部分斜拉桥设计计算及整体受力分析
斜拉桥设计计算参数分析
斜拉桥设计计算参数分析1 概述斜拉桥属高次超静定结构,所采用的施工方法和安装程序与成桥后的主梁线形、结构内力有着密切的联系。
并且在施工阶段随着斜拉桥结构体系和荷载状态的断变化,主梁线形和结构内力亦随之不断发生变化。
因此,需对斜拉桥的每一施工阶段进行详尽的分析、验算,从而求得斜拉索张拉吨位和主梁挠度、主塔位移等施工控制参数,并依此对施工的顺序做出明确的规定,并在施工中加以有效的管理和控制。
2 设计参数分析2.1 主梁的中、边跨跨径比主梁的中、边跨跨径比反映了结构体系的变形特性和锚索的抗疲劳性能：从图1、图2可见，三跨钢斜拉桥的中边跨跨径比较多地位于2．0～3．5之间，集中在2．5处；三跨混凝土斜拉桥的相应数值则为1．5～3．0，较集中于2．2处。
就一般而言，中、边跨跨径的比值大于2．0，将能控制锚索的应力幅度在一定的范围内，并提高结构体系的总体刚度。
在许多斜拉桥中，虽然中、边跨跨径的比值较小，但边跨中往往采用设置辅助墩或将主梁与引桥连接形成组合体系以提高结构刚度，适应结构的变形要求。
2.2 主梁自重分析选取某斜拉桥桥5号、9号梁段(见图3)，各自增重5 %(其它参数取理论值) ,分别计算得到在浇筑完5号、9号梁段后各控制点挠度及主梁控制截面弯矩变化情况，见图3 、图4 。
图3：主梁自重增大5 %的梁段挠度影响图4：主梁自重增大5 %的梁段弯矩影响从图3 、图4可见,梁段自重对控制点挠度的影响较大,且悬臂越大,影响越明显。
梁段自重对控制点弯矩的影响更加不容忽视, 9 号梁段自重增大5 %,导致6 号梁段的弯矩值增加至1 200 kN •m ,达到合理成桥状态下该截面弯矩值的7 %。
2.3 主梁弹性模量分析选取该桥5号、9号梁段弹性模量增大10 %(其它参数取理论值) ,分别计算得到在浇筑完9号梁段后主梁控制截面弯矩变化及各控制点挠度影响情况，见图5 、图6 。
图5：主梁弹性模量增大10%的梁段弯矩影响图6：主梁弹性模量增大10%的梁段挠度影响从图5 、图6 可见,主梁混凝土弹性模量增大10 %时,控制点挠度变化的最大值仅为1 mm ,弯矩变化的最大值也只有220 kN •m。
大跨度双塔双索面斜拉桥索塔下横梁支架施工设计与受力分析
大跨度双塔双索面斜拉桥索塔下横梁支架施工设计与受力分析摘要：索塔下横梁是桥塔体系的主要受力结构，下横梁支架设计直接影响横梁施工质量，因此下横梁支架设计对桥塔整体受力体系有举足轻重的作用。
本文以赤水河大桥索塔下横梁支架工程为背景，分析下横梁施工方案，并结合工程实际确定支架设计，并采用Midas civil进行建模分析，研究支架整体稳定性与各构件受力性能。
分析结果表明：采用钢管支架法可保证横梁施工质量，确保桥塔受力体系的整体性；支架最大挠度为10.93mm，且支架临界荷载系数为19.47＞10，满足稳定性要求；支架各构件变形协调且受力合理，均满足设计要求。
关键词：下横梁施工；支架设计；受力分析；支架施工0引言双塔双索面组合斜拉桥具有桥梁跨度大、受力性能好等优点，在桥梁施工领域应用广泛[1-2]。
索塔作为斜拉桥中重要构件，承受斜拉索的拉力以及桥面板荷载，并通过基础传入地基。
索塔下横梁作为塔柱的主要受力部位，结构形式复杂，其施工设计质量的好坏直接影响斜拉桥整体受力，在索塔设计与施工中至关重要[3-4]。
大量学者针对斜拉桥索塔下横梁施工进行了研究。
周乐木[5]等针对下横梁与塔柱施工技术进行研究，提出在下横梁合龙前，采用低温多点顶推法可确保塔柱整体受力性能。
贺鹏[6]等分析了超高桥塔施工设计方案，研究了桥塔混凝土的开裂病害，发现掺入特殊纤维的混凝土可有效地减小开裂风险。
封江东[7]等针对下横梁施工方案进行研究，并采用Midas civil模拟分析，认为分层浇筑法更利于减小施工风险。
方博夫[8]分析了塔梁同步、异步施工优缺点，并结合实际工程提出相应的施工方案。
杨智文[9]等采用Ansys与Midas对桥塔施工与下横梁施工进行研究，认为横梁预应力筋的张拉，有利于主塔应力改善。
以上学者针对斜拉桥索塔下横梁施工进行了大量的研究，但是这些研究都以实际工程为依据，不同工程之间横梁施工以及支架设计存在差异。
