位移平均值逐渐增大,而脉动值受风速影响不大.在紊流场作用下,随着风速的增大,结构的动力响应极值、平均值以及各类响应的脉动值均逐渐增大.在紊流场设计基准风速作用下,结构跨中竖弯位移平均值可达4.4 cm,需采取适当的抗风稳定措施.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2018(058)012【总页数】5页(P17-21)【关键词】自锚式悬索桥;钢-STC轻型组合桥面;相似性准则;气弹模型试验;抗风性能【作者】张欣;刘勇【作者单位】湖南省交通规划勘察设计院有限公司,湖南长沙 410008;湖南省交通规划勘察设计院有限公司,湖南长沙 410008【正文语种】中文【中图分类】U448.25株洲市枫溪大桥首次将钢超高性能混凝土(Super Toughness Concrete，STC)轻型组合桥面钢箱加劲梁应用于大跨度自锚式悬索桥，在减轻加劲梁自重的同时，大幅增加了车道面刚度。
钢-STC轻型组合桥面钢箱加劲梁解决了自锚式悬索桥梁跨度受限，以及正交异性钢桥面疲劳开裂、铺装易损等难题。
随着大跨度自锚式悬索桥跨径的增大，其动力问题变得突出，风致振动对结构的影响不容忽视[1-3]。
为保证大桥施工阶段及建成后在极端风环境下的抗风安全及运营风作用下的舒适性和安全性，对大跨度自锚式悬索桥整体开展抗风系列专题研究意义重大[4-6]。
本文以株洲市枫溪大桥为研究背景，采用有限元计算和全桥气弹模型试验相结合的方法，研究大跨度自锚式悬索桥结构的颤振稳定性能和风致位移响应，验证桥梁结构在风荷载作用下的安全性和舒适性，为类似桥梁设计研究提供参考。
独塔自锚式悬索桥BNLAS结构分析
的大 化移 、 大转 动影 响 。 果朋 高精 度 的 法 计算
钢乍 筒 梁 主梁 采 Ｊ 丹双 边 箱 全 焊 钢 箱 梁 ， 材 料 为
Ｑ ５ ｑ Ｄ． 主梁 断 ｆ ｆ ｌ 『 如 １ 图 ４所 示 。
的 内 Ｊ 及 变形 。软 件按 施 【步 骤 自动 形 成 各 阶段 的
计 算 』 Ｉ ＝ ， 适 ｝ ｝ Ｊ 于任 ｆ Ｉ ｌ 』 桥 梁结 构 的计 ． Ｊ 己 其 是缆 索
２ 主 桥 结 构 形 式 及设 计要 点
本 桥结 构体 系为塔 梁分 离半 漂浮仆 系 。 俐纵 迎
过支 支撑 在 主塔 下塔柱 横 梁上 。 同 时 没 侦 川 ｆ 构造 ， 主 梁 主 塔受 力 明确 。 ２ ． １ 索塔 设计
桥梁 办 案选择 Ｉ ． ． ， 结 合道 路 功 能 定 位 、 经 济 合理 的 琏 础 考 虑景 脱需求 ， 川时 麻融人 文 化历 史 已 索， 体 现 颍州深 厚 的文 化 底缔 。设 汁出 既经 济 合 义造 ｊ 优 火， 体 现地 方 文 化 特 征 的 桥 梁方 案 （ １ ） － 求 成 为
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主 桥跨 伽 为 ２ ２ ｍ＋８ ２ ｍ＋１ １ ５ ｍ＋２ ２ ｍ， 主
桥个 ＝ Ｋ ２ ， ｔ １ ｎ ． 为独塔 『 ｊ 铺 式悬 索桥 。通航 孔 …ｊ 三 桥 ｌ １ ５ ｎ 的主跨 跨 越 。桥 如 ２所 示 。
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｛ ． 『 １ ． 铡混 结 合段 没代与 ８ ２ ｍ、 １ ｌ ５ １ Ｔ Ｉ 跨 径 内。箱 梁
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midas Civil 培训例题集 悬索桥专题 I midas Civil 培训例题集 悬索桥专题 目 录 一. 悬索桥概述 .............................................................................................................................................................................................. - 1 - 1.1 桥塔..................................................................................................................................................................................................... - 1 - 1.2 锚碇..................................................................................................................................................................................................... - 1 - 1.3 主缆..................................................................................................................................................................................................... - 1 - 1.4 吊索..................................................................................................................................................................................................... - 1 - 1.5 加劲梁 ................................................................................................................................................................................................. - 2 - 1.6 鞍座..................................................................................................................................................................................................... - 2 - 1.7 悬索桥的垂跨比 .................................................................................................................................................................................. - 2 - 二. midas Civil中的悬索桥功能 ..................................................................................................................................................................... - 2 - 2.1 悬索桥建模助手功能 ........................................................................................................................................................................... - 2 - 2.2 悬索桥分析功能 .................................................................................................................................................................................. - 2 - 2.3 索单元模拟.......................................................................................................................................................................................... - 2 - 三. 悬索桥建模分析例题 ............................................................................................................................................................................... - 5 - 3.1 桥梁概况 ............................................................................................................................................................................................. - 5 - 3.2 悬索桥建模助手自动生成初始平衡状态.............................................................................................................................................. - 7 - 3.3 悬索桥分析得到修改模型的精确平衡状态 .......................................................................................................................................... - 9 - 3.4 悬索桥倒拆分析 ................................................................................................................................................................................ - 10 - 3.5 悬索桥正装模拟+成桥分析 ............................................................................................................................................................... - 11 - 四. 关于悬索桥分析的说明 ......................................................................................................................................................................... - 12 - - 1 -
midas Civil 培训例题集 悬索桥专题 一. 悬索桥概述 悬索桥是指以主缆索受拉为主要承重构件的桥梁结构，其结构构造（如图1.1所示）包括基础、桥塔、锚碇、主缆索、吊索、加劲梁及桥面结构等。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。主要原因是以高强钢丝作为主要受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便捷等优势而倍受推崇。
图1.1 悬索桥的构造示意图 1.1 桥塔 桥塔是支承主缆的重要构件，悬索桥上的车辆活载和恒载（包括桥面、加劲梁、吊索、主缆及其附件）都将通过主缆传给塔身及其基础。此外，桥塔还要经受风力和地震力的作用。 桥塔一般设计为柔性结构，其腹杆的组合形式，在塔的美观设计中起着重要作用。按其腹杆的组合形式可分为：a）桁架式；b）刚架式；c）混合式等三种，如图1.2所示。
图1.2 桥塔示意图 a) 桁架式 b) 刚架式 c) 混合式
1.2 锚碇 锚碇是主缆的锚固体，它将主缆中的拉力传递给地基基础，具体构造如图1.3所示。
图1.3 锚碇构造 a) 重力式锚碇 b) 隧道式锚碇
悬索桥按其主缆的锚固方式分自锚式和地锚式两种。前者是将主缆直接锚在加劲梁上，必须先架梁，后挂缆，故只适用于小跨径悬索桥；后者是当前大跨度悬索桥上广泛采用的形式，也就是所称的“锚碇”。锚碇一般由锚碇基础、锚块、锚锭架及固定装置等部分组成。锚碇基础可以是扩大基础、沉井基础、桩基础及隧道。