筆記--懸索橋和斜拉橋的設(shè)計要點

1.懸索橋的設(shè)計要點

懸索橋的設(shè)計順序一般可以分為兩部分考慮,先考慮主纜及加勁梁的設(shè)計琳袄,然后根據(jù)已決定的主纜及加勁梁體系來考慮橋塔的設(shè)計孕索。

(1)加勁梁

①擬定懸索橋的形式茵休,即采用單跨懸吊還是三跨懸吊嘁捷。

②根據(jù)橋位處地形及地質(zhì)條件造成,選擇邊孔與主孔的跨度比,以及初步?jīng)Q定主纜的垂跨比雄嚣。

③假定加勁梁的恒載及剛度晒屎,可參照已有類似跨度和規(guī)模的實橋數(shù)據(jù)來假定。必要時也可根據(jù)所設(shè)計橋梁的具體要求擬定初步的尺寸與截面來計算而定缓升。設(shè)計風力可根據(jù)橋位處的風力或風速觀測資料來推算主纜及加勁梁高處的設(shè)計風力鼓鲁。

(2)主纜

①確定主纜的垂跨比f/l。

②參考既有類似跨度港谊、規(guī)模骇吭、形式與垂跨比的懸索橋來初步假定主纜的鋼絲索股數(shù)與每殷的鋼絲根數(shù)。

上述的恒載歧寺、截面及剛度等假定之后即可選擇適宜的計算理論進行各種初步的計算燥狰,但對地震反應(yīng)分析一般宜放在最終的設(shè)計階段進行驗算。經(jīng)過初步計算之后斜筐,即可根據(jù)計算結(jié)果決定主纜與加勁梁的必要截面龙致,并由此算出恒載與剛度。將計算所得的截面奴艾、剛度及恒載等數(shù)據(jù)與原先假設(shè)的進行比較净当。如果原先的假設(shè)有較大的富余或不足,則應(yīng)重新進行假設(shè)并再次進行計算蕴潦,直到假設(shè)與計算結(jié)果比較吻合為止像啼。

(3)橋塔

首先確定橋塔的構(gòu)架形式,橋塔的構(gòu)架形式一般有門架式潭苞、具有多層橫梁的剛架式以及具有一組或若干組交叉斜桿的桁架式忽冻。各部分的截面尺寸可以參考已有類似的懸索橋來做初步的假設(shè)。

橋塔計算應(yīng)根據(jù)主纜與加勁梁的結(jié)構(gòu)體系來進行此疹,對橋塔應(yīng)考慮縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力的影響僧诚。同時應(yīng)驗算橋塔的穩(wěn)定性。

2.斜拉橋的設(shè)計要點

(1)結(jié)構(gòu)幾何尺寸的確定

斜拉橋作為由塔蝗碎、梁湖笨、索組成的組合體系,進行設(shè)計時必須綜合考慮塔蹦骑、梁慈省、索三者之間的相互關(guān)系。在橋跨布置眠菇、主梁斷面形式边败、索塔形式袱衷、索塔高度及支承體系確定后,就可擬定主梁高度以及索塔截面尺寸笑窜,并根據(jù)主梁高度致燥、受力及構(gòu)造要求初擬各部分尺寸,然后用平面桿系程序進行試算調(diào)整排截。

調(diào)整的原則:

①邊跨配重應(yīng)使結(jié)構(gòu)在恒載作用下邊墩支座不產(chǎn)生拉力嫌蚤,且在運營期間邊墩支座的拉力應(yīng)控制在一個適當?shù)臄?shù)值內(nèi)(便于邊墩設(shè)計和支座生產(chǎn))。

②斜拉索的應(yīng)力断傲、索塔混凝土的壓應(yīng)力搬葬、主梁恒載彎矩都應(yīng)根據(jù)橋梁的實際情況控制在合適的幅度內(nèi)。

③結(jié)構(gòu)體系剛度必須滿足要求艳悔,主梁在汽車荷載作用下的撓度小于規(guī)范規(guī)定,并有一定的富余女仰。

④盡量減少梁段類型猜年,方便施工。

幾何尺寸的擬定過程中還應(yīng)結(jié)合橋位考慮結(jié)構(gòu)的抗風和抗震要求疾忍,必要時應(yīng)進行節(jié)段或全橋的風洞模型試驗乔外。