因此本文以赤水河大桥工程为背景，针对下横梁支架施工设计进行研究。
局部斜拉桥设计分析
局部斜拉桥设计分析【摘要】：局部斜拉桥是一种介于连续梁和斜拉桥间的新型的桥梁结构，有着其独特的结构和受力特性，正受到国内外越来越多的关注。
本文主要分析和讨论了局部斜拉桥的命名和界定问题，以及局部斜拉桥的概念设计问题。
【关键词】：部分斜拉桥；索梁刚度比；结构体系；概念设计abstract ]: partial cable-stayed bridge is a kind of continuous beam cable-stayed bridge and the new bridge structure, with its unique structure and characteristics of stress, is being more and more attention home and abroad. this paper mainly analyzes and discusses the partial cable-stayed bridge naming and defining the problem, and the partial cable-stayed bridge conceptual design.[ key words ]: partial cable-stayed bridge; cable beam stiffness ratio; structure system; conceptual design 中图分类号：tu318文献标识码： a 文章编号：2095-2104（2012）07-0020-02前言由于目前局部斜拉桥命名和界定问题比较混乱，该桥型的名称笔者认为其中文合理名称为“局部斜拉桥”，英文名称为”partially cable-stayed bridge”，也有资料称其为部分斜拉桥。
部分斜拉桥在国外慢慢成为一种比较流行的新型结构，而在国内这种桥梁的发展还处于起步阶段，这种结构的很多方面还待于研究。
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，为斜索自重集度，q m f 为斜索跨中的径向挠度。
因索不承担弯矩，根据处索弯矩为零的条件，得到：m m 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 m238⋅+= (2-2)223228cos 324m f q l l S l l TαΔ=−=⋅= 2323cos 12d l q l dT TαΔ=− (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=⋅==Δ (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。
斜拉桥设计计算及实例介绍
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
三、结构计算
计算分类
三、结构计算
计算软件 1、整体静力：桥梁博士、QJX、综合程序，midas、
TDV,SAP2000,ANSYS； 2、局部分析：midas、ANSYS、Nastran,SAP2000等； 3、抗震：midas、ANSYS、TDV、SAP2000等
三、结构计算
1、静力计算分析
斜拉桥设计计算及实例介绍
1
主要内容
一、总体布置 二、结构设计（塔、梁、索） 三、结构计算 四、桥梁实例介绍
一、总体布置
斜拉桥是由塔、梁和拉索桥传力分析示意
桁架传力分析示意
一、总体布置
1、孔跨布置
边跨可对称布置或 者不对称布置，边 跨可设置辅助墩。
一、总体布置
1、孔跨布置
首先确定主跨跨径，双塔斜拉桥，边中跨比一般0.35-0.5，以0.4居多。 （1）边跨过小，易导致边跨负反力及尾索过大的应力幅度（疲劳破坏）； （2）边跨过大，边跨弯矩过大，中跨刚度小，不经济。
一、总体布置
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。
3、斜拉索布置
斜拉桥结构检测及受力状态分析与研究
