澧水大跨度悬索桥结构设计及受力分析
澧水特大桥总体构思及方案比选
澧水特大桥总体构思及方案比选李瑜;程丽娟;刘榕【摘要】澧水特大桥为张家界至花垣高速公路上的一座特大型桥梁,桥位处地质、地形条件复杂,线路上存在多处岩溶发育区、危岩体、断层等地质构造.对澧水特大桥桥位的选择、桥型方案的可行性和经济指标比选等方面进行详细阐述,获得了最优的桥梁总体设计方案,为结构设计奠定了基础.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2011(036)005【总页数】5页(P100-103,107)【关键词】悬索桥;总体构思;桥梁设计【作者】李瑜;程丽娟;刘榕【作者单位】湖南省交通规划勘察设计院,湖南长沙410008;湖南省交通规划勘察设计院,湖南长沙410008;湖南省交通规划勘察设计院,湖南长沙410008【正文语种】中文【中图分类】U442.5+41 概述澧水特大桥为张家界至花垣高速公路上的一座特大型桥梁，桥位区地处张家界永定区与湘西自治州永顺县的交界处，属构造侵蚀低山丘陵地貌，桥位横跨澧水河峡谷。
澧水河两岸均为溶蚀—侵蚀—构造成因的岩溶峡谷。
东岸张家界端属张家界市三家馆镇鸭坪村，西岸花垣端属永顺县青坪镇太平村。
大桥全宽为24.5 m，组成为0.5 m(防撞栏杆)+11 m(行车道)+0.5 m(防撞栏杆)+0.5 m(中央分隔带)+0.5 m(防撞栏杆)+11 m(行车道)+0.5 m(防撞栏杆)。
设计荷载为公路-Ⅰ级，设计时速80 km/h。
考虑到澧水大桥桥位处地质、地形条件复杂，线路上存在多处岩溶发育区、危岩体、断层等地质构造，因此通过多个桥位、桥型方案的比选，获得经济合理的桥梁设计方案，是总体方案设计的重要内容，也可为同类型桥梁设计提供参考［1-5］。
2 线路及桥位方案选择在工程可行性研究确定的走廊带内，澧水河两岸基本都是深河谷、陡崖的地形地貌，地质情况复杂，岩溶发育，增加了桥梁跨越澧水的难度［6-10］。
在初步设计阶段，在“工可批复走廊带”内，结合桥位处的地形和地质条件，综合考虑路线的总体走向，经过多次踏勘及路线方案研究，最终确定了K线、B线、D线3个桥位进行比选。
澧水特大悬索桥猫道施工技术研究
澧水特大悬索桥猫道施工技术研究摘要：猫道作为悬索桥施工必备的大型临时结构，为悬索桥主缆、索夹、吊索、钢桁梁以及对应的涂装防护等工程施工提供通道及平台，其贯穿整个悬索桥上部结构施工。
本文将结合澧水特大悬索桥猫道设计、施工情况，对猫道在悬索桥施工过程中的使用情况进行探讨，为同类型桥梁施工积累相关经验。
关键词：特大悬索桥；猫道；施工技术；1 工程概况澧水特大桥是张家界至花垣高速公路关键控制性工程。
大桥横跨澧水河峡谷，桥型布置为9×30mT梁+856m单跨钢桁架悬索桥+2×30mT梁，桥梁全长1194.20m，主桥主缆跨径布置为200m+856m+190m。
澧水特大桥猫道采用三跨连续式结构，跨径布置与主缆一致，两岸分别锚固在散索鞍基础的预埋锚固桩上，设长度调节装置以调节猫道线形。
2 猫道系统的结构设计2.1 猫道结构形式猫道的结构构成包括：承重索、面层、栏杆及扶手、门架系统、横向通道及各锚固调节件等。
⑪猫道及门架承重索采用Ф52mm镀锌高强度钢丝绳，使用前进行消除非弹性变形的预张拉；猫道承重索平面位于主缆中心线下方 1.5m，为增大猫道的抗扭刚度，主缆下两承重索的中心距1.3m，其它承重索的中心间距0.38m。
⑫猫道扶手绳采用1根Ф20mm和2根Ф16mm的镀锌钢丝绳；⑬猫道调节拉杆和承重索调节拉杆采用40Cr，其他部位采用Q235A型钢；⑭猫道面层分上下两层，分别采用Ф5mm、Ф2mm的镀锌钢丝网；间隔0.5m 设防滑方木，间隔6m设置小型钢横梁，间隔12m设置大型钢横梁，并与猫道门架和门架承重索连接形成空间结构。
⑮承重索锚头采用热铸锚。
2.2 澧水特大桥猫道抗风设计大跨度悬索桥的猫道自重较大，承重索的拉力能提供较大的重力刚度，本桥猫道不设置专门的竖向抗风索，但考虑桥位处地势陡峭，可能会受峡谷阵风影响，为提高猫道的抗风稳定性，在两条猫道之间设置7道横向通道以增强猫道的横向刚度，跨中5道，两边跨各设置1道。
澧水特大桥索塔上横梁无支架施工
澧水特大桥索塔上横梁无支架施工摘要：本文以张花高速公路澧水特大桥张家界岸索塔上横梁施工为例，重点介绍了无支架结构体系和施工步骤，为今后相同施工提供借鉴。
关键词：上横梁无支架施工Abstract: this article with a flower highway li water big bridge zhangjiajie shore of beam in cable tower construction as an example, the paper focuses on support structure system and construction are steps for future construction to provide the reference for the same.Key words: no support beam in construction1、工程概况澧水特大桥是张家界至花恒高速公路上的一座特大型悬索桥，该桥位于张家界永定区与湘西自治州永顺县的交界处，横跨澧水河峡谷，谷顶宽约420m，谷底宽约50m，桥面与谷底高差达400m左右，桥梁全长1194.20m，桥型布置为9×30mT梁+856m+2×30mT梁，主桥为单跨简支钢桁架加劲梁体系，主缆跨径布置为200m+856m+190m。
主桥索塔采用门式框架结构，张家界岸索塔高度分别为137.488m，花恒岸索塔高度为123.192m，两岸索塔设上下两道横梁，横梁为箱型断面预应力混凝土结构。
张家界岸索塔上横梁长为23.1m，高为6.0m，宽为6.0m，为单箱单室结构。
预应力钢束均布设在竖向腹板内，采用12-φs15.2（fpk＝1860MPa）低松弛钢绞线，共设32 束。
上横梁设有两道0.6m厚的横隔板。
2、工艺原理澧水特大桥张家界岸索塔上横梁无支架施工是在索塔施工完成后，通过在两塔柱之间设置劲性钢桁架作为上横梁施工的骨架和承力结构，将横梁模板悬吊在桁架上，浇筑横梁混凝土，从而达到省去落地钢管桩的目的。
