斜拉桥理论分析计算共34页

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。

斜拉桥计算理论

令调索前左、右端弯矩向量分别为：L M 0，R M 0 ，改变索力的
施调向量为{T}，则调索后弯矩向量为：
{L M} ={L M0} + [CL ]{T}

{R M} ={R M0} + [CR ]{T}

(13-9)
式中：[CL]，[CR]分别为索力对左、右端弯矩的影响矩阵。将
式(13-9)代入(13-7)得：
2.1 索力优化的基本概念(续)
N

5ql
8
(13-4)
这一状况相当于优化后的
斜拉桥恒载状态。这时的
内力状态是通过索的张拉
来实现的，相应的索力不
能使结构满足变形协调，
正是这一张拉力，改善了
梁的受力状况。
图13-4 优化前后梁弯矩图
2.2 斜拉桥索力优化方法评述
1) 指定受力状态的索力优化法这类方法的代表是刚性支承连续梁法和零位移法
图13-1 斜拉桥计算模式
1. 概述(续)
计算模式是设计计算的关键
为了研究斜拉桥结构中特殊部件(如斜拉索锚索区、塔梁固结区)的应力集中现象，可进行局部应力有限元分析根据圣维南原理，将特殊构件从整体结构中取出，细分结构网格，将整体结构在分离断面处的内力、位移作为被分析子结构的边界条件进行二次分析
修
改
截
面
参
数
N
初拟构件尺寸
决定恒、活载集度
恒载分析、调索初定恒载索力
修正斜拉索截面积
活载、附加荷载计算
荷载组合，梁体配索
索力优化
强度、刚度验算通过否？
Y 构件无应力尺寸计算
对施工阶段循环倒退分析
修
改
计算斜拉索初张力

斜拉桥的计算课件

斜拉桥起源于20世纪中期，经过数十年的发展，已成为现代桥梁建设中的重要类型。
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