科技创新导报Science and Technology Innovation Herald43工程技术①作者简介:肖大维(1981,7—),男,湖北荆州人,本科,中级职称,研究方向：大跨度桥梁的检测与养护。
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.06.043斜拉桥结构检测及受力状态分析与研究①肖大维 李丹 史晓辉（武汉二航路桥特种工程有限责任公司 湖北武汉 430000）摘 要：斜拉桥是多个受力部分组成的结构体系，包括索、粱、塔及基础共同受力。
对于斜拉桥而言，斜拉索是其主要受力构件，主粱恒载以及部分活载都是由拉索传递到桥塔的。
因此，加强对成桥后斜拉桥的监测，测定索力，对于桥梁异常预警、保障桥梁的安全都有着重要的意义。
本文结合工程实例对某斜拉桥结构进行了检测与受力状态分析，同时就相关问题提出了应对措施，旨在提高桥梁使用寿命。
关键词：斜拉桥 受力状态 结构检测 恒载 活载中图分类号：U448 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)02(c)-0043-021 工程概况某公铁两用两塔五跨钢桁梁斜拉桥，主跨630m，主梁为飘浮体系，采用钢绞线斜拉索，塔高为225m，混凝土桥塔采用菱形加倒Y形，每延米活载351kN。
桥梁设计采用三索面三桁架斜拉桥结构，采用N字形钢桁梁，布置有主桁3 片。
总桁高15.5m，桁宽34.2m，节间长15.0m。
板桁共同作用下，桥梁的主桁上、下弦杆均为箱形截面；斜杆和竖杆则为工字形或者箱形截面。
主桁所有节点均焊接整体节点，节点外进行拼接。
为了可以使局部荷载在整体结构中比较均匀地分布开来，因此桥梁的桁架结构采用的是较大的截面尺寸和整体式的正交异性桥面板体系及密横梁体系。
桥梁混凝土强度等级C50，塔身总高225m，箱型截面。
桥梁斜拉索呈对称布置（钢绞线），主梁上斜拉索间距分别为15.0m，塔上斜拉索锚固点间距14×2.5m+4×4m，抗拉强度达到 1860M Pa。
斜拉桥的设计与建造技术分析
斜拉桥的设计与建造技术分析近些年来，斜拉桥作为一种新兴的桥梁结构，受到了广泛关注与应用。
它以其独特的设计和优越的技术在桥梁领域中崭露头角。
本文将对斜拉桥的设计与建造技术进行分析，探讨其在桥梁工程中的重要作用。
一、斜拉桥概述斜拉桥是一种通过倾斜的支撑索拉紧桥面的桥梁结构。
相比于传统的悬索桥，它的特点在于斜拉桥的主索与桥面之间有一定的夹角。
这种设计不仅能够增加桥梁的稳定性，还可以减少材料的使用，提高桥梁的造价效益。
二、斜拉桥的设计原理1. 受力分析斜拉桥的设计首先要进行受力分析。
通过应力计算和有限元分析，工程师可以确定斜拉桥的受力状况。
这个过程需要考虑桥梁的自重、车辆荷载以及地震等外力的作用。
只有通过充分的受力分析，才能确保斜拉桥在不同工况下的安全和稳定。
2. 主索设计主索是斜拉桥的重要组成部分，承担着桥面的重量。
工程师需要通过建模和计算，确定主索的位置和尺寸。
主索设计需要考虑到索与桥面之间的夹角、索的初始张力以及索材料的强度和耐久性等因素。
3. 桥面结构设计桥面结构是斜拉桥的承载部分，需要具备足够的强度和刚度。
一般而言，桥面结构采用钢箱梁或预应力混凝土梁进行设计。
在桥面结构设计中，还必须考虑到桥面的防腐、防撞和排水等方面的要求。
三、斜拉桥的建造技术1. 施工工艺选择斜拉桥的建造需要借助于特殊的施工工艺和设备。
工程师在施工前必须充分了解斜拉桥的结构特点和施工工艺，并根据具体情况进行选择。
在斜拉桥的建造过程中，采用了吊装、焊接、浇筑等先进的技术手段，确保了施工的顺利进行。
2. 施工安全措施在斜拉桥的建造中，保证工人的安全是至关重要的。
工程师需要制定详细的安全计划和流程，并设立相应的安全警示牌和标识。
在高空作业中，必须配备安全装备和安全网，确保工人可以安全地进行施工。
3. 施工验收斜拉桥的建造并不仅仅是简单的施工过程，还需要进行严密的验收工作。
工程师需要对桥梁的各个部位进行检测和测量，确保斜拉桥各组成部分的质量和尺寸符合设计要求。
斜拉桥结构力学分析与设计
斜拉桥结构力学分析与设计斜拉桥作为一种重要的桥梁结构形式，具有独特的美学价值和结构力学特点。