悬索桥的结构原理、力学性能及建造方法
悬索桥的结构原理、力学性能及建造方法一、原理悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。
由于塔架基本上不受侧向的力，它的结构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用。
假如在计算时忽视悬索的重量的话，那么悬索形成一个双曲线。
这样计算悬索桥的过程就变得非常简单了。
老的悬索桥的悬索一般是铁链或联在一起的铁棍。
现代的悬索一般是多股的高强钢丝。
二、结构悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，许多桥梁使用这种结构方式。
现代悬索桥，是由索桥演变而来。
适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结构。
是大跨径桥梁的主要形式。
悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。
悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢缆等）制作。
由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。
1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米，是目前世界上跨径最大的桥梁。
悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。
三、性能按照桥面系的刚度大小，悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥。
柔性悬索桥的桥面系一般不设加劲梁，因而刚度较小，在车辆荷载作用下，桥面将随悬索形状的改变而产生S 形的变形，对行车不利，但它的构造简单，一般用作临时性桥梁。
刚性悬索桥的桥面用加劲梁加强，刚度较大。
加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载。
除以上形式外，为增强悬索桥刚度，还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式，但构造较复杂。
桥面支承在悬索（通常称大揽）上的桥称为悬索桥。
英文为Suspension Bridge，是“悬挂的桥梁”之意，故也有译作“吊桥”的。
“吊桥”的悬挂系统大部分情况下用“索”做成，故译作“悬索桥”，但个别情况下，“索”也有用刚性杆或键杆做成的，故译作“悬索桥”不能涵盖这一类用桥。
大跨度悬索桥受力特性敏感参数分析
第 ３ 期
常
赞： 大跨 度悬 索桥受 力 特性敏 感参 数分析
８ ５
构 的热 物理 性质 、 件形状 等． 构 由于 日照 温差 和骤 然
降温在 时 间上 变化 快 、 用 范 围存 在局 部 性［ ， 作 ２ 难 ］
以进行 整体 分析 ， 在这 里， 体 变 形 大 ， 于 仿 真 分 析． 据 整 便 根
多， 如结 构 自重 、 温度 、 构 刚 度 和边 界 条 件 等 结构 结 参 数． 由于悬 索桥 的柔性 比较 大ｒ 在 静力荷 载作 用 ¨， 下 桥梁将 产 生较大 的变 形． 这些 因素 的不 确定 性 会
对 悬索桥 线形 产生 一 定 的影 响 ． 以往 对 于 自锚 式 悬 索 桥结构 参数 的敏 感 性 分析 较 多 ， 锚 式 悬索 桥 结 地
０ ２０ ０ ４ ０ ０ ６０ ０ ８０ ０ １０ ００
距加劲 果左 端距 离， ＿
化［ ， ５ 一般 可增 加 １ ～ １ ％ ， 凝 土 强 度 实 际值 ］ Ｏ ５ 混 往往 比规 范建 议值 高 ， 这使 得 混 凝 土 弹性 模 量 Ｅ值 比规 范建 议值 高 ， 考规 范 建 议 值 以及 结 合具 体 情 参
得 出的结论 可 为 以后 同类桥 梁 的设 计 和施工 提供 有 益 的理 论参 考依 据．
实 际工程 中结构 尺 寸 和容 重 均 在局 部会 有 出入 ， 以 及加 劲梁 在安装 过 程 中要 加 入 大量 的螺 栓 ， 拼接 板
等 ， 以结 构 的 自重有 可能 大于设 计值 ， 就对桥 的 所 这
０ 引 言
在 实 际施 工 过程 中 ， 响悬 索 桥 线形 的 因素很 影
Ｃ ０ 筋砼 门式框 架结构 （ 图 １ ． 桥划 分 为 ５ ７ ５钢 如 ）全 ０
悬索桥及斜拉桥的分类、构造、受力特点及设计要点
Marian Bridge (the Czech Republic)
span=123.3m，pylon=75m
Sunshine Skyway Bridge (USA 1987)
span=366 m
Sunshine Skyway桥位于佛罗里达州，系独柱式单面索双塔斜拉 桥。主跨365.76米，全长8851米，1987年建成通车。该桥最大 特点是采用迎风面积较小的独柱塔和该桥所设的防撞设施。
Oresund Bridge
Oresund桥是一座跨越了Oresund海峡的公铁两用桥，连接了丹 麦首都哥本哈根和瑞典的城镇。这座桥有世界上最长的490米的 斜拉桥主跨。全桥长7845米，近似的等于丹麦和瑞典之间的距离。 Oresund桥在2000年7月的一个星期五通车的。
Oresund Bridge
斜拉桥
塔柱——承担锚固区传来的重力 主梁——承担斜拉索水平力、承担活载弯矩 斜拉索——将主梁承担的荷载传递到塔柱或基础
二、悬索桥和斜拉桥的设计要点
1、悬索桥的设计要点
悬索桥的设计顺序一般可以分为两部分考虑；先考虑主 缆及加劲梁的设计，然后根据已决定的主缆及加劲梁体 系考虑桥塔的设计。
1）加劲梁：拟定悬索桥的形式、选择边孔与主孔的跨 度比等； 2）主缆：确定主缆的垂跨比等 3）桥塔：确定桥塔的构架形式等
大缆以as法（空中送丝法）或ppws法（预制束股法）制 造，美国、英国、法国、丹麦等国均采用as法，中国、日本 采用ppws法。
塔架型式一般采用门式框架，材料用钢和混凝土，美国、 日本、英国采用钢塔较多，中国、法国、丹麦、瑞典采用混 凝土塔。
