懸索橋案例設(shè)計(jì)計(jì)算書

第一章緒論

1.1懸索橋的分類、構(gòu)造及主要特點(diǎn)

1.1.1分類

懸索橋按有無加勁梁可分為無加勁梁和有加勁梁懸索橋兩種。現(xiàn)代大跨度懸索橋

都是有加勁梁的，根據(jù)已建和在建大跨度懸索橋的結(jié)構(gòu)形式，懸索橋有以下幾種：

1.1.1.1美國式懸索橋

其基本特征式采用豎直吊索，并用鋼桁架作為加勁梁。這種形式的懸索橋絕大部

分為三跨地錨式。加勁梁是不連續(xù)的，在主塔處有伸縮縫，橋面為鋼筋混凝土橋面，

主塔為鋼結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是可以通過增加桁架高度來保證橋梁有足夠的剛度，且便于實(shí)

現(xiàn)雙層通車。

1.1.1.2英式懸索橋

60年代英國提出了新型的懸索橋，突破了懸索橋的傳統(tǒng)形式。英國式懸索橋的

基本特征是采用呈三角形的斜吊索和高度較小的流線型扁平翼狀鋼箱梁作為加勁梁。

除此之外，這種形式的懸索橋采用連續(xù)的鋼箱梁作為加勁梁，橋塔處設(shè)有伸縮縫，用

混凝土橋塔代替鋼橋塔。有的還將主纜與加勁梁在主跨中點(diǎn)處固結(jié)。英式懸索橋的優(yōu)

點(diǎn)是鋼箱加勁梁可減輕恒載，因而減小了主纜的截面，降低了用鋼量總造價(jià)。

1.1.1.3日式懸索橋

日本的懸索橋出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代以后，國際上懸索橋的技術(shù)發(fā)展已日臻完善,

日本結(jié)合自己的國情，吸收了世界上先進(jìn)的技術(shù)，形成了日式流派，其主要特征是：

主纜一律采用預(yù)制束股法架設(shè)成纜。加勁梁主要沿襲美式鋼桁梁形式，少數(shù)公路橋也

開始采用英式流線形箱梁結(jié)構(gòu)。吊索沿用美式豎向4股騎掛式鋼絲繩。橋塔采用鋼結(jié)

構(gòu)，主要采用焊接，少數(shù)用栓接。鞍座采用鑄焊混合式，主纜采用預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)。

1.1.1.4混合式懸索橋

其特點(diǎn)是采用豎直吊索和流線型鋼箱梁作為加勁梁?；旌鲜綉宜鳂虻某霈F(xiàn)，顯示

了鋼箱加勁梁的優(yōu)越性，同時(shí)避免了采用有爭議的斜吊索。

1.1.2主要構(gòu)造

1

現(xiàn)代懸索橋通常有橋塔、錨碇、主纜、吊索、加勁梁及鞍座等主要部分組成。

1.1.2.1橋塔

橋塔是支撐主纜的重要構(gòu)件。懸索橋的活載和恒載（包括橋面、加勁梁、吊索、

主纜及其附屬構(gòu)件，如鞍座和索夾等的重量）以及加勁梁主承在塔身上的反力，都將

通過橋塔傳遞到下部分的塔墩和基礎(chǔ)。橋塔采用鋼結(jié)構(gòu)，隨著預(yù)應(yīng)力混凝土和爬模技

術(shù)的發(fā)展，造價(jià)經(jīng)濟(jì)的混凝土橋塔將有發(fā)展的趨勢。

1.1.2.2錨碇

錨碇是主纜的錨固體。錨碇將主纜的拉力傳遞給地基基礎(chǔ)。通常采用的有重力式

錨碇和隧洞式錨碇。重力式錨碇依靠巨大自重來抵抗主纜的垂直分力，水平分力則由

錨碇與地基間的摩擦力或嵌固力來抵抗。隧洞式錨碇則是將主纜中的拉力直接傳遞給

周圍的基巖。

1.1,2.3主纜

主纜是懸索橋的主要承重構(gòu)件。除承受自身恒載外，主纜本身又通過索夾和吊索

承受活載和加勁梁（包括橋面）的恒載。除此之外，主纜還承擔(dān)一部分橫向風(fēng)載，并將

它直接傳遞到橋塔頂部。主纜有鋼絲繩和平行線鋼纜等，由于平行線鋼纜彈性模量高,

空隙率低抗銹性能好，因此大跨度懸索橋的主纜都采用這種形式?，F(xiàn)代懸索橋的主纜

多采用直徑5mm的高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲組成，設(shè)計(jì)中一般將主纜設(shè)計(jì)成二次拋物線的形

