斜拉橋設(shè)計(jì)與計(jì)算總結(jié)

斜拉橋設(shè)計(jì)與計(jì)算賁慶國二O一二年九月主要內(nèi)容一、總體布置二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（塔、梁、索）三、結(jié)構(gòu)計(jì)算四、橋梁實(shí)例介紹

一、總體布置斜拉橋是由塔、梁和拉索等組成的組合受力結(jié)構(gòu)體系的橋梁。一、總體布置斜拉橋傳力分析示意桁架傳力分析示意一、總體布置1、孔跨布置邊跨可對稱布置或者不對稱布置，邊跨可設(shè)置輔助墩。一、總體布置1、孔跨布置首先確定主跨跨徑，雙塔斜拉橋，邊中跨比一般0.35-0.5，以0.4居多。（1）邊跨過小，易導(dǎo)致邊跨負(fù)反力及尾索過大的應(yīng)力幅度（疲勞破壞）；（2）邊跨過大，邊跨彎矩過大，中跨剛度小，不經(jīng)濟(jì)。一、總體布置1、孔跨布置可對稱布置或者不對稱布置；不對稱布置更為經(jīng)濟(jì)合理，對稱布置景觀性更好一些；較為合理的邊中跨比0.5~1.0之間，以0.8左右居多。一、總體布置2、主梁的支承體系一、總體布置2、主梁的支承體系一、總體布置2、主梁的支承體系一、總體布置置2、主梁的支承承體系一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置一、總體布置置3、斜拉索布置置—索距的選擇一、總體布置置3、斜拉索布置置—索距的選擇一般中跨無索索區(qū)長度即合合攏段長度一、總體布置置4、索塔的布置置—縱向一、總體布置置4、索塔的布置置—橫向一、總體布置置4、索塔的布置置—橫向一、總總體布布置4、索塔塔的高高度一、總總體布布置5、總體體設(shè)計(jì)計(jì)流程程主橋跨跨徑、、斷面面布置置確定定確定邊邊跨長長度塔高確確定塔梁構(gòu)構(gòu)造確確定，，主梁梁節(jié)段段長度度，索索塔拉拉索間間距確確定成橋索索力計(jì)計(jì)算施工階階段、、運(yùn)營營階段段計(jì)算算完成圖圖紙、、計(jì)算算書主橋跨跨徑、、斷面面布置置確定定穩(wěn)定、、動(dòng)力力、抗抗風(fēng)、、局部部等計(jì)計(jì)算二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1、主梁梁二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1、主梁梁-截面及及梁高高密索體體系，，主梁梁梁高高一般般為主主跨的的1/100~1/300,中小跨跨徑一一般1/100~1/150，橋梁梁較寬寬時(shí)，，可能能是橫橫向?qū)拰挾瓤乜刂?。。二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1、主梁梁二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1、主梁梁-適用性性二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1、主梁梁—截面特特點(diǎn)二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1、主梁梁—截面特特點(diǎn)二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1、主梁梁—截面特特點(diǎn)二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1、主梁梁—截面特特點(diǎn)二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1、主梁梁—截面特特點(diǎn)二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1、主梁梁—截面特特點(diǎn)二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)2、索塔塔二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)2、索塔塔二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)2、索塔塔-構(gòu)造尺尺寸二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)2、索塔塔-上塔柱柱錨固固區(qū)二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3、拉索索—截面組組成二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3、拉索索序號技術(shù)性能指標(biāo)平行鋼絲斜拉索環(huán)氧鋼絞線斜拉索1抗拉強(qiáng)度1670MPA-1770MPA1860MPA2拉索用量稍大減少約8%，比平行鋼絲斜拉索用量減少3防護(hù)性能1鍍鋅+纏包帶+HDPE環(huán)氧層+油脂+PE+HDPE6抗振性能鋼絲拉索結(jié)構(gòu)為整體粘結(jié)，抗振性能差鋼絞線斜拉索單根獨(dú)立、平行，每根鋼絞線振動(dòng)時(shí)頻率基本相同，可相互抵消至最低7施工周期較短（成品索，工廠內(nèi)制作）較長（現(xiàn)場張拉）8施工難度需大型起重設(shè)備，采用較大的軟牽引力和拉桿牽引力工藝單根鋼絞線張拉，小型千斤頂即可10換索功能必須整體換索，費(fèi)用大，需封閉交通原則上可進(jìn)行單根更換，但目前國內(nèi)市場上夾片錨固效率低，錨頭需灌注環(huán)氧砂漿錨固，不可更換。