加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁，美国、日本等国用钢桁 架梁较多，中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。
浅谈桥梁工程中的悬索桥加劲梁技术
浅谈桥梁工程中的悬索桥加劲梁技术当前悬索桥加劲梁主要采用钢箱梁截面和钢桁架梁截面两种形式，这两种加劲梁各有自己的优、缺点。
例如：钢箱梁在单层桥面应用可以直接在顶板上完成桥面铺装施工，过程中不需要设置纵横梁，钢材用量少，箱梁风阻力系数小。
而钢桁架梁适用于双层桥施工，具有良好的透风性和抗扭性，但钢桁加劲梁山区施工运输条件和现场拼装难度大。
为了保证施工质量，山区悬索桥多使用钢桁加劲梁进行。
本文重点对悬索桥钢桁架加劲梁施工技术进行探讨。
1 工程概况澧水特大桥主桥采用单跨简支钢桁架悬索桥，主缆跨径布置为200+856+190m。
主缆横向间距为28m，花垣岸为满足路线需要，主缆自塔顶至锚碇处间距由28m渐变为38m，在平面上呈八字形。
全桥采用69对钢丝绳吊索，吊索标准间距为12.0m，端吊索至索塔的距离为20m。
钢桁梁全长为854m，桁高6.5m，桁宽28.0m，节间长度6.0m，在桥塔下横梁处设竖向支座及横向抗风支座，跨中设柔性中央扣。
索塔采用门式框架结构（两塔高度分别为137.488m、123.192m），两岸锚碇均采用重力式锚碇，两岸引桥均为30mT梁。
澧水特大桥总桥型布置为9×30mT梁+856m 单跨钢桁架悬索桥+2×30mT梁，桥梁全长1194.20m。
太平村桥上部结构为5×30mT 梁。
主桥钢桁加劲梁跨径为856m，桥面系宽24.5m，钢桁加劲梁全宽28m。
主索中心距为28m，吊索标准间距为12m。
钢桁加劲梁索塔处设竖向支座、横向抗风支座。
钢桁加劲梁包括钢桁架和桥面系。
钢桁架由主桁架、主横桁架、上下平联及抗风稳定板组成；主桁为带竖腹杆的华伦式结构，由上弦杆、下弦杆、竖腹杆和斜腹杆组成。
桁高6.5m，桁宽28m，节间长度6m，一个标准节段长度12m由2个节间组成，在每个节间处设置一道主横桁架。
2 施工场地特点和现场施工条件本区以侵蚀型构造地貌为主，主要表现为丘陵、低山形态，路线走廊带受岩性、构造控制显著，地形起伏较大。
大跨空间结构悬索结构
第四章 悬索结构
三、悬索结构的分析设计 初始形态分析
常用的悬索结构初始形态分析方法主要包括力 密度法、动力松弛法、基于非线性有限元分析的节 点平衡法和支座提升法等。不论采用上述哪种思路， 都需要一个对“形”或“态”的反复试算过程。
第四章 悬索结构
三、悬索结构的分析设计 设计要点
1、对单层悬索体系，当平面为矩形时，悬索两端支点可设 计为等高或不等高，索的垂度可取跨度的 1/10~l/20 ；当平 面为圆形时，中心受拉环与结构外环直径之比可取1/8~1/17， 索的垂度可取跨度的1/10~l/20。 2、对双层悬索体系，当平面为矩形时，承重索的垂度可取 跨度的1/15~l/20，稳定索的拱度可取跨度的1/15~l/25；当平 面为圆形时，中心受拉环与结构外环直径之比可取1/5~l/12， 承重索的垂度可取跨度的 1/17~l/22 ，稳定索的拱度可取跨 度的1/16~l/26。
• 承重 索
• 稳定 索
雷里竞技馆
第四章 悬索结构
一、悬索结构的类型和选型 分类
4、劲性索结构：以具有一定抗弯和抗压刚度的曲线形实腹式 或格构式构件来代替柔索的悬挂结构。
第四章 悬索结构
一、悬索结构的类型和选型 分类
第22届奥运会游泳馆劲性索屋盖结构
第四章 悬索结构
一、悬索结构的类型和选型 分类
第四章 悬索结构
一、悬索结构的类型和选型 特点
由索受拉来抵抗外荷载，结构自重轻，适合于大跨度建 筑物； 建筑造型丰富，具有现代感和动感； 施工方便； 建筑物理性能良好，尤其是采光性和音响效果好； 计算复杂； 稳定性差； 下部支承结构耗费较大，不适合小跨度结构。
第四章 悬索结构
悬索结构之发展始于 50 年代后期和 80 年代。北京的工人 体育馆和杭州的浙江人民体育馆是当时的两个代表作。北京 工人体育馆建成于 1961年，其屋盖为圆形平面，直径 94m ， 采用车辐式双层悬索体系。浙江人民体育馆建成于 1967 年， 其屋盖为椭圆平面，长径 80m ，短径 60m 。采用双曲抛物面 正交索网结构；长径方向主索垂度44m，短径方向副索拱度 2.6m。
悬索桥的受力分析
悬索桥得受力分析一、选题在前面得presentation部分,我与张玉青同学合作完成了上海东海大桥得建模,在此次得实例分析中,我参考了《ANSYS土木工程实例应用》中得悬索桥部分,并在建模得基础上对其进行受力分析与施工过程中跨中挠度变化情况得分析。
二、实例1.问题得描述●材料性能悬索与吊杆:E=2、5e11,μ=0、1,ρɡ=1e4梁:E=3、0e11,μ=0、1,ρɡ=1e4●截面尺寸悬索:A=1吊杆:A=0、02梁:A=0、5,H=1,I=1/24●几何参数:桥长400m,双索塔,自桥面算起塔高20m。
全桥模型成对称分布。
两塔之间跨度为200m,左右塔距岸边各100m。
悬索间距为10m。
●初始条件:悬索与吊杆初应变为ε=1e5。
●边界条件:悬索两端铰支,大梁布置成简支结构。
以上都统一采用国际单位制。
2.悬索桥结构得建模把悬索体系得主要承重结构模拟为由铰链环组成得在节点上加荷载得悬挂索链。
这种模型不但能很好地表现实际节点索链得性质,还能表现由金属丝。
股或索组成得缆得性质,由于它不具有抗弯得能力,所以用LINK180单元模拟就是非常好得,计算得精度与索长度得选取有很大得关系,同时要考虑索得应力变化问题。
当给索缆装配加劲梁时,由于加劲梁还只就是外荷载,不参与结构受力,所以可以将缆索结构当成就是受集中荷载得体系。
荷载按照实际得情况阶段施加。
当桥建成之后,可以将缆索与加劲梁当做一个整体来分析,在条件允许得情况下可以一次性施加活载在桥上来模拟其受力分析。
三、建模过程及分析过程1.设置单元及材料参数➢定义单元类型➢定义材料属性➢实常数➢定义截面2.建模➢生成区段模型主缆单元类型为1号,材料类型为1,截面实常数R1;悬索单元类型为1号,实常数为 2,桥面主梁单元类型为2号,材料类型为2号,截面实常数为1。