狀。

1.1.2.4吊索

吊索也稱吊桿。是將活載和加勁梁的恒載傳遞到主纜的構(gòu)件。吊索的布置形式有

垂直式和傾斜式等。其上端與索夾相連，下端與加勁梁連接。吊索宜用有繩蕊的鋼絲

繩制作，其組成可以是一根、二根或四根一組。

1.1.2.5加勁梁

加勁梁的主要功能是提供橋面和防止橋面發(fā)生過大的撓曲變形和扭曲變形。加勁

梁是承受風(fēng)荷載和其他橫向水平力的主要構(gòu)件，長大懸索橋的加勁梁均為鋼結(jié)構(gòu)，一

般采用桁架梁形式和箱梁形式。目前看來預(yù)應(yīng)力混凝土加勁梁僅適用于跨徑500m以

下的懸索橋。在長大懸索橋設(shè)計(jì)中，加勁梁寬度與主跨徑的比例，即寬跨比將是一個

涉及風(fēng)動穩(wěn)定的突出問題。由于板梁作加勁梁抗風(fēng)穩(wěn)定性很差，因此現(xiàn)在已不再用板

梁作為長大懸索橋加勁梁了。

1.1.2.6鞍座

2

鞍座是支承主纜的重要構(gòu)件，通過它可以使主纜中的拉力以垂直力和不平衡水平

力的方式均勻地傳到塔頂式錨碇的支架處。鞍座可以分為塔頂鞍座，設(shè)置在橋塔頂部,

將主纜荷載傳到塔上；錨固鞍座（亦稱擴(kuò)展鞍座）設(shè)置在錨碇的支架處，主要目的是改

變主纜索的方向，把主纜的鋼絲繩股在水平及豎直方向分散開來，并把它們引入各自

錨固位置，為了減少塔頂鞍座處鋼絲的彎曲次應(yīng)力，塔頂鞍座彎曲半徑一般為主纜主

徑的8-12倍；而擴(kuò)展鞍座必須按照鋼絲繩股的水平曲率半徑的后倍以上來確定鞍座

的形狀。

1.2懸索橋的發(fā)展概況

1.2.1中國懸索橋的發(fā)展歷程

中國近代懸索橋的發(fā)展。1938年，湖南一座公路懸索橋建成，該橋可通行10噸

汽車，隨后又有一批懸索橋建成通車。新中國成立后，共建成70多座懸索橋，但其

結(jié)構(gòu)形式都比較簡潔，跨徑不太大，工程規(guī)模較小。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，中國現(xiàn)代

懸索橋的建設(shè)揭開了新的歷史篇章，修建了一批結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造型美觀的大跨懸索橋。

可以預(yù)見，隨著我國橋梁科研、設(shè)計(jì)、施工隊(duì)伍科技水平的不斷提高，跨越中國遼闊

大地上的江河湖泊、海峽港灣的懸索橋會修建得更多更美。

1.2.2歐洲懸索橋的發(fā)展歷程

20世紀(jì)以前歐洲的懸索橋。國外懸索橋的修建歷史較中國晚了1000多年，據(jù)文

獻(xiàn)史料記載，1734年薩克森的軍隊(duì)遠(yuǎn)征但澤，途徑奧得河時(shí)，修建了西方第一座臨

時(shí)性鐵索橋。1741年，英國建成一座鐵鏈懸索橋，跨度21.34m,使用了61年，毀壞

于1802年。

20世紀(jì)的歐洲懸索橋：歐洲懸索橋的建設(shè)繼續(xù)發(fā)展并有所創(chuàng)新。法國于1959年

建成了主跨為680m的堤卡維爾懸索橋是發(fā)展中的一個新的里程碑。該橋的創(chuàng)新特點(diǎn)