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）。

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。

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。

斜拉桥与悬索桥计算理论简析

斜拉桥与悬索桥计算理论简析斜拉桥与悬索桥是桥梁结构中跨越能力最大的两种桥型，随着桥梁建造向大跨径方向发展，它们越来越成为人们研究的热点。

通过大跨径桥梁理论的学习，我对斜拉桥与悬索桥的计算理论有了较为系统的了解。

在本文中，我想从一个设计者的角度，在概念层次上，对斜拉桥与悬索桥的计算理论做个总结，以加深自己对这些计算理论的理解。

一、斜拉桥的计算理论斜拉桥诞生于十七世纪，在最近的五十年间，斜拉桥有了飞速的发展，成为200米到800米跨径范围内最具竞争力的桥梁结构形式之一。

有理由相信，在大江河口的软土地基上或不适合建造悬索桥的地区，有可能修建超过1200米的斜拉桥。

斜拉桥是塔、梁、索三种基本结构组成的缆索承重结构体系，一般表现为柔性的受力特性。

（一）、斜拉桥的静力设计过程1、方案设计阶段此阶段也称为概念设计。

本阶段的主要任务是凭借设计者的经验，参考别的斜拉桥的设计，结合自己的分析计算，来完成结构的总体布置，初拟构件尺寸。

根据此设计文件，设计者或甲方（有些地方领导说了算）进行方案比选。

2、初步设计阶段本阶段在前一阶段工作的基础上进一步细化。

主要任务是：通过反复计算比较以确定恒活载集度、恒载分析、调索初定恒载索力、修正斜拉索截面积、活载及附加荷载计算、荷载组合及梁体配索、索力优化以及强度刚度验算等。

3、施工图设计阶段此阶段要对斜拉桥的每一部位以及每一施工阶段进行计算，确保结构安全。

主要计算内容有：构件无应力尺寸计算、对施工阶段循环倒退分析、计算斜拉索初张力、预拱度计算、强度刚度稳定性验算以及前进分析验算等。

（二）、斜拉桥的计算模式1、平面杆系加横分系数此模式用在概念设计阶段研究结构的设计参数，以求获得理想的结构布置。

还可用于技术设计阶段，仅仅计算恒载作用下的内力。

2、空间杆系计算模式此模式用在空间荷载（风载、地震荷载以及局部温差等）作用下的静力响应分析。

此模式按照主梁可分为三种：“鱼骨”模式、双梁式模式与三梁式模型。

斜拉桥计算-

(2-15) （2-16）
5
典尚设计-路桥效果图、三维动画
图 2-5 弯矩可行域
在主梁上施加预应力可增大可行域的范围，调索最终的结果不仅应使主梁恒载弯矩全部进入可行域，而且索力分布应较均匀。
4、恒载弯矩计算的影响矩阵法为了达到通过调索，使主梁各截面的恒载弯矩进入上述可行域内的目的，可按下述影响矩阵法计算各拉索的初张力：
图 2-3 Eeq 与 L 的关系（ Ee =205000MPa， γ =98kN/m3）
二、斜拉索两端倾角修正
斜拉索两端的钢导管安装时，必须考虑垂度引起的索两端倾角的变化量β，否则将造成导管轴线偏位。一般情况下，可按抛物线计算，即：
tan β = 4 f = 4 ⋅ ql2 cosα = q ⋅ L = γ L
图 2-2 斜拉索的受力图式
索形应该是悬链线，对于 fm 很小的情形，可近似地按抛物线计算，索的长度为：
S
=l
+
8⋅
f
2 m
(2-2)
3l
Δl
=
S
−l
=
8⋅ 3
fm2 l
=
q 2l 3 24T 2
cos2 α
d Δl = − q2l3 cos2 α dT 12T 3
用弹性模量的概念表示上述垂度的影响，则有：
σ tm 、σ bm —其它荷载（除恒载）引起的主梁截面上、下缘最大应力（应力以拉为正，压为负，下同）;
σ tn 、σ bn —其它荷载（除恒载）引起的主梁截面上、下缘最小应力。
3、主梁恒载弯矩的可行域
在以上应力控制条件的关系式中， M d 是通过调索预期达到的恒载弯矩，系待求值，由式（2-11）～
（1）按前面所述的恒载平衡法初拟索力{T’i} 。

斜拉桥计算理论

24 斜拉桥计算理论
本章主要内容
1概述 2 斜拉桥恒载受力状态的优化 3 斜拉桥的有限位移理论分析 4 斜拉桥的稳定计算 5 考虑二阶效应的近似计算 6小结
1. 概述
斜拉桥是塔、梁、拉索三种基本构件组成的缆索承重结构体系，结构表现为柔性的受力特性斜拉桥的设计计算要根据其结构形式、设计阶段和计算要求来选用相应的力学模式和计算理论
计算模式是设计计算的关键
若要计算空间荷载(风载、地震荷载、局部温差等)作用下的静力响应时，一般选用空间杆系模式，注意实际结构与计算模式间的刚度等效性若要计算全桥构件的应力分布特性，可选用空间板壳、块体和梁单元的组合模式，注意不同单元结合部的节点位移协调性。
a) 空间杆系模式
b) 块、壳、梁组合模式
2.1 索力优化的基本概念(续)
N

5ql
8
(13-4)
这一状况相当于优化后的
斜拉桥恒载状态。这时的
内力状态是通过索的张拉
来实现的，相应的索力不
能使结构满足变形协调，
正是这一张拉力，改善了
梁的受力状况。
图13-4 优化前后梁弯矩图
2.2 斜拉桥索力优化方法评述
1) 指定受力状态的索力优化法这类方法的代表是刚性支承连续梁法和零位移法
(13-7)
式中：{LM}，{ RM}分别是左、右端弯矩向量，B为系
数矩阵。
2.3 索力优化的影响矩阵法(续)
[B] =
b11

.
.
0 . . 0
b22 . .
0

. . . .
bii

Li 4Ei Ii
(13-8)