➢定义局部坐标在X=100处生成局部坐标系,新得坐标系代号必须大于10,再将局部坐标系设为当前坐标系,以当前坐标系得YZ面为对称面,镜像生成另一区段模型。
悬索桥结构的动力特性分析与优化设计
悬索桥结构的动力特性分析与优化设计下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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澧水悬索桥锚跨张力施工控制若干问题研究
［ ！ ［ ！ ］ ！ 二圣 ！ 二
ｒ、 １
一 ［ —ｙ ）ｏ ＋（ ‘ ）ｉ ］ｏＴ （ ０ ｃ 一 ｓ ｆ ｃｓ ｎ １
根 据确定的计算理论 以及计算方法 ， 计算得各锚跨张力见表 １ 。
５ １ ｌ ６ ４ ｌ ７ ７ ｌ ９ ０ ０ １ ２ ２ ｌ １ ３ ｌ １５ Ｉ １３ ｌ １７
股的无应力长度为条件计算架 缆线形 。工程 实 际应用表 明 ， 此方
一
种在鞍底设置转 动轴 ； 轴式是 一种 以一 斜面为 支撑 ， 底设 滚 鞍
散索鞍 可沿斜 面滑动。澧水大桥 散索 鞍为摇 轴式 。参 考 法能很好地与实 际相符 。但对 于锚 跨张拉力 的大 小 、 工时 如何 置滚轴 ， 施 沈锐利 教授提出 的以散 索鞍 平衡为 条件 ， 采用 第二 种方 法 ， 但对 控 制 等问题 ， 目前有很 多看 法 ， 还未统 一。
锚跨 各索股张力 ， 这种方 法得到的锚跨 索股张力分 布总 的趋势 也
是底 层大 ， 上层小 ， 但是底层及顶层 与 中心索 股索力 差较小 ， 般 一 可以取相同值进行 锚跨 索股 张力 控制 。本 文基 于施 工 阶段与 成
图 １ 散索鞍锚跨张力计算 图
图 ２ 散索件可得 ， ｉ 第 根索股 锚跨 张力 计算
澧 水 悬 索桥 锚 跨 张 力 施 工 控 制 若 干 问题 研 究
李 程 柯红 军
摘
陈 凯
要 ： 对悬索桥 主缆架设 时锚跨 张力的控 制问题 ， 于现 场施 工存 在 临时 固结措施 的 实际情况 ， 出 了对摇 轴式散 针 基 提
索鞍按张 力相等为条件 的计 算方法 ； 并对锚跨 张力分施 工阶段与成桥 阶段进行 两阶段 调控 ， 对应 满足 不 同阶段 的索 力控
大跨径自锚式悬索桥受力分析探究
大跨径自锚式悬索桥受力分析探究随着桥梁建设的不断发展，越来越多类型的桥梁被推广应用，而且随着社会经济的不断发展，大跨度桥梁的也建设得越来越多。
而对于大跨度的悬索桥而言，自锚式悬索桥越来越受到桥梁工程的青睐，得到了广泛的应用，这正是因为自锚式悬索桥是一种特殊的桥梁形式，其具有结构造型美观、经济性能好、适应性强等优点。
自锚式悬索桥的概念是1859年由奥地利工程师Josef Langer提出的，相对于传统的地锚式悬索桥而言，自锚式将主缆直接锚固在了加劲梁的两端，取消了大体积锚碇的应用，因此，大大的降低了基础的承载力要求；由于主缆的水平分离由加劲梁承担，因此，需要先进行架梁施工，再搭建主缆，这样一来就增加了设计与施工的难度。
在国内，自锚式悬索桥虽然已经得到了广泛的应用，但是相对于地锚式悬索桥而言，其设计理论及施工的方法都还不够成熟，因此，对自锚式悬索桥进行受力分析是非常必要的。
一、自锚式悬索桥的结构形式及受力特点自锚式悬索桥的结构形式主要是将主缆直接锚固在主梁的两端，加劲梁承受锚固跨传递的主缆张力的水平分力。
主缆锚固在主梁两端，取消锚碇，降低了地基的承载力，适用范围更加的广泛。
正是由于受地形限制小，因此可以结合地形对桥型进行灵活的布置，布置为双塔三跨或是单塔双跨皆可。
对于钢筋混凝土材料加劲梁而言，可以节省大量的预应力构造以及装置，同时还可以克服钢材在较大轴向压力下容易压屈的缺点。
虽然自锚式悬索桥存在着很多的优点，但是自身还是有一定的缺点的。
由于主缆的水平分力需要由加劲梁承担，因此，梁身就承受了巨大的轴向力，为了保证桥梁的质量就必须加大梁的截面，从而就会增加费用，限制跨径。
在施工方面，需要先进行架梁的建设，然后才能搭建主缆，从而增加了设计与施工的难度。
自锚式悬索桥相对于地锚式悬索桥而言，由于其受到主缆非线性的影响，因此在吊杆张拉时施工控制就显得更为复杂。
二、分析理论对于悬索桥而言，其基本的理论按照发展顺序包括弹性理论、挠度理论及有限位移理论三种。
悬索桥的结构设计与施工技术
悬索桥的结构设计与施工技术悬索桥是一种工程造型美观、功能优异的高大桥梁形式。
其悬挂在大型主塔上的吊索可以在工作平面上支撑桥面和行车荷载。
悬索桥的建设需要巨大的工程技术支持，其结构设计和施工技术是关键所在，下面将逐一分析。
一、结构设计悬索桥的结构主要分为四个部分：主塔、吊索、桥面和锚固区。
其中，主塔是整座桥梁的支柱，吊索负责承载桥面的荷载，而桥面则是行车和行人的通道。
锚固区则用于固定吊索的承载力。
悬索桥的设计需要严格遵守一定的规则，包括以下几个方面：①拉力吊索的几何形状必须是连续的、对称的和平滑的，以保证其刚度，防止出现任何倾斜和摆动。
②吊杆必须处于水平状态，以避免出现弯曲和扭曲。
③桥面必须能够承受行车荷载的运载，以及因风压、雨水、冰雪等外界因素所带来的影响。
④锚固区需要具有足够的承载力，以确保吊索的稳定性和安全性。
二、施工技术在施工悬索桥的时候，需要采取一些特定的技术措施。
其中，最关键的包含以下几个方面：1. 基础的打造悬索桥的基础必须要打得牢固，以支撑主塔的重量和荷载。
在之前，要确定好桥梁的位置，然后进行清理基地、整理地面、施工模板，然后再进行混凝土的浇筑。
2. 主塔的立构主塔是悬索桥的最高点，也是建设时的重要部分。
施工时先要根据设计图纸的要求制作和安装好浇铸模板，然后进行各层的同步浇筑。
3. 吊索的悬挂吊索是悬索桥中起着承载重量的作用。
在施工时，需要在主塔上预先安装好吊索，并根据设计要求应用高强度的预应力钢绞线进行固定。
4. 桥面的铺设桥面需要通过吊索进行支撑，所以必须特别注意施工过程中的安全稳固。
施工时可以利用桥接技术，采用水平推进、桥面浇筑等一系列技术进行桥面铺设。
5. 锚固区的设置锚固区的作用是锚定吊索的承载力，必须保证其稳定性和安全性。