體現(xiàn)在第一次采用了扁平纖細(xì)，截面具有良好的抗風(fēng)性能的全焊流線型鋼箱梁，打破

了鋼桁架加勁梁一統(tǒng)天下的局面，另外，該橋還采用了斜吊索以提高橋梁的抗風(fēng)阻尼。

歐洲現(xiàn)代大跨度懸索橋的修建確定了混凝土橋塔，扁平流線型全焊加勁鋼箱梁懸

索橋的優(yōu)勢。且此桁架式加勁梁節(jié)省工程投資費(fèi)用10%左右。因此歐洲大部分懸索橋

為英國人設(shè)計(jì)，所以形成了英國懸索橋風(fēng)格。

1.2.3美洲懸索橋的發(fā)展歷程

美洲20世紀(jì)前的懸索橋。李約瑟認(rèn)為是由中國人傳入美洲的。20世紀(jì)美國的懸

3

索橋，20世紀(jì)中葉，美國大城市的興起，促進(jìn)了大跨橋梁建設(shè)的發(fā)展，至今美國仍

是世界上擁有懸索橋最多的國家。在科研、設(shè)計(jì)和施工技術(shù)上形成優(yōu)勢，是懸索橋成

為唯一超過千米的成熟橋型，并形成美國流派的懸索橋風(fēng)格。

1.2.4日本懸索橋的建設(shè)

日本近代懸索橋發(fā)展勢頭迅猛，后來居上，日本的懸索橋，大部分為鋼塔和鋼桁

加勁梁，并且大多為公鐵兩用懸索橋。

綜上所述，國內(nèi)外懸索橋的建設(shè)一次次刷新了橋梁的跨徑記錄，并將在21世紀(jì)

橋梁的建設(shè)中，繼續(xù)顯示出特大跨懸索橋的勃勃生機(jī)。

1.3懸索橋的計(jì)算理論簡介

1.3.1傳統(tǒng)的“彈性理論”簡介

大纜支點(diǎn)位于塔頂，越過塔頂后，大纜兩端在地面附近進(jìn)入錨碇。在主跨范圍內(nèi)，

其加勁梁的跨度是在主跨之內(nèi)，用許多豎向設(shè)置的吊索將纜和加勁梁連接起來。

在纜的邊跨范圍，可設(shè)置若干個小跨度，因其在結(jié)構(gòu)上同所說的懸索橋無關(guān)，這里不

再分析。

彈性理論是懸索橋最早的計(jì)算理論，它使用超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算方法，將懸索橋的結(jié)

構(gòu)看作主纜與加勁梁的結(jié)合體，在計(jì)算中只考慮由荷載產(chǎn)生的新的構(gòu)件之間的平衡，

其特點(diǎn)是恒載與活載的內(nèi)力計(jì)算方法沒有差別，也就是在計(jì)算活載內(nèi)力時(shí)沒有計(jì)入恒

載產(chǎn)生的初始內(nèi)力，此理論已經(jīng)對懸索橋的整體剛度作出貢獻(xiàn)。此理論是建立在不考

慮荷載的產(chǎn)生會影響內(nèi)力大小與方向的基礎(chǔ)之上。因此，彈性理論是基于變形非常微

小而可以忽略的計(jì)算假設(shè)，只能滿足早期跨度較小且加勁梁剛度相對較大的懸索橋的

使用。

1.3.2撓度理論

撓度理論認(rèn)為主纜在恒載作用下取得平衡時(shí)的幾何形狀（二次拋物線）將因活載

的作用而發(fā)生改變。主纜因活載作用而增加的拉力所引起的伸長量也應(yīng)當(dāng)在計(jì)算中加

以考慮。用撓度理論計(jì)算所得內(nèi)力比用彈性理論要小得多，根據(jù)懸索橋跨度大小，加

勁梁的剛度大小，以及活載影響與恒載影響的比例，一般撓度理論的內(nèi)力計(jì)算值比彈

性理論減少1/2-1/10,因此，采用撓度理論來設(shè)計(jì)大跨懸索橋可比彈性理論大大節(jié)

約材料。這也是相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)撓度理論在大跨度懸索橋設(shè)計(jì)計(jì)算中一直起主導(dǎo)