本文将对斜拉桥的力学分析与设计进行探讨，从桥梁结构的基本原理、斜拉桥的力学特点以及设计要点等方面展开论述。
一、桥梁结构的基本原理桥梁作为连接两个地理位置的重要交通设施，需要具备一定的结构强度和稳定性。
桥梁结构的基本原理包括静力平衡、弯矩分配和刚度平衡等。
其中，静力平衡是指桥梁各构件所受的力能够保持平衡状态，使得桥梁整体不会发生倾覆或塌陷的现象。
弯矩分配是指桥梁在承受荷载时，各个构件能够合理分担荷载，使得桥梁整体力学性能达到最优。
刚度平衡是指桥梁在受力作用下能够保持结构的稳定性，不会发生过大的变形或振动。
二、斜拉桥的力学特点斜拉桥是一种通过斜拉索将桥面承载力传递到桥墩上的桥梁结构形式。
相比于悬索桥和梁桥，斜拉桥具有以下几个独特的力学特点。
首先，斜拉桥的主梁受力方式为受拉，而非受压。
这是因为斜拉索的作用使得主梁处于受拉状态，从而能够更好地抵抗外部荷载的作用。
其次，斜拉桥的斜拉索与主梁之间形成了一种特殊的力学关系。
斜拉索通过桥塔或桥墩传递受力到地基，使得桥梁整体具备较好的稳定性和承载能力。
此外，斜拉桥的斜拉索数量和布置方式对桥梁的力学性能有着重要影响。
合理的斜拉索布置能够使得桥梁承载力得到充分发挥，同时减小桥梁的自重和振动。
三、斜拉桥的设计要点在进行斜拉桥的设计时，需要考虑以下几个要点。
首先，斜拉桥的主梁和斜拉索的材料选择要合理。
主梁需要具备足够的强度和刚度，以承受外部荷载的作用。
斜拉索需要具备较高的抗拉强度和耐久性，以保证桥梁的稳定性和安全性。
其次，斜拉桥的斜拉索布置要合理。
斜拉索的布置方式应根据桥梁跨度和荷载情况进行优化设计，以减小桥梁的自重和振动。
此外，斜拉桥的桥塔或桥墩的设计也是关键。
桥塔或桥墩需要具备足够的强度和稳定性，以承受斜拉索传递的受力，并将受力传递到地基。
最后，斜拉桥的施工和维护要注意安全性和可持续性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
部分斜拉桥设计计算及整体受力分析
摘要:本文归纳了部分斜拉桥的结构设计规律,并通过工程实例,建立全桥平面杆系和空间梁格两种模型,得出桥梁纵桥向和横桥向的内力传递规律。
关键词:部分斜拉桥结构设计
部分斜拉桥(又称矮塔斜拉桥)是近年来兴起的一种新型桥梁结构形式,它的特点是塔矮、粱刚、素集中布置。
部分斜拉桥是一种设计自由度较大的新型桥梁结构,比较适合于跨径100-280m之间的桥梁结构,在我国桥梁建设中有较大的应用前景。
1 部分斜拉桥的结构设计
笔者通过分析部分斜拉桥的结构参数,根据统计结果,得到以下几点规律:
(1)塔高和主跨比值一般控制在0.2以下。
(2)边跨与中跨的比值为0.45～0.7之间。
(3)梁高与主跨跨度的比值一般在1/24(墩部)～1/45(跨中)之间,为普通连续梁的一半左右。
(4)斜拉索基本对称布置在主梁边跨跨中及中跨跨中三分点附近。
(5)部分斜拉桥对竖向荷载承担的比例要远远低于普通斜拉桥,应变幅度约为斜拉桥的1/3～l/2,疲劳问题不突出,斜拉索的容许应力为0.60σu,与普通预应力钢绞线相当。
2 桥梁力学性能分析
本文以三跨预应力混凝土双索面部分斜拉桥整体受力分析进行说明。
2.1工程概况
(1)河道情况:运河宽度根据现状按100m控制,为三级航道,通航净空为7米,最高通航水位为2.38m,通航范围内的梁底标高按不小于9.38m控制。
(2)荷载标准:城-A级,人群荷载按3.5KPa。
(3)道路等级:城市主干道。
(4)设计车速:60km/h。
(5)抗震设计:按6度设计,7度设防。
(6)桥梁设计基准期:100年。
主桥桥型为三跨预应力混凝土双索面部分斜拉桥,跨径组合66+110+66m。
机动车道按双向六车道设计,人行道和非机动车道设置在中跨下缘挑臂处,中跨宽36.9m,边跨宽28.9m。
2.2结构设计
(1)主梁结构
主梁采用单箱五室变截面预麻力混凝土连续粱结构,跨中以及边跨支点处梁高24m,主墩支点处为4m,变高区域梁高按二次抛物线变化。
主梁设置纵、横、竖三向预应力。
斜拉索布置在左右两个边室,斜拉索纵向问距4m,斜挣索锚固点处主粱均设置横隔梁。
(2)主塔结构
桥面上部主塔结构高16m,为主跨的1/6.88,顺桥向宽3.7m,横桥向宽1.7m.