施工时必须精确地计算其尺寸和位置，并严格遵循设计要求进行施工。
一般来说，常见的锚固方法有地盘式锚固法、箱式锚固法、胀孔锚固法等。
以上就是关于悬索桥的结构设计和施工技术的简介。
澧水大跨度悬索桥结构设计及受力分析
澧水大跨度悬索桥结构设计及受力分析程丽娟;李瑜;朱朝银【摘要】澧水大桥为张家界至花垣高速公路上的一座特大型桥梁,主桥采用单跨简支钢桁架悬索桥,主缆跨径布置为(200+856+190)m.文章对澧水大桥桥型方案、矢跨比、主梁和锚碇结构形式的构思进行说明,并对主要构件的设计细节及结构计算作了详细阐述,为大跨度悬索桥的设计及计算提供参考.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2011(036)002【总页数】5页(P111-114,119)【关键词】大跨度悬索桥;钢桁梁;结构设计;受力分析【作者】程丽娟;李瑜;朱朝银【作者单位】湖南省交通规划勘察设计院,湖南,长沙,410008;湖南省交通规划勘察设计院,湖南,长沙,410008;湖南省交通规划勘察设计院,湖南,长沙,410008【正文语种】中文【中图分类】U448.21 澧水大桥概况澧水大桥为张家界至花垣高速公路上的一座特大型桥梁,桥位地处张家界永定区与湘西自治州永顺县的交界处,横跨澧水河峡谷,谷顶宽约 420m,谷底宽约 50 m,谷顶与谷底高差达 280 m左右。
澧水河两岸均为溶蚀和侵蚀构造成因的岩溶峡谷,地质条件非常复杂。
经多个桥型方案的比选,主桥选用了主跨 856m的单跨钢桁架悬索桥方案,主缆的跨径布置为(200+856+190)m。
主桥立面布置如图1所示。
桥上线路等级为公路Ⅰ级,设计行车速度80 km/h。
桥面全宽24.5m。
设计基准风速为33.5 m/s,桥位处地震基本烈度为Ⅵ度。
图1 澧水大桥立面图(单位:cm)2 澧水大桥总体构思2.1 桥型方案的选择根据地形条件,单纯从减小跨度节省投资的角度出发,桥位处“V”型河谷的地形是较适宜修筑拱桥的,但结合两岸的地质情况,花垣岸岩体为近顺向坡,坡体中分布的裂隙与岩层层面组合形成不稳定体,且岸坡岩体已发生变形。
若要修筑拱桥,必须对花垣岸不稳定岩体进行处治。
本着安全的原则,重要工程结构物对于潜在的安全隐患或不良条件首先应考虑避开,然后才是处治。
悬索桥的结构分析与设计
悬索桥的结构分析与设计悬索桥作为一种具有特殊结构的桥梁，其独特的形式和设计使其在工程领域中备受瞩目。
它以一系列的主悬索和斜拉索连接主塔与桥面，给人一种优美、轻盈的感觉。
本文将从悬索桥的结构分析与设计两个方面进行探讨。
悬索桥的结构分析是确保桥梁强度和稳定性的重要环节。
在分析过程中，主要涉及平衡力学和力学平衡两个方面。
平衡力学是研究悬索桥各种受力变形和平衡条件的学科。
为了使悬索桥可以保持平衡，主塔需要承担压力，而主悬索则需要承担主要的拉力。
其力学表达式为F=mg，其中m代表主悬索的质量，g代表重力加速度。
悬索桥设计师需要根据桥梁跨度、载荷以及所需预应力等因素进行合理的力学计算，确保桥梁的稳定性和强度。
此外，还需考虑悬索桥在遇到风、地震等外力作用时的响应，确保桥梁的安全性。
而悬索桥的设计则是为了满足桥梁的功能和美观性而进行的。
设计过程中需要考虑桥面的宽度、横断面形态以及桥面的铺装材料等，以及主塔和桥墩的设计高度、宽度以及外观美观度等因素。
同时，还要考虑悬索桥在不同环境下的使用效果，如行人桥、车行桥或铁路桥等。
通过合理的设计，可以使悬索桥既满足功能需求，又能与周围环境相协调，达到整体美观的效果。
在悬索桥的设计中，材料的选择也起到了重要的作用。
一般来说，悬索桥主悬索的材质多为高强度钢丝绳或合成纤维，而斜拉索一般采用高强度钢材。
这些材料具有良好的拉伸性能和强度，能够承担巨大的力道。
此外，悬索桥的桥面材料一般是混凝土或钢材，具有较好的耐久性和承载能力。
在设计过程中，需要根据桥梁的设计载荷和功能要求，合理选择材料以保证桥梁的使用寿命和稳定性。
总体来说，悬索桥的结构分析与设计是一个综合性的工程过程。
通过力学分析和合理的设计，可以确保悬索桥的强度、稳定性和美观性。
在实际应用中，悬索桥能够跨越大跨度，承载大载荷，是一种重要的交通工程形式。
但同时也需要注意桥梁的维护和管理，确保其长期使用和安全性。
悬索桥不仅仅是交通工具，更是一种艺术与工程技术的完美结合，给人们带来了便捷与美感。
大跨度自锚式悬索桥施工阶段的受力分析的开题报告
大跨度自锚式悬索桥施工阶段的受力分析的开题报告题目：大跨度自锚式悬索桥施工阶段的受力分析一、研究背景及意义随着人们对于交通建设的追求，桥梁建设也在不断发展，其中自锚式悬索桥作为一种桥型，因其美观大气、安全可靠，越来越为人们所接受和使用。
自锚式悬索桥的设计和施工阶段的受力分析是其建设的重要环节，具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容和方法本文将针对大跨度自锚式悬索桥在施工阶段的受力特点进行研究，重点关注以下内容：1. 自锚式悬索桥的基本结构特点及其影响因素的分析。
2. 自锚式悬索桥施工阶段涉及的受力问题，包括温度变形、混凝土段的承载能力、施工荷载等方面的受力分析。
3. 对于自锚式悬索桥在施工阶段的受力问题进行分析，提出相应的解决方法。
本文采用文献资料法、数值计算法以及工程实例法等多种方法进行研究。
三、预期成果和研究意义本文通过对大跨度自锚式悬索桥在施工阶段的受力分析和问题解决的研究，预计将得到以下结果：1. 提出自锚式悬索桥施工阶段受力分析的理论基础和方法。
2. 为自锚式悬索桥在施工阶段提供相应的施工方案和技术指导。
3. 在悬索桥设计及施工领域的相关研究中填补自锚式悬索桥施工阶段受力分析研究的空白，为相关学科提供参考资料。
四、研究计划本文的研究计划如下：1. 确定研究的内容和方向。
2. 搜集相关文献和资料，并进行分析整理。
3. 根据研究方向，选择数值计算方法、工程实例法等多种方法进行研究。
4. 对于所得数据进行分析，总结得出结论。
5. 撰写论文，出版发表。