作用的原因。

4

1.3.3有限位移理論

當(dāng)現(xiàn)代懸索橋的跨徑進(jìn)一步增大時(shí)，加勁梁的剛度不斷相對減小。當(dāng)加勁梁的高

跨比不小于1/300時(shí)，采用線性撓度理論分析懸索橋產(chǎn)生的誤差將不容忽視，為此，

有限位移理論開始應(yīng)用于現(xiàn)代懸索橋的結(jié)構(gòu)分析中，基于矩陣位移法的有限元技術(shù)更

能適應(yīng)解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)的受力分析。一些有代表性的研究成果逐漸完善和發(fā)展了有限位

移理論，應(yīng)用有限位移理論的矩陣法可以綜合考慮體系節(jié)點(diǎn)位移影響和軸力效應(yīng)，把

懸索橋結(jié)構(gòu)分析方法統(tǒng)一到一般非線性有限元中，是目前大跨懸索橋分析計(jì)算中普遍

采用的方法。

1.4本文主要工作

本文主要設(shè)計(jì)13m+68m+l3m三跨柔性懸索橋，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括橋面系、橫梁、

縱梁、主索、邊索、吊桿等。下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括索塔、基礎(chǔ)、錨碇。在下面幾章詳細(xì)

介紹和計(jì)算各部結(jié)構(gòu)。

5

第二章懸索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)方案比選

布置形式三跨(13m+68m+13m)

失高7.158m

垂跨比

￡=_L

/9.5

吊桿間距3.5m

2.2橋面系的計(jì)算

2.2.1橋面系構(gòu)造

橋面系采用I字鋼橫梁，I字鋼縱梁上加鋼板組成

橫梁間距3.5m采用136b

縱梁間距0.35m采用114

橋面鋼板厚0.01m上加0.06m瀝青碎鋪裝

縱梁共12根114鋼,衡梁全橋共18根136b鋼

欄桿和緣石共寬0.4m

縱梁跨徑為3.5m的多跨連續(xù)梁

橫梁跨徑為4.9m的簡支梁

圖2-1橋面橫截面布置

2.2.2橋面系縱、橫梁內(nèi)力計(jì)算

假定鋼橋面板寬為4.9m的簡支無限長板，縱橫梁構(gòu)造如圖2-2采用《鋼橋》

Pelikan-Esslinger法計(jì)算。即第一階段把縱梁作為橫梁剛性支承的多跨連續(xù)梁，第二

階段考慮橫梁的彈性變形對多跨連續(xù)縱梁內(nèi)力進(jìn)行修正。

2.2.2橋面系縱、橫梁內(nèi)力計(jì)算

2.2.2.1截面幾何特征值的計(jì)算

(1)第一階段計(jì)算

①第一階段計(jì)算時(shí)縱梁有效寬度

考慮到車輪承受處橋面板要與縱肋共同工作，應(yīng)計(jì)算縱肋的有效寬度，而縱肋的

有效寬度與縱肋間距和縱肋的有效跨徑有關(guān)，也就是在計(jì)算有效寬度前應(yīng)確定縱肋有

效跨徑?？v肋的有效跨徑f,在第一階段中，認(rèn)為縱肋是支承在橫肋上的剛性支承連

續(xù)梁，這樣假設(shè)的情況下的有效跨徑可取彎矩部分的平均長度，其值一般為0.7倍的

縱肋跨長即乙=0.7，

又縱肋跨徑7=3.5m(橫肋間距)，r=0.7x3.5=2.45m,汽車TO級的后輪荷載

著地寬度2g=0.5m,根據(jù)空=2=1.428在《鋼橋》圖1.32(b)