無成功更換實(shí)例二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3、拉索索平行鋼絲斜拉索環(huán)氧鋼絞線斜拉索鍍鋅鋼絞線斜拉索橋梁實(shí)例蘇通大橋；南京長江二橋；南京長江三橋；上海長江大橋安慶長江大橋；泰安長江二橋；灌河大橋；五河口大橋；潤揚(yáng)大橋北汊橋；宜昌夷陵橋；青州閩江大橋二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3、拉索索—錨頭構(gòu)構(gòu)造二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3、拉索索-錨頭構(gòu)構(gòu)造二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3、拉索索-錨頭構(gòu)構(gòu)造二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3、拉索索-錨頭構(gòu)構(gòu)造二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3、拉索索-錨頭構(gòu)構(gòu)造二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3、拉索索-錨頭構(gòu)構(gòu)造二、結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)3、拉索索-錨固形形式三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算計(jì)算分分類三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算計(jì)算分分類三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算計(jì)算軟軟件1、整體體靜力力：橋橋梁博博士、、QJX、綜合合程序序，midas、TDV,SAP2000,ANSYS；2、局部部分析析：midas、ANSYS、Nastran,SAP2000等；3、抗震震：midas、ANSYS、TDV、SAP2000等三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算1、靜力力計(jì)算算分析析三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2、靜力力計(jì)算算方法法三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2、靜力力計(jì)算算流程程（1）確定定結(jié)構(gòu)構(gòu)的合合理成成橋狀狀態(tài)，，確定定成橋橋索力力；（2）根據(jù)據(jù)成橋橋狀態(tài)態(tài)，確確定各各施工工階段段索力力；（3）進(jìn)行行運(yùn)營營階段段的計(jì)計(jì)算分分析；；三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2、靜力力計(jì)算算-合理成成橋狀狀態(tài)成橋狀狀態(tài)：：與合合攏后后的狀狀態(tài)不不同，，運(yùn)營營10年的狀狀態(tài)；；合理成成橋狀狀態(tài)(塔直梁梁平)，主要要確定定原則則：（1)索力分分布均均勻，，除了了0#1#索外，，其余余索力力逐漸漸遞增增；（2）主梁梁彎矩矩接近近剛性性支撐撐連續(xù)續(xù)梁的的彎矩矩；（3）主塔塔彎矩矩盡可可能小小，豎豎直，，合攏攏狀態(tài)態(tài)向岸岸側(cè)預(yù)預(yù)偏；；三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2、靜力力計(jì)算算-合理成成橋狀狀態(tài)的的索力力計(jì)算算結(jié)構(gòu)體體系為為高次次超靜靜定，，主梁梁和索索塔的的受力力狀態(tài)態(tài)對索索力變變化很很敏感感，因因此拉拉索索索力的的確定定是達(dá)達(dá)到合合理成成橋狀狀態(tài)的的關(guān)鍵鍵，確確定合合理成成橋狀狀態(tài)的的索力力的方方法主主要有有：（1）最小小彎曲曲能量量法；；（相相比最最小彎彎矩法法，經(jīng)經(jīng)濟(jì)性性更好好）（2）影響響矩陣陣法；；（3）剛性性支撐撐連續(xù)續(xù)梁法法；（（主要要適用用于對對稱結(jié)結(jié)構(gòu)））（4）最小小彎矩矩法；；（5）用索索最小小量法法；三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2、靜力力計(jì)算算-剛性支支撐連連續(xù)梁梁法三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2、靜力力計(jì)算算-施工階階段計(jì)計(jì)算由于施施工過過程中中，結(jié)結(jié)構(gòu)體體系和和荷載載狀態(tài)態(tài)的不不斷變變化，，結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力力和線線形不不斷變變化，，通過過優(yōu)化化施工工階段段索力力，使使得結(jié)結(jié)構(gòu)的的應(yīng)力力及線線形能能夠達(dá)達(dá)到合合理成成橋狀狀態(tài)，，該組組施工工階段段即為為合理理施工工狀態(tài)態(tài)，施施工階階段索索力仍仍是關(guān)關(guān)鍵，，主要要確定定方法法：（1）倒拆拆法；；（2）倒裝裝-正裝迭迭代法法；（（倒拆拆法的的優(yōu)化化）（3）無應(yīng)應(yīng)力狀狀態(tài)控控制法法；（（結(jié)構(gòu)構(gòu)彈性性，單單元長長度曲曲率不不變））（4）正裝裝迭代代法；；（最最小二二乘法法縮小小假定定與合合理狀狀態(tài)差差距））三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2、靜力力計(jì)算算-施工階階段索索力計(jì)計(jì)算三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2、靜力力計(jì)算算-施工階階段索索力計(jì)計(jì)算三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2、靜力力計(jì)算算-施工階階段計(jì)計(jì)算三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算2、靜力力計(jì)算算-施工階階段計(jì)計(jì)算三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算3、拉索索特性性—索垂度度效應(yīng)應(yīng)三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算3、拉索索特性性—索垂度度效應(yīng)應(yīng)三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算3、拉索索特性性—索垂度度效應(yīng)應(yīng)三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算3、拉索索特性性—索垂度度效應(yīng)應(yīng)三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算4、拉索索兩端端傾角角的修修正三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算5、斜拉拉橋活活載計(jì)計(jì)算原因：：1、活載載所占占內(nèi)力力相比比恒載載內(nèi)力力小；；2、活載載作用用時(shí)拉拉索已已經(jīng)有有較大大的拉拉力，，斜拉拉索的的非線線性小小。三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算6、結(jié)構(gòu)構(gòu)穩(wěn)定定計(jì)算算三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算7、結(jié)構(gòu)構(gòu)局部部計(jì)算算在進(jìn)行行完整整體計(jì)計(jì)算完完成后后，還還需要要對一一些結(jié)結(jié)構(gòu)和和受力力復(fù)雜雜的局部構(gòu)構(gòu)件進(jìn)進(jìn)行詳詳細(xì)分分析，，確保保局部部受力力安全全。（1）主塔塔拉索索錨固固區(qū)（（2）主梁梁拉索索錨固固區(qū)（3）塔、、墩、、梁固固結(jié)部部位（（4）寬箱箱梁的的翼緣緣部位位（剪剪力滯滯影響響）三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算7、結(jié)構(gòu)構(gòu)局部部計(jì)算算—索塔錨錨固區(qū)區(qū)三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算7、結(jié)構(gòu)構(gòu)局部部計(jì)算算—索塔錨錨固區(qū)區(qū)三、結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算7、結(jié)構(gòu)構(gòu)局部部計(jì)算算—索塔錨錨固區(qū)區(qū)四、實(shí)例介介紹1、江六高速速京杭運(yùn)河河特大橋四、實(shí)例介介紹1、江六高速速京杭運(yùn)河河特大橋京杭大運(yùn)河河蘇北段是是江蘇省最最重要的干干線航道之之一,航線交通十十分繁忙，，平均每分分鐘就有3艘船舶通過過。現(xiàn)為II級航道(110××7m)，橋位處東東側(cè)(左側(cè))設(shè)置了待閘閘錨地，兩兩駁岸之間間距離為180m。待閘錨地四、實(shí)例介介紹1、江六高速速京杭運(yùn)河河特大橋主橋橋型為為雙塔雙索索面混凝土土斜拉橋，，孔跨布置置108m+248m+108m。主橋支承承體系采用用半漂體系系。主塔：為H型混凝土框框架結(jié)構(gòu)主梁：預(yù)應(yīng)應(yīng)力砼邊主主梁結(jié)構(gòu)；；斜拉索：鍍鍍鋅平行鋼鋼絲。四、實(shí)例介