.
. . . . （i=1，2，...m）

斜拉桥的计算

Md是通过调索预期达到的恒载弯矩
Md
{
Nd A
l tm}Wt
M dl1(控制上缘拉应力)
Md
{ Nd A
l
bm}Wb M dl 2
(控制下缘拉应力)
Md
{
Nd A
a tn}Wt
M
da1
(控制上缘压应力)
Md
{ Nd A
a
bn}Wb M da2
(控制下缘压应力)
在T 的作用下，斜索的弹性应变为：
e
Ee
因此，等效弹性模量 Eeq 为：
即：
Eeq e f
Ee 1 Ee
Ee E f
Ef
Eeq
Ee
L2
Ee
1 12 3 Ee
( <1)
❖ 斜拉索等效弹模与斜索水平投影长的关系
图3
二、斜拉索两端倾角修正
斜拉索两端的钢导管安装时，必须考虑垂度引起的索两端倾角的变化量β，否则将造成导管轴线偏位。一般情况下，可按抛物线计算，即：
S
l
8
f
2 m
3l
l
S
l
8 3
f
2 m
l
q 2l 3 24T 2
cos2
d l q2l3 cos2
dT 12T 3
用弹性模量的概念表示上述垂度的影响，则有：
dT l
12lT 3
12 3
Ef
dl A
Aq2l3 cos2
L2
式中： T / A ， q A ， L l cos 为斜索的水平投影长度， E f ：计算垂度效应的当量弹性模量。
（5）计算斜拉索恒载弯矩影响系数。
张拉j号索时i截面所产生的弯矩Mij与张拉力Tj之比，称之为拉索j对截

斜拉桥计算书

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

斜拉桥的计算理论

Engineering & Construction, Chiarg
Mai,Jan. 1989.
6、肖汝诚、贾丽君、宋馨、项海帆 .大跨径斜拉桥设计索力优化及计算施工张拉力的新方法 .大型复杂结构的关键科学问题及设计理论研究论文集 ,1999
1. 概述
斜拉桥诞生于十七世纪。二战后，由于高强度材料及预应力技术的广泛应用、施工方法的改进和结构分析理论的发展，使得这一古老桥型唤发出了新的生命力，斜拉桥的复兴，成为战后桥梁发展史上最伟大的成就之一。在短短的五十多年间，斜拉桥有了飞速的发展，成为 200米到800米跨径范围内最具竞争力的桥梁结构形式之一，并且这一范围仍有扩大的趋势。已经建成的日本多多罗桥，跨度高达890m。有理由相信，在大江河口的软土地基或不适合修建悬索桥的地区，可能修建超过1200 米的斜拉桥。
1. 概述(续)
1986年，加拿大 Annacis 桥，第一座结合梁桥面斜拉桥，主跨 465 米
1991年，挪威 Skarnsundet 桥, 主跨530米, 是世界最大跨度 P.C. 斜拉桥
1993年，中国上海杨浦大桥 , 主跨602米结合梁斜拉桥 , 是当时世界最大跨度斜拉桥
1. 概述(续)
1. 概述(续)
结构体系
协作体系→梁-斜拉、悬索-斜拉、刚构-斜拉等
1. 概述(续)
锚固形式
除了传统的自锚式外，还出现了自锚与地锚结合的形式。
我国跨径 414m 的郧阳汉江大桥，边跨 43m，另设 43m地锚。边跨与主跨之比，不包括地锚时为 0.104。主跨中部设钢箱结构的无轴力接头。
西班牙跨径 440m 的 Luna 桥，边跨 67m，另设 35m地锚。边跨与主跨之比，不包括地锚时为0.152。主跨中部设剪力铰。

斜拉桥计算书讲解

摘要主梁是斜拉桥的重要基本承载构件之一，主梁的强度、刚度和稳定性直接影响到全桥的刚度和稳定性。

该桥是双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，主梁采用等截面肋板梁，主梁采用悬臂现浇施工。

本文运用平面杆系有限元法，计算斜拉桥的初始索力，并通过计算来确定恒载作用下的主梁的内力和变形以及索塔内力，应用能量法来调整斜拉索恒载张力，使主梁和索塔的内力都达到较优的状态；同时对主梁进行了运营阶段的强度和稳定性的计算，计算成桥状态下的索力和主梁在各种荷载作用下的内力和变形。