a0.35

S

0E

6X

寸6

350350350

圖2-2縱、橫梁布置

曲線上查得

7

*

（包）a=1.7x0.35=0.595m

a

又由

查《鋼橋》圖1.33得

"=0.91；劭=冷）4=0§1x0.595=0.54m

?0?0

由此可求出圖l-4a所示相應(yīng)與第一階段的縱梁截面幾何特征值

②第二階段計(jì)算時(shí)縱梁有效寬度

在計(jì)算第二階段橫肋變形影響時(shí)，縱肋有效跨徑往往很大，故可近似采用"=8；

縱肋有效間距近似等于縱肋間距，

a=a=O.35m

r°

查《鋼橋》圖1.33得

"=1.099

a

得縱肋在計(jì)算第二階段時(shí)有效寬度為

a=1.099x0.35=0.385m

0a

由上面的有效寬度，可求出圖2-3b所示相應(yīng)于第二階段縱梁的截面幾何特征值

③橫梁橋面鋼板有效寬度

54.145

圖2-3a第一階段截面幾何特征

8

圖2-3b第二階段截面幾何特征

圖2-3c工字鋼工36b截面

按縱橫梁重疊的構(gòu)造處理(圖2-2),橫梁翼緣有效寬度為I字鋼的翼緣寬，其截面

幾何特征值列于圖(2-3c)。用于第二階段計(jì)算中的相關(guān)剛度系數(shù)了,可根據(jù)《鋼橋》

公式(1.1136)計(jì)算得

4

縱y----4-90-x=1-4-9-1.-22-4----------

3

橫35X350X97.4X16530

5.765xlQl0x1491.224

-35x4.288xl07x97.4xl6530

=0.0356

2.2.2.2第一階段的計(jì)算

(1)作用于縱梁上的荷載計(jì)算

作用于縱梁上的活載：

汽-10加重車作用下，沖擊系數(shù)〃=0.3

前輪

P="xl.3=32.5kN

2

9

空=絲=0.7143

a0.35

從《鋼橋》圖1.32查得

4=0.94x32.5kN=30.55kN

后輪

p=—xl.3=65kN

2

絲=9=1.4286

a0.35

從《鋼橋》圖1.32查得,

4=0.72x65=46.8kN

作用于縱梁上的恒載:

縱梁單位長度重力：

g,=0.169kN/m

[見《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊一基本資料》上冊(人民交通出版社，1976)表2—99]

鋼板單位長度重力：

g2=0.54x0.01x78.5=0.4239kN/m

截面幾何特性按有效寬度計(jì)算，重力同樣按有效板寬度0.54m計(jì)算

瀝青鋪裝

g3=0.35x0.06x23=0.483kN/m

總重力

Zg=gi+g2+g3=().169+().4239+0.483=1.0759kN/m

(2)縱梁跨中彎矩計(jì)算

如圖2-4布置活載，縱梁跨中彎矩根據(jù)《鋼橋》公式(1.39d)計(jì)算

c=10cmt=350cm

10

400

17551225

350350350350

圖2-4荷載布置圖

輪=每01708—0.250+0.105

=46.8x3.50.1708-0.25(里］+0.1057(—

V350；U50；

=26.82kN-m

同樣的根據(jù)《鋼橋》公式(1.39c)計(jì)算〃2=0y=225cm

、2、3

M前輪+0.317上—0.1342y

m4r(-0.2679)"-0.18

77

^0.55x3.5-0.18g)+0.317gj.0.134空

(350

=-2.377756kN-m=-2.38kN-m

式中：——荷載作用點(diǎn)與支點(diǎn)的距離

m——是加載節(jié)點(diǎn)編號中數(shù)值較小的那個編號

活載作用下縱梁跨中彎矩：

Mmp=26.82-2.38=24.44kN-m

恒載作用下縱梁跨中彎矩:

M1至

=0.549kN-m

mg2424

(3)縱梁支點(diǎn)彎矩計(jì)算

縱梁支點(diǎn)。的彎矩，按荷載最不利布置，如圖2-5對稱。點(diǎn)布置。根據(jù)《鋼橋》

公式(1.38a)計(jì)算支點(diǎn)o的彎矩(y=150cmr=350cm)

11

400

2001200

350350350

圖2-5荷載布置圖

+0.86”)—0.36,十)]

().86/受1-O.366f-

12

400

490

圖2-6荷載布置圖

+1.392它一0.5885用

=-0.803(-0.2679產(chǎn)

A）P后輪+尸前輪

7

3

5050、,?5885島

65+32.5-0.803+1.392(-0.2679)1-1

350350；

=62.136kN

橫梁跨中彎矩

活載作用下梁跨中彎矩，按荷載對稱布置最為不利如圖2-6

^-0.9U96.32kN-m

Mp=A)---A)x0.9=62.136

橫載作用下梁跨中彎矩/=4.9m

I字鋼橫梁單位長度重力g,=0.656kN/m（據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊-基本資料》