主塔布置在机动车道外缘,塔身内部设有鞍座,每根拉索对应一个鞍座。
鞍座采用分丝管形式,每个分丝管穿一根钢绞线,以便将来可以单根换索。
(3)斜拉索结构
斜拉索为双索面,单排索,两索面横向间距为26.7m。
塔上索距约O.75m.梁上索距4m。
拉索采用环氧钢绞线,型号为15-43。
2.3结构计算
由于桥梁横断面宽为28.9m,为一箱多室的宽箱结构,斜拉索分布在两个边室,纵桥向相当于给主梁多个弹性支承点,空间受力比较复杂。
以忽略横向受力为前提的平面杆系模型很难真实的反映桥梁实际受力情况,为了更为精确的了解结构空间效应,采用桥梁博士软件建立全桥梁格模型进行受力分析。
(1)杆系模型
全桥主梁纵桥向共划分了238个单元,单个桥塔划分了24个单元,每根斜拉索划分为一个单元,共36个单元,全桥共322个单元。
(2)空间梁格模型
采用桥梁博士计算程序建立全桥空间梁格模型。
主梁横向分成四个实纵梁,为了提高活载加载的准确性,人行道端部设置两根虚纵梁,两实纵梁中间设置一根虚纵梁,每片纵梁共划分76个单元;每根横梁的位置设置一根实横梁,在两横梁间隔大的地方设置一根虚横梁,与纵梁形成梁格体系。
图1为横断面实纵梁的划分。
图1 横断面实纵梁划分(cm)
(3)两种模型数据分析比较
在平面杆系弯矩在断面上的分配同截面的惯性矩成正比的前提下,提取平面杆系模型中的节点14、4l、66、120处的弯矩,按照惯性矩占有百分比进行边实纵梁和中实纵梁的分配,详见表1和表2。
提取空间梁格模型中的相应节点处边实纵梁和中实纵梁的弯矩,见表3。
从表1和2可以看出,两种模型中,跨中主墩处和跨中主梁全截面弯矩两种模型数值基本相同,其余节点存在一定的偏差,主要原因可能是在斜拉索的作用下,力的横向传递的不均匀导致纵向弯矩传递的超前或滞后。
另外,在无索区平面杆系模型的弯矩分配和梁格法的弯矩分配比例比较接近,如边跨无索区节点14、主墩处节点66和跨中处节点120,弯矩分配差异不大于1.5%。
在边跨有索区处节点4l和中跨有索区处节点9l,平面杆系模型的弯矩分配和梁格法的弯矩分配比例差异比较大,总体呈现边实纵梁小,中实纵梁大的趋向,如平面杆系模型中按弯矩和截面惯性矩成正比的原则,边实纵梁为23.1%,中实纵梁为26.9%,但是梁格模型中的边跨有索区数值为17.3%和32.7%,中跨有索区数值为21.3%和28.7%。
2.4部分斜拉桥的受力特性
本桥通过平面杆系和梁格两种模型的数据比较分析得出,部分斜拉桥宽箱结构中,在无索区段,主梁的弯矩两者之间的差别不是很大,弯矩分配基本同截面惯性矩成比例,但是在有索区段,由于斜拉索对某一片梁的直接作用,该梁弯矩就会相对占全截面小一点,而未被直接作用的梁弯矩所占比例将明显增大。
3 总结
部分斜拉桥还有很多方面的问题有待深入认识,比如部分斜拉桥宽箱结构梁上应力传递路径、采用分丝管索鞍的形式塔上的应力分布、部分斜拉桥的动力冲击系数的确定等。
参考文献:
1.中华人民共和国建设部.城市桥梁设计荷载标准(CJJ77—98)[S].北京:中国建筑工业出版社.1998.
2.王凯、陈享锦.漳州战备大桥设计—三跨连续梁预应力混凝土矮塔斜拉箱桥梁.桥梁建设[J].2001.(1):21.23。