对斜拉索锚固区，配置U型预应力钢束来平衡斜拉索的强大的水平分力，其预留孔道采用预埋波纹管，以减小钢束的摩阻损失。

但该计算仅仅是斜拉桥设计的一部分，通过本设计为将来设计大跨度桥梁打下一定的基础。

关键词：预应力混凝土主梁斜拉桥；斜拉索；悬臂施工法；刚性支承连续梁；应力ABSTRACTGirder is an important elementary load supportive part of cable stayed bridge. The intensity and rigidity and stability of girder influence the rigidity and stability of the whole bridge directly. JiuJiang Bridge is a prestressing concrete cable-stayed bridge. which has two towers and two planes of cable. The beam is slab girder which section is all the same. The method of construction of midspan is hang arm pouring. In this paper I use plane bar system finite elements method, to calculate the original force of each cable, to calculate the force and deflection of both girder and girder, using energy method to regulate the force of cables under dead load, and to analyse the rigidity and stability of cable stayed bridge girder in service phase, including the force of each cable and the force and flexibility of girder under several different loads. I use PT-PLUS plastic corrugated pipes to reduce frictional loss. This is only one part of computation in the design of cable stayed bridge, yet this design pave the way for my future work and study.KEYWORDS：prestressed concrete cable-stayed bridge；stay cable；cantilever construction；the rigid accepts continuous beam ；stress目录摘要 (i)第一章概述 (1)1.1 工程背景 (1)1.2 桥位地形、地质、气象、水文概述 (1)1.2.1 地形、地质 (1)1.2.2 水文 (1)1.2.3 气象 (2)1.2.4 区域地质构造 (2)第二章桥梁概况及方案比选 (3)2.1 桥梁概况 (3)2.2 设计资料 (3)2.2.1 技术指标 (3)2.2.2 材料参数 (3)2.3 方案比选 (4)2.4 桥梁总体布置 (5)第三章计算模型及结构计算参数 (7)3.1 顺桥向计算模型 (7)3.1.1 模型说明 (7)3.2 结构计算参数 (8)3.2.1 材料参数 (8)3.2.2 结构几何尺寸的确定 (9)第四章索力优化 (10)4.1 概述 (10)4.1.1 静力方面 (10)4.1.2 动力方面 (10)4.2 拉索优化理论 (10)4.2.1 斜拉桥索力调整理论 (10)4.2.2 刚性支承连续梁法 (11)4.2.3 影响矩阵法 (14)第五章结构计算 (19)5.1 各种参数的计算及取值 (19)5.1.1 恒载计算参数 (19)5.1.2 斜拉索的设计弹性模量 (19)5.1.3 活载计算参数 (20)5.2 恒载内力计算 (21)5.3 内力影响线计算 (24)5.4 活载内力计算 (29)5.5 徐变应力和收缩荷载 (32)5.6 荷载内力组合 (32)5.6.1 承载能力极限状态 (33)5.6.2 正常使用极限状态 (34)第六章配筋计算 (38)6.1 控制截面钢束面积估算 (38)6.1.1 按强度要求估算 (38)7.1.2 按施工和使用阶段的应力要求估算 (38)6.2 钢束布置 (40)6.2.1 钢束布置原则 (40)第七章预应力损失及有效预应力计算 (42)7.1 控制截面几何特性 (42)7.2 预应力损失方式 (43)7.2.1 预应力钢筋与管壁间摩擦引起的应力损失()1sσ (43)7.2.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失()2sσ (44)7.2.3 混凝土弹性压缩所引起的预应力损失()4sσ (44)7.2.4 钢筋松弛引起的应力损失（5sσ） (45)7.2.5 混凝土收缩和徐变引起的应力损失（6sσ） (46)7.3 钢束预应力损失估算 (47)第八章配束后主梁内力计算及强度验算 (50)8.1 内力计算及内力组合 (50)8.2 强度验算 (53)8.2.1 求受压区高度（中性轴位置） (53)8.2.2 强度计算 (53)第九章施工方案设计 (56)9.1 斜拉桥施工的理论计算 (56)9.1.1 施工计算的一般原则 (56)9.1.2 施工计算的方法 (57)9.2 斜拉桥施工的控制与调整 (58)9.2.1 施工管理 (58)9.2.2 施工测试 (58)9.3 斜拉桥施工方案设计 (59)结论 (60)参考文献 (61)致谢 (62)第一章概述1.1工程背景早在悬索桥出现的同时,工程师就提出了斜拉桥的概念。