下冊）表20-10查得

橋面鋪裝單位長度重力

4.4x3.5x0.06x23

g2------------------=4.337kN/m

4.9

鋼橋面板單位長度重力

4.4x3.5x0.01x78.5_.KT/

g3--------------------=2.467kN/m

4.9

縱梁單位長度重力（橫橋共12根）

0.169x3.5x121.T/

g4--------------=1.449kN/m

4.9

=+g2+g3+g4=0.656+4.337+2.467+1.449=8.909kN/m

gl28.909x4.92…

—=-----------=26.7kN-m

%88

2.2.2.3第二階段的計(jì)算（考慮橫梁的彈性變形的修正）

13

根據(jù)前面求得的相關(guān)剛度系數(shù)7=0.0356,從《鋼橋》圖1.58-圖1.60求出等跨

彈性支承上的無限長連續(xù)梁的跨中彎矩支點(diǎn)彎矩和支點(diǎn)反力影響線縱距力,疝，

瓦等值列于表2-1o

表2-1%?/

支點(diǎn)編號01234

%,“0.022-0.02100.0010.001

久”0.083-0.040-0.0030.0010

瓦0.7280.160-0.0390

⑴縱梁彎矩修正值計(jì)算

首先假定橫梁為剛性支承，按圖2-4和圖2-5布載情況，各支點(diǎn)反力根據(jù)《鋼橋》

公式(1.40)進(jìn)行計(jì)算。

當(dāng)荷載作用在所求支點(diǎn)節(jié)間時(shí)

當(dāng)荷載作用在其他節(jié)間時(shí)

區(qū)=(—0.2679)"i—0.8038用+1.3923一0.5885、)

縱梁跨中彎矩修正值：

按圖2-4荷載作用于節(jié)間荷載中時(shí)，各支點(diǎn)反力值(列于表2-2)計(jì)算縱梁跨中彎矩

修正值。

計(jì)算橫梁撓曲影響時(shí)，為了求出作用于縱梁上的計(jì)算荷載，應(yīng)把作用于橋面的荷

載按富里葉級系數(shù)展開正弦分布荷載(取〃=1)

表2-2圖2-4荷載位置的支點(diǎn)反力

支點(diǎn)m0123456

后輪0.6005-0.12740.03413-0.009140.00245-0.0006560.0002

K丁

前輪0.410160.7744-0.136290.036512-0.009780.002620007

r

合計(jì)1.010660.674-0.102160.0274-0.007330.0019640005

支點(diǎn)m0123456

后輪0.6005-0.12740.03413-0.009140.00245-0.0006560.0002

K,“

前輪-0.097680.026169-0.007010.00188-0.00050.00010

rp

合計(jì)0.50282-0.101230.02712-0.007260.00195-0.000560.0002

只有一輛車時(shí)，按《鋼橋》公式(1.34)計(jì)算

14

4立

—cos——

為71b

將Z=90cmy=25cmh=490cm代入(2-0)式得

4"x90.刀■x251?x90

%—cos---------sin----------1+cos---------

%71490490490

=-[0.838088104x0.159599895x(1+0.83808810期

7t

=0.313098261

縱梁跨中彎矩修正值按《鋼橋》公式(1.116a)計(jì)算(見表2-3)

小”

表2-3‘K",的計(jì)算

乙Pt

支點(diǎn)m0123456

K,“/p1.010660.647-0.102160.0274-0.007330.001964-0.0005

0.022-0.02100.0010.00100

(K",/P)?〃)0.0222-0.013600.00002700000700

支點(diǎn)m0123456

K,"/P0.50282-0.101230.02712-0.007260.00195-0.000560.0002

0.022-0.02100.0010.00100

(K,,,/P)?阮,/)0.01110.0021250-7.26E-61.95E-600

?逼=0.02183969

乙Pt

=_p_=65_=130kN/m

2g0.5

叫”=即4工底多

%Pt

=130x3.5x0.35x0.31309826lx0.02183969

=1.08895kNm

縱梁支點(diǎn)彎矩修正值

縱梁支點(diǎn)彎矩修正值同跨中彎矩修正值一樣計(jì)算。首先按圖1-6對稱于所求支點(diǎn)