(2)整體靜力分析

一般來講,斜拉橋靜力分析是先確定合理的成橋狀態(tài)一罩,再進行施工過程計算杨幼,通過控制施工中每根拉索的安裝索力來確保實現(xiàn)預(yù)定的合理成橋狀態(tài)。

①合理的成橋狀態(tài)

在確定成橋狀態(tài)時聂渊,起控制作用的往往是主梁的應(yīng)力差购。因此,成橋狀態(tài)的確定應(yīng)以主梁受力合理為目標汉嗽,以應(yīng)力平衡法來設(shè)計主梁恒載內(nèi)力為佳欲逃。該方法是:以主梁各截面上下緣的最大最小應(yīng)力作為控制條件來確定其預(yù)應(yīng)力大小和恒載彎矩。對于混凝土梁一般以拉壓應(yīng)力控制饼暑,以截面上下緣的最大應(yīng)力滿足拉壓應(yīng)力控制條件為最理想稳析。用這種方法確定的預(yù)應(yīng)力和主梁成橋恒載彎矩稱之為理想值,其成橋狀態(tài)稱之為理想狀態(tài)弓叛。但恒載彎矩在一些控制區(qū)域(如跨中)準確地為理想值實際很難實現(xiàn)彰居,設(shè)計時一般允許恒載彎矩有一定的活動范圍,并將由此確定的預(yù)應(yīng)力和主梁成橋恒載彎矩稱之為合理值撰筷,其成橋狀態(tài)稱之為“合理狀態(tài)”陈惰。

②靜力分析計算成果

合理的成橋狀態(tài)確定之后,就可以對結(jié)構(gòu)進行詳細的靜力分析計算闭专。靜力分析的主要內(nèi)容有:結(jié)構(gòu)設(shè)計的施工流程在各階段的應(yīng)力奴潘、變形旧烧、初始索力等,以及成橋運營狀態(tài)下画髓,各截面的應(yīng)力和變形掘剪。

(3)索塔分析計算

索塔分析計算與斜拉橋整體分析計算密切相關(guān),一般情況下是在斜拉橋合理成橋狀態(tài)確定后奈虾,再對索塔進行平面和空間計算夺谁。

①截面強度計算

計算各種可能的荷載組合下,索塔典型截面順橋向和橫橋向應(yīng)力肉微,以及角點方向按順橋向和橫橋向可能同時出現(xiàn)的荷載組合進行最大最小應(yīng)力疊加匾鸥。為保證塔身混凝土不產(chǎn)生壓碎破壞,角點最大壓應(yīng)力控制在混凝土容許壓應(yīng)力之內(nèi)碉纳,允許角點出現(xiàn)拉應(yīng)力勿负,但塔身各計算截面順橋向和橫橋向均處于小偏心受壓狀態(tài)。

②索塔穩(wěn)定性計算

索塔穩(wěn)定性計算包括彈性穩(wěn)定性計算和彎壓穩(wěn)定性計算劳曹。進行彈性穩(wěn)定性計算時奴愉,應(yīng)分別計算裸塔狀態(tài)和成橋狀態(tài)的縱橫穩(wěn)定性。裸塔狀態(tài)按一端固定铁孵,一端自由的壓桿計算锭硼;成橋狀態(tài)考慮拉索的扶正影響,按一端固定蜕劝,一端鉸支計算檀头。

③索塔錨固區(qū)局部應(yīng)力計算

計算錨固區(qū)內(nèi)最大主壓應(yīng)力和最大主拉應(yīng)力,并控制其值滿足規(guī)范要求岖沛。

③索塔錨固區(qū)局部應(yīng)力計算

計算錨固區(qū)內(nèi)最大主壓應(yīng)力和最大主拉應(yīng)力暑始,并控制其值滿足規(guī)范要求。

(4)橋面板受力計算

對橋面板進行配筋計算烫止,控制配筋率符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定蒋荚。

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