斜拉桥计算

活载内力计算：
活载内力一般通过影响线加载计算。
斜拉桥内力计算中的非线性因素：
中小跨度斜拉桥可以不考虑非线性的影响，大跨度斜拉桥计算必须考虑以下几种非线性因素：
１、几何非线性：因为结构的变形较大，变形不能被忽略。
２、斜拉索垂度影响：一般折算为弹性模量的损失，即采用EANST公式修正弹性模量。
３、材料非线性影响：钢筋混凝土等材料在应力较高的情况下不符合虎克定理。
横梁计算：
横梁是空间受力，很复杂。要做空间分析才能说明清楚，简化计算时双索面斜拉桥按简支梁计算，单索面按悬臂梁计算。
关键部位局部应力验算：
斜拉索索力比一般预应力大很多，塔柱锚固区、索梁交叉点、梁体的锚固区均需特别作应力分析。
静力稳定性验算，
风荷载稳定性验算，
地震荷载作用下内力验算，
主梁挠度计算。
斜拉桥计算方法
成桥状态合理索力的确定：
刚性支承连续梁法。
施工阶段斜拉索初张力确定：
倒拆法，无应力状态法。
自重内力计算：
一般需采用有限元程序按施工过程进行模拟跟踪计算，简化方法只是用于早期的斜拉桥。
主梁静力稳定性验算：
斜拉桥主梁是受压构件，必须验算其稳定性，验算分两类；
一类是稳定验算假定材料在失稳时仍处于弹性状态；
一类是稳定验算(弹塑性稳定验算)假定某局部应力达到材料屈服强度时该局部发生屈服，全结构产生应力重，结构失稳。
斜拉桥计算
需要计算的部位：
主塔、主梁、斜拉索、局部构件；
主要荷载：
恒载、预应力、活载、日照温差、常年温差、基础不均匀沉降、风荷载、地震荷载；
计算项目：
自重总体内力计算，

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。

第三章斜拉桥的计算

( )
( )
( )
桥塔斜拉索锚固区大样图
G
) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
H
C C大样 D大样 E大样 F大样
D
E
( )
F
( )
( )
( ) ( )
( )
G大样
H大样
( )
加载顺序表(株洲建宁大桥—3.5m分段计算）
施工顺序序号
计算阶段 ห้องสมุดไป่ตู้应单元
安装时刻（天）
整目标
计算斜拉索恒载弯矩影响系数建立索力增量影响矩阵，可求索力调整量反复迭代计算，直至所有控制截面的恒载弯矩落入可行域为止
斜拉桥合理施工状态的确定
斜拉桥的施工方法支架现浇：用的较少支架拼装：用的较少顶推法：用的较少转体施工法：用的较少悬浇法：混凝土斜拉桥最常用悬拼法：钢斜拉桥最常用
356
371
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。
（上缘压应力控制条件）
令：
M 1 1d dl), (, 2 Min M (M M2 , M dl ) 2 M d 1 da Ma da
故将闭区间[ M d 2 M
d1
]定义为主梁恒载弯矩可行域
如果设计者给出一个值 M d ，使得 M d M d d 1 M 2 则满足上式的最小预加力数量
拆除时刻（天）

斜拉桥理论分析计算共34页

斜拉桥设计计算参数分析

斜拉桥计算理论

斜拉桥的计算课件

斜拉桥设计与计算(84页)

斜拉桥计算

斜拉桥的计算(合理成桥状态确定)汇总.

斜拉桥结构力学分析与设计

斜拉桥与悬索桥计算理论简析

斜拉桥计算-

斜拉桥计算理论

斜拉桥的计算

斜拉桥计算书

斜拉桥的计算理论

斜拉桥计算书讲解

斜拉桥计算

第2章 斜拉桥计算

第三章斜拉桥的计算

第2章斜拉桥计算