15

布載，然后求出各支點(diǎn)反力。計(jì)算公式同樣采用《鋼橋》公式(1.40)計(jì)算，現(xiàn)將結(jié)果

列于表2-4

表2-4圖2-5荷載位置的支點(diǎn)反力

支點(diǎn)m01234567

K后輪.506711449.0306700822.002201-5.9E-41.58E-4-4.2E-5

—前輪.5067.6907813508.03618900969.00259700071.86E-4

P合計(jì)1.0134.57631044.02800075,00200005.0001

支點(diǎn)m123456

0后輪.690813508.03619009690025970007

Am

—前輪-1145.0306700822.0022010000591.58E-4

合計(jì).576310441.02800075.00200005

nn

，?同前計(jì)算上=0.313098261

縱梁支點(diǎn)彎矩修正，同樣按《鋼橋》公式(1.116a)計(jì)算(見表2-5)

表2-5￡鼠.久的計(jì)算

乙Pt

支點(diǎn)m0123456

KJP1.01340.5763-0.10440.028-0.00750.0020-0.005

0.083-0.040-0.0030.001000

(__—\

K,”公

0.08411-0.023050.0003130.000028000

、PU

支點(diǎn)m123456

KJP0.5763-0.10440.028-0.00750.0020-0.005

-0.040-0.0030.001000

K,“公】

-0.023050.0003130.000028000

【P1

=Qota*'丁K,〃么

乙Pt

Qo

Z幺.『=0.0386884

16

Q=—=—=130kN/m

o2g0.5

■?生

QoPt

=130x3.5x0.35x0.313098261x0.0386884

=1.929038kNm

(2)橫梁彎矩修正值的計(jì)算

橫梁彎矩修正值的計(jì)算，同樣按前面的假設(shè)，把縱梁看成剛性支承連續(xù)梁，求出

布載下各支點(diǎn)反力然后計(jì)算縱梁彎距修正值。現(xiàn)按圖2-6情況求各支點(diǎn)反力(見表

2-6)

表2-6圖2-6荷載位置的支點(diǎn)反力

支點(diǎn)m0123456

/后輪1.00000000

Ani

—前輪-0.0880.95870.13976-0.03670.0098-0.00260.0007

'合計(jì)0.9120.95870.13976-0.01670.0098-0.00260.0007

支點(diǎn)m0123456

K后輪0000000

前輪0.024-0.0630.0017-0.000450.00012

p

合計(jì)0.0024-0.0630.0017-0.000450.00012

用《鋼橋》公式用20計(jì)算

為此需先計(jì)算出出,同樣按一輛車對稱布載時(shí)圖2-6進(jìn)行計(jì)算，采用《鋼橋》

Go

公式1-3

Qu8.就江.煙.g

----=-sin—cos—sin—sin—(2-1)

7rbbbb

式中：b---橫梁計(jì)算跨徑b=4.9m

A

d一—兩輪中心至橫梁支點(diǎn)距離，由于對稱布載1==2.45m

2

Z——車輪中心線2分之1Z=0.9m

X——橫梁彎矩位置?？缰袕澗豿=2=2.45m

2

代入(2.1)式計(jì)算得：

17

Q.8.兀乃x0.9.乃x0.25?71

—}=—xsin—cos------sin--------sin—

Qon24.94.92

Q

=-xlx0.838088104x0.159599895

71

=0.340613919

然后根據(jù)表2-1和表2-6計(jì)算Z景見表2-7

表2-7￡鼠@得計(jì)算

P

支點(diǎn)m01234

K,,/P0.9120.95870.13976-0.03670.0098

以0.7280.160-0.03900

屋還0.6639360.153392-0.00545100

P

支點(diǎn)m01234

K“,/P0.024-0.0630.0017-0.000450.00012

最0.7280.160-0.03900

0.017472-0.01008-0.000066300

P

X—蒞=0.819

P

a=—=—=130kN/mW.9m

2g0.5

代入AA1式計(jì)算

—?貴性N與可

=130x(%]x0.340613919x(0.912-0.819)

=10.01800183

18

2.2.2.4彎矩和彎曲應(yīng)力計(jì)算

（1）縱梁跨中彎矩

恒載彎矩0.549kN-m

活載彎矩（包括沖擊影響）24.44kN-m

橫梁彈性變形的附加彎矩（縱梁彎矩修正值）1.08895kNm

合計(jì)：26.07795kN-m

(24.989kN-m)

⑵縱梁支點(diǎn)彎矩

恒載彎矩-1.0983kNm

活載彎矩（包括沖擊影響）-11.724kN-m

橫梁彈性變形的附加彎矩：1.929038kN-m

合計(jì)：-10.893262kNm

(-12.8223kN-m)