五、论文结构安排本文的结构安排如下：第一章绪论1.1 题目背景及研究意义1.2 研究的目的和内容1.3 研究方法和技术路线1.4 论文的结构安排第二章自锚式悬索桥的结构特点及其影响因素分析2.1 自锚式悬索桥的基本结构2.2 自锚式悬索桥施工阶段涉及的受力问题2.3 自锚式悬索桥在施工阶段受力时的参数设置和计算第三章自锚式悬索桥的受力分析及问题解决方法3.1 温度变形对自锚式悬索桥的影响3.2 混凝土段的承载能力3.3 施工荷载的影响3.4 自锚式悬索桥在施工阶段的问题探讨和解决第四章利用工程实例对自锚式悬索桥的受力分析进行验证和应用4.1 工程实例的介绍4.2 工程实例的计算及分析4.3 结果和讨论第五章结论5.1 研究成果总结5.2 参考文献5.3 致谢以上是开题报告的内容，希望给你提供一些参考。
4.2.1悬索桥的受力特点与结构体系
桥梁工程导论
二、悬索桥的结构体系
（1）自锚式与地锚式悬索桥
自锚式悬索桥
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地锚式悬索桥
桥梁工程导论
二、悬索桥的结构与构造
（2）双链式悬索桥
桥梁工程导论
一、悬索桥的组成与结构特点
（1）悬索桥组成 主缆（main cable）、加劲梁（stiffening girder ）
、塔柱（tower）、锚碇（anchorage）构成。
桥梁工程导论
一、悬索桥的组成与结构特点
（2）受力特性 与拱的受力特性时相似，一般来说，索不承受弯矩
和剪力，只有轴力，全截面受拉。 这较之梁以受弯为主，能更有效地发挥截面全体材
主缆作为主要承重构件，承受大桥的恒载和活载，主缆 具有 非常合理的受力形式。
主梁即加劲梁只是传力部件，在材料用量和截面设计方 面， 其截面积并不需要随着跨度增大而增加。
在构件设计方面，悬索桥的主缆、锚碇和塔这三项主要 承重 构件在扩充其截面积或承载能力方面所遇到的困难则较小。
在施工方面，风险较小。
料的承载能力。
梁工程导论
一、悬索桥的组成与结构特点
（3）悬索桥的重力刚度 原本是柔性的主缆因承受桥面系巨大恒载——重力而
产生的抵抗（活载所致）变形的刚度，称为重力刚度。
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（4）悬索桥的优势 同其它桥式相比，当跨度越大时，悬索桥的优势越明显:
澧水大跨度悬索桥结构设计及受力分析
１３ ｌ
量， 在张 家界 岸 塔上 预 偏 量 为 ８ ９ｍ 在 花 垣 岸 塔 ６ ｍ， 上预 偏量 为 ８ ６ｍ １ ｍ。主索 鞍分 两半 制造 ， 吊装 后用
高 强 螺 栓 联 为 一 体 。 两 岸 边 跨 附 加 索 股 锚 固 于 鞍 顶
根 据 风 洞 试 验 结 果 ， 桥 面 系 以 上 和 桥 面 系 以 在
三 种矢跨 比进行对 比计 算 ， 终选 用 １ １ 最 ／ ０的主 缆矢
跨 比 ， 得较 好 的受力 性能及 经济 指标 。 取
２． ３ 主 梁 结 构 形 式
大跨 度悬 索桥 主梁 的结构 形式 主要有 钢桁 梁和 钢箱 梁 。钢箱 梁抗 风性 能 好 、 钢量 较 少 ， 年 用 近
ｓｓ ｉ
１ 澧 水 大 桥 概 况
澧 水 大 桥 为 张 家 界 至 花 垣 高 速 公 路 上 的 一 座 特
水河 两岸 均 为溶蚀 和侵 蚀 构 造 成 因的 岩溶 峡 谷 ， 地
质条 件非 常复 杂 。经 多个 桥 型 方 案 的 比选 ， 桥选 主
用 了 主 跨 ８ ６ｍ 的 单 跨 钢 桁 架 悬 索 桥 方 案 ， 缆 的 ５ 主
２２ 主缆 矢跨 比 ．
两侧 索塔推 进的顺 序 吊装 梁 段 并进 行 临时 连 接 ， 桥
塔侧端 部梁段 采用荡 移法进 行安装 。进行桥 面系恒
载 等代 荷载 的压重 施 工 ， 完成 拼 装 段之 间 刚接 。撤 去 等代荷载 ， 施工 桥面 系及附 属工程 。
３ 桥 梁 结构 设 计
第３ ６卷 ， ２期 第
２ ０ １ 年 ４ 月 １
公 路 工 程
Ｈｉ ｈ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｇ ｗａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
悬索桥结构分析与挠度分析
悬索桥结构分析与挠度分析
一、什么是悬索桥 二、悬索桥的分类 三、悬索桥的结构分析 四、悬索桥的挠度分析
什么是悬索桥
悬索桥的分类 悬索桥的结构分析 悬索桥的挠度分析
悬索桥 又称吊桥，主要用于跨度较宽的河流。充分利
用材料强度，并具有用料省、自重轻、跨径大的特点。悬
索桥是各种桥梁体系中跨越能力最大的桥梁之一，跨径可达 1000米以上。
悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的
挠度和振动，需要采取相对应的技术措施。
悬索桥的分类
什么是悬索桥 悬索桥的结构分析 悬索桥的挠度分析
悬索桥 按主梁刚度弯曲大小分类 可分为柔性悬索桥
和 刚性悬索桥。
柔性悬索桥 的桥面系一般不设加劲梁，因而刚度较小在车
辆荷载作用下，桥面将随悬索形状的改变而产生S形的变形， 对行车不利，但它的构造简单，一般作用于临时性桥梁。
悬索桥的分类
悬索桥的结构分析
一 、缆索的分析
一根跨度为 l 的等载面柔性缆索，它的两 端分别固定于A点和B点处。这两点高度 为 h。假设该缆索承受沿缆索水平投影 上呈均匀布满的恒载W，坐标原点设于A 点处。缆索上任意一点的横坐标距 x 处 的竖向坐标y 可根据C点左边所有力对C 点的力矩平衡方程来求解。
悬索桥的结构分析
什么是悬索桥
悬索桥的分类
悬索桥的挠度分析
索塔与主缆的联合通常采取这样的方式实现：
（c）索鞍固定于索塔顶面， 而索鞍上没有置于索鞍上可 以自由转动的轴，主缆隔在 此轴上，其转动轴与索鞍的 联结比较复杂
（d）主缆固定于索鞍上 而索鞍又固定于索塔顶处， 索塔的底面与桥墩联结处 设置一个铰，主缆的塔顶 藉塔身前后摆动可顺桥梁 纵向移动，但施工复杂。
大跨度自锚式悬索桥受力特性与极限承载力研究的开题报告
大跨度自锚式悬索桥受力特性与极限承载力研究的开题报告一、研究背景随着现代城市的快速发展，交通建设也在不断地发展和完善。
其中，悬索桥被广泛应用于大跨度桥梁的建设中，其具有优美、大气、高效等特点，在现代交通建设中具有不可替代的地位。