括號內(nèi)數(shù)字為不加修正時(shí)的支點(diǎn)彎矩下同

⑶橫梁跨中彎矩

恒載跨中彎矩26.7kN-m

活載跨中彎矩（包括沖擊影響）96.32kN-m

橫梁彈性變形的附加彎矩-10.01800183kN-m

合計(jì)113.0019982kNm

(123.02kN-m)

（4）縱、橫梁的截面應(yīng)力計(jì)算

計(jì)算縱梁的截面應(yīng)力時(shí)，對第一階段的彎矩截面幾何特征值應(yīng)采用圖2-3a的數(shù)

值。對于第二階段的彎矩則應(yīng)采用圖2-3b的數(shù)值

縱梁跨中截面應(yīng)力

24-9891-08895

M也-=-4.1571-0.23280

(TI.---------------------------

叱w2601.123467.762

=-4.3899kN/cm2-43.899MPa<[cr]=212MPa

24.9891.08895

外----------------1----------------=19.534+0.863

127.924126.247

=20.397kN/cm2=203.397MPa<[<r]

縱梁截面支點(diǎn)應(yīng)力

19

12.82231.929038

=1.7207kN/cm2=17.207MPa<\a]

12.82231.929038__.,。“京"z2

BK=----------------+------------=-10in.0n234+1.528=-8.4954kN-cm

127.924126.247

=-84.954MPa<fcrl

橫梁跨中截面應(yīng)力

——=—―=13.386kN/cm2=133.86MPa<[a]

W919

2.3主索和邊索計(jì)算

2.3.1基本參數(shù)

主跨：/=6801取〃=」—

9.5

計(jì)算跨徑：《=/=68m

計(jì)算矢高：/1=/=7.158m

計(jì)算矢跨比：=—

主索在橋塔頂傾角：tan。=0.421

邊索在橋塔頂傾角：tan%=白

2.3.2主索內(nèi)力計(jì)算：

2.3.2.1恒載計(jì)算

橋道恒載（按橫梁間距3.5m內(nèi)計(jì)算）

縱梁：

0.169kN/mx12m=7.098kN

橫梁:

0.656kN/mx5.2m=3.4112kN

鋼橋面板:

4.4x3.5x0.01x78.5kN/m3=12.089kN

橋面鋪裝:

20

4.4x3.5x0.06mx23.0kN/m3=2L252kN

沿橋半邊重力:

43.8502

%=6.26kN/m

2.5x23.5x2

主索重力:

7x625.7=0.44kN/m（半橋）

吊桿重力：（約）1.3kN/m

抗風(fēng)索：0.25kN/m

合計(jì)：

Xg=8.25kN/m

2.3.2.2恒載作用下主索水平拉力:

gl,28.25x682

=666.18kN

3斫-8x7.158

2.3.2.3活載內(nèi)力計(jì)算

最不利偏載時(shí)的橫向分布系數(shù)計(jì)算。橋面凈寬3.9m（橫梁計(jì)算跨徑為4.9m）,偏

載車輪距車道0.5m,車輪距橫梁支點(diǎn)距離為1m,如圖2-7所示

圖2-7荷載布置圖

12.1+3.9八…

z/=—x-----------=0.612

24.9

沖擊系數(shù)

[+〃=]+且=1+3=1.36

70+/,70+68

等代荷載查公路設(shè)計(jì)手冊《橋涵基本資料》上冊P41汽-10,攵=7.68kN/m。

P=〃（1+〃）K=0.612x1.36x7.68=6.392kN/m

汽-10作用下主索水平拉力

21

Pl：_6.392x68?

=516.15kN

后-8x7.158

2.3.2.4主索水平拉力

H=HS+HP=666.18+516.15=1182.33kN

2.3.2.5主索在索鞍處最大內(nèi)力計(jì)算

；/682

+[16x7.1582

=497.828x2.577

=1282.91kN

2.3.3邊索內(nèi)力計(jì)算

邊索傾角:

1

tgPo

23

cos%=0.917

“g+p1182.33

4+p1289.346kN

cos%0.917

2.3.4索的強(qiáng)度驗(yàn)算

主索采用七根①39,抗拉強(qiáng)度1.6kN/mm2,整條鋼絲破斷