而自锚式悬索桥是近年来发展起来的一种新型桥梁结构，因其具有较小的自重和维护便利等优势，被广泛应用和推广。
然而，对于大跨度自锚式悬索桥的受力特性研究还比较薄弱。
而在实际应用中，自锚式悬索桥的结构安全是非常重要的，因此有必要对其受力特性和极限承载能力进行深入研究。
故本文选取大跨度自锚式悬索桥为研究对象，旨在探究其受力特性和极限承载能力，为自锚式悬索桥的设计和安全运行提供理论指导和参考。
二、研究内容及意义1. 研究对象本研究选取大跨度自锚式悬索桥为研究对象，具体以某自锚式悬索桥为例进行研究和分析。
2. 研究内容①悬索桥的基本原理及结构构成分析。
②自锚式悬索桥的结构特点和应力分析。
③悬索桥受风荷载、地震荷载、车辆荷载等外部荷载影响时的受力特性研究。
④大跨度自锚式悬索桥极限承载力的计算与分析。
3. 研究意义①深入探究大跨度自锚式悬索桥的结构特点和受力机理，为其设计和安全运行提供理论依据和参考。
②完善相关规范，提高桥梁结构工程设计、施工和管理水平，保障社会公众出行安全。
③对相关学科领域的发展有一定的推动作用，促进相关技术的更新和升级，推动交通行业的发展。
三、研究方法本研究将采用理论分析和计算计算方法相结合的研究方式，具体方法如下：①结合大量文献资料，对自锚式悬索桥的性能进行分析和比较。
②运用有限元分析软件，对某一大跨度自锚式悬索桥进行有限元建模和分析，并计算其静载和动载响应和应力分布情况。
③将所得的计算结果与规范要求进行比对，进一步验证和分析研究结论。
四、研究预期成果通过对大跨度自锚式悬索桥的受力特性和极限承载能力的研究，我们期望得到以下预期成果：①掌握大跨度自锚式悬索桥的结构特点和受力机理，为其设计和安全运行提供理论依据和参考。
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第36卷,第2期2011年4月公路工程H ighway Engi n eeringV o.l 36,N o .2Apr.,2011[收稿日期]2011 02 07[作者简介]程丽娟(1979 ),女,江苏灌南人,工程师,主要从事桥梁设计及相关理论研究。
澧水大跨度悬索桥结构设计及受力分析程丽娟,李 瑜,朱朝银(湖南省交通规划勘察设计院,湖南长沙 410008)[摘 要]澧水大桥为张家界至花垣高速公路上的一座特大型桥梁,主桥采用单跨简支钢桁架悬索桥,主缆跨径布置为(200+856+190)m 。
文章对澧水大桥桥型方案、矢跨比、主梁和锚碇结构形式的构思进行说明,并对主要构件的设计细节及结构计算作了详细阐述,为大跨度悬索桥的设计及计算提供参考。
[关键词]大跨度悬索桥;钢桁梁;结构设计;受力分析[中图分类号]U 448.2[文献标识码]B [文章编号]1674 0610(2011)02 0111 04Struct uralDesign and M echanical Analysis of Long -SpanLis hui Suspensi on BridgeCHENG L ij uan ,L I Yu ,ZHU Chaoy i n g(H unan Prov i n cial C o mm unication Planning ;Survey &Desi g n I nstitute ;Changsha ,H unan 410008,Ch i n a)[K ey w ords]g reat span suspensi o n bri d ge ;steel tr uss g ir der ;struct u ra l desi g n ;m echan ica l analy -sis1 澧水大桥概况澧水大桥为张家界至花垣高速公路上的一座特大型桥梁,桥位地处张家界永定区与湘西自治州永顺县的交界处,横跨澧水河峡谷,谷顶宽约420m,谷底宽约50m,谷顶与谷底高差达280m 左右。
澧水河两岸均为溶蚀和侵蚀构造成因的岩溶峡谷,地质条件非常复杂。
经多个桥型方案的比选,主桥选用了主跨856m 的单跨钢桁架悬索桥方案,主缆的跨径布置为(200+856+190)m 。
主桥立面布置如图1所示。
桥上线路等级为公路 级,设计行车速度80km /h 。
桥面全宽24.5m 。
设计基准风速为33.5图1 澧水大桥立面图(单位:c m )m /s ,桥位处地震基本烈度为 度。
2 澧水大桥总体构思2.1 桥型方案的选择根据地形条件,单纯从减小跨度节省投资的角度出发,桥位处 V 型河谷的地形是较适宜修筑拱桥的,但结合两岸的地质情况,花垣岸岩体为近顺向坡,坡体中分布的裂隙与岩层层面组合形成不稳定公路工程36卷体,且岸坡岩体已发生变形。
若要修筑拱桥,必须对花垣岸不稳定岩体进行处治。
本着安全的原则,重要工程结构物对于潜在的安全隐患或不良条件首先应考虑避开,然后才是处治。
对于澧水大桥,即使要对花垣岸河谷顶部的危岩体进行加固处理,也存在极大的难度。
一是危岩体厚度、深度均较大,采用锚索加固工程量巨大;二是危岩体陡立,施工困难,且对河谷下的茅岩河漂流影响较大,可能需要中断漂流,而茅岩河漂流是张家界的主要旅游项目,是张家界市旅游收入的重要来源;三是对于这种需要承受数万吨外部荷载的大规模危岩体的加固效果无法评估。
因此,采用拱桥方案基本不可行。
通过对斜拉桥以及悬索桥的定性比较,采用悬索桥具有造型美观、跨越能力强的优点,并且可以避开岩溶发育区及危岩体等不良地质条件。
若采用斜拉桥方案,由于设计高程较低,在花垣岸,斜拉桥的边跨已经切入了路基,既不经济也不美观。
因此最终选定了悬索桥方案。
2.2 主缆矢跨比地锚式悬索桥矢跨比较小,一般为1/9~1/12,以降低塔高、增大主缆拉力,获得较大的整体刚度[1-3]。
由于澧水大桥花垣岸路线位于R=510m 的圆曲线内,为避免主缆锚固时与路线冲突,主缆边跨侧不宜过长。
设计时分别采用1/9、1/9.5、1/10三种矢跨比进行对比计算,最终选用1/10的主缆矢跨比,取得较好的受力性能及经济指标。
2.3 主梁结构形式大跨度悬索桥主梁的结构形式主要有钢桁梁和钢箱梁[4,5]。
钢箱梁抗风性能好、用钢量较少,近年来在我国应用比较多。
澧水大桥地处山区,公路运输条件受限,且桥位处不通航,因此钢箱梁节段无法运输就位。
钢桁梁构件较小,拼装方便,在设计中得到应用。
2.4 桥面系形式钢桁加劲梁桥面系主要有正交异性钢桥面板和混凝土桥面板两种形式[6-8],设计中从受力性能、工程造价等方面对桥面系采用正交异性钢桥面板及纵向工字梁与混凝土桥面板的钢-混组合结构形式进行分析比较。
钢-混组合桥面系结构变位小、工程造价略低,设计时得到运用[9-10]。
2.5 锚碇根据地形地质条件,澧水大桥张家界岸岩溶发育,岩石完整性较差,花垣岸岩石完整性较好。
在设计时考虑重力式锚碇方案,同时也对花垣岸采用隧道锚方案进行对比。
隧道锚利用岩体的强度对混凝土锚体形成嵌固作用,适用于岩体完整的情况。
工程地质勘察揭示,花垣岸锚碇处岩体呈层状构造,且在某些位置溶蚀裂隙较发育,有多处溶蚀粗糙面。
因此,澧水大桥两岸均采用重力式锚碇方案。
2.6 主梁施工方案主要杆件、节点在工厂加工完成并在工厂将加劲桁架立体组装之后,拆分成杆件、节点运到施工现场。
在张家界岸桥塔附近主缆下方布置组拼装场地,在预拼装胎架上,主桁架按每三个节段一次拼装作业进行拼装。
安装缆索吊装系统,按照由跨中向两侧索塔推进的顺序吊装梁段并进行临时连接,桥塔侧端部梁段采用荡移法进行安装。
进行桥面系恒载等代荷载的压重施工,完成拼装段之间刚接。
撤去等代荷载,施工桥面系及附属工程。
3 桥梁结构设计3.1 主梁设计钢桁加劲梁由主桁架、主横桁架、上下平联及抗风上稳定板组成。
主桁架为带竖腹杆的华伦式结构,由上弦杆、下弦杆、竖腹杆和斜腹杆组成。
上弦杆、下弦杆采用箱形截面,除支座处腹杆采用箱型断面外其余均采用工字型截面。
主桁桁高6.5m,桁宽28m,标准节间长度6m。
一个标准节段长度12.0m,由2个节间组成,在每节间处设置一道主横桁架。
主横桁架采用单层桁架结构,由上、下横梁及竖、直腹杆组成,其中上下横梁采用箱形截面,腹杆均采用工字型截面。
上、下平联均采用K形体系、箱型截面。
根据风洞试验结果,在桥面系以上和桥面系以下分别布置上、下纵向抗风稳定板。
上抗风稳定钢板高860mm,与两道内侧防撞栏杆结合在一起,下抗风稳定板与主横桁架相连,由高1000mm带纵向加劲肋的钢板组成。
因大桥位于0.9%的单向纵坡上,为适当增强结构纵向刚度,控制主桁架的纵向变位,同时降低跨中短吊索的疲劳应力幅,在每根主缆跨中设3根柔性中央扣。
主梁标准断面见图2。
3.2 缆索系统主缆采用1/10的矢跨比,其跨径布置为(200+ 856+190)m。
主缆共2根,从张家界岸锚碇至花垣岸索塔处,横桥向间距28.0m;由于花垣岸锚碇已进入道路平曲线区,为适应线路的变化,避免主缆锚固时与路线冲突,从花垣岸索塔至花垣岸锚碇处主缆中心距由28.0m变为38.0m,主缆在水平面上112第2期程丽娟,等:澧水大跨度悬索桥结构设计及受力分析图2 主梁标准断面(单位:c m)的转角为1.5074 。
单根主缆中有127根通长索股,两岸边跨因缆力较大另加设4根索股(背索)在主索鞍上锚固。
单根索股由127根 5.15mm高强镀锌平行钢丝组成。
主缆在架设时竖向排列成尖顶的近似正六边形,紧缆后主缆为圆形,索夹内空隙率17%,索夹外空隙率19%。
主缆采用预制平行钢丝索股逐根架设的施工方法(PP W S法)。
根据吊索受力特点,并综合考虑材料性能、制造加工、安装维护、后期更换等因素,采用钢丝绳吊索,每侧吊点设2根,与钢桁架采用销铰式连接。
吊索中心距12.0m,端吊索至桥塔的距离为20.0m。
吊索采用高强镀锌钢丝互捻而成,结构形式为8 41S W+I W R,钢丝绳公称抗拉强度1870MPa,同一吊点的吊索捻向相反。
端吊索因拉力较大采用公称直径64mm的钢丝绳,其余吊索采用公称直径56 mm的钢丝绳。
吊索两端锚头采用叉形热铸锚,锚头由锚杯与叉形耳板构成。
锚杯口设有氯丁橡胶缓冲器,以改善吊索的弯折疲劳性能。
对于悬吊长度大于20m的吊索,在悬吊长度中央设置减振架,以将一个吊点的吊索互相联系,减少吊索的风致振动。
索夹共4大类: 连接主缆与吊索的吊索索夹; 用于主缆定型的紧箍索夹; 主索鞍及锚碇出口处防护密封的封闭索夹; 中央扣索夹。
吊索索夹由于吊索拉力及主缆倾角不同,所需夹紧力不同,索夹长度和螺杆数量均不相同。
为便于制造和施工,将相近长度的索夹并为8类。
中央扣索夹壁厚45mm,其余索夹壁厚采用35mm。
每个吊索索夹设两个承索槽,索槽设计张角 3.5 。
索夹采用铸钢铸造,左右对合型,两半索夹用螺杆连接夹紧,接缝处嵌填橡胶防水条防水。
主索鞍采用铸焊结合型结构,由鞍头和鞍身两部分组成,两者组焊为一体。
为减轻顶推摩阻力,鞍体下设聚四氟乙烯滑板以适应施工中的相对位移量,在张家界岸塔上预偏量为869mm,在花垣岸塔上预偏量为816mm。
主索鞍分两半制造,吊装后用高强螺栓联为一体。
两岸边跨附加索股锚固于鞍顶的锚梁上。
塔顶设有底座格栅,格栅悬出塔顶以外,以便安置控制鞍体移动的千斤顶,鞍体就位后将格栅的悬出部分割除。
散索鞍鞍体也采用铸焊结合的结构方案。
鞍槽用铸钢铸造,鞍体由钢板焊接而成。
3.3 索塔及基础索塔采用双柱式门式框架结构,由扩大基础、塔座、塔柱和横梁(上横梁、下横梁)组成。
张家界岸索塔自扩大基础顶以上高137.488m,花垣岸索塔高123.192m。
索塔设上、下两道横梁,塔柱底设塔座并坐落在分离式扩大基础上。
塔柱为空心矩形箱形结构,横向等宽5.5m,顺桥向顶部9m高的范围由于安装主索鞍的需要,宽度为8.8m,竖向设4m高的过渡段,宽度从上向下由8.8m变为7.6m,其余部分顺桥向宽度按100 1的斜率从上向下渐变。
上下横梁高6.0m,均采用预应力混凝土箱形结构。
塔座高5m,外轮廓纵横向宽度均按10 3的斜率渐变,内壁轮廓纵横向宽度均按4 1的斜率渐变;塔座底设3.0m厚的实体段。
分离式扩大基础高6m,单侧基础纵横向宽度分别为21m和17m,基础嵌固在基坑内。
3.4 锚碇重力式锚碇分锚块、散索鞍基础、前锚室、后锚室4部分。
其中锚块主要承受预应力锚固系统传递的主缆索股拉力,散索鞍基础主要承受由散索鞍传递的主缆压力,前锚室为封闭空间,对主缆索股起保护作用。
为减少用钢量,同时合理设计锚块和散索鞍基础形状,并节约混凝土用量,采用了预应力锚固系统。
预应力钢束沿索股发散方向布置,锚固于后锚面,前后锚面均为与主缆合力线垂直的平面。