斜拉桥设计计算书毕业设计

斜拉桥设计计算书毕业设计内容摘要：

的线性和内力状态，其中最主要的是斜拉索的初张力。 斜拉桥静力分析的基本过程大致可以分为以下三步： （ 1）确定成桥的理想状态，即确定成桥阶段的索力、主梁的内力、位移和桥塔的内力。 （ 2）按照施工过程、方法和计算的需要划分施工阶段。 （ 3）计算确定施工阶段的理想状态，经过多次反复才可以达到成桥阶段的理想状态。 对于本双索面肋板式斜拉桥的内力计算，可将结构沿桥梁中心线分为两个独立的单索面杆系结构进行计算，考虑活载的横向分布系数。 也可将双索面合并成一个单 索面结构进行计算。 本桥是混凝土预应力结构，先不考虑预应力筋的作用进行计算，待确定斜拉索的初拉力后，即确定成桥的理想状态后，进行施工阶段分析并进一步确定各施工阶段的配筋，在确定使用阶段配筋。 之后，回头计算各种荷载作用下的梁、塔、拉索的内力。 毕业设计（论文）报告纸 共 66 页 第 16 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 一、桥面板的计算宽度 因为斜拉桥的主梁不是纯弯构件，且其轴向力沿轴向是累加的，其结构形式也不同（有较密的横梁）。 根据有关实验研究表明：在悬臂施工阶段，因桥面内部有较密的横梁，而且主梁相当于具有连续支撑的连续梁，同时增大了顶板的刚度，在密横梁的情况 下，横梁使得集中力能较快的分布到整个断面上，设计中按平面杆系计算的结果与实际情况偏差较小。 预应力混凝土主梁若干年后，由于混凝土的徐变的作用，截面的用力沿宽度方向的不均匀逐渐减小。 因此本桥不考虑剪力滞效应的影响，仅对施工阶段的应力进行控制。 二、 结构计算简图 图 41 为该桥的结构计算离散图，边界条件为：桥塔固定于承台顶，主梁与塔间为固结，边墩均设纵向活动支座，结构体系属于刚构体系。 杆件之间的连接分为两种：主梁和桥塔本身各杆件之间为固结，斜拉索与桥塔及主梁之间为铰结。 一个标准梁段分为 2 单元，每 根斜拉索为一个单元，全桥共划分 101 节点， 136 个单元，其中主梁单元 78 个，索单元 36 个，索塔单元 20 个，墩单元 2 个。 详见下页图 12 毕业设计（论文）报告纸 共 66 页 第 17 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 图12 结构离散图 毕业设计（论文）报告纸 共 66 页 第 18 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 三、理想成桥状态的确定 理想成桥状态的确定，其关键是确定成桥状态拉索的初拉力。 斜拉桥索力调整理论 斜拉桥不仅具有优美的外形，而且具有良好的力学性能，其主要优点在于，恒载作用下斜拉索的索力是可以调整的。 斜拉桥可以认为是大跨径的体外预应力结构。 在力学性能方面，当在恒载作用时，斜拉索的作用并不仅仅是弹性 支撑，更重要的是它能通过千斤顶主动地施加平衡外荷载的初张力，正是因为斜拉索的索力是可以调整的，斜拉索才可以改变主梁的受力条件。 活载作用下斜拉索对主梁提供了弹性支撑，使主梁相当于弹性支撑的连续梁。 由此可见，对于斜拉桥而言，斜拉索的初张力分析是非常重要的。 张拉斜拉索时，实际上已经将该斜拉索脱离出来单独工作，因为斜拉索的张力和结构的其它部分无关，而只与千斤顶有关，因此在张拉斜拉索时，其初张力效应必须采用隔离体分析。 设在某个阶段张拉第 5 号和 6 号索时，其初张力分别为 P5 和 P6。 首先将斜拉索从结构中隔离出来 ，其内力为初张力 P5 和 P6，而斜拉索对结构的影响可以采用一对反向的集中力作用在桥塔和主梁上，如图 25 所示。 将主梁和桥塔上的集中力等效为节点荷载，迭加进入右端的荷载向量中，求解结构平衡方程得到结构的位移。 斜拉桥的调索方法较多，目前较为常用的主要有刚性支撑连续梁法、零位移法、 倒拆和正装法、无应力状态控制法、内力平衡法等。 毕业设计（论文）报告纸 共 66 页 第 19 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ （ 1）刚性支承连续梁法 刚性支承连续梁法是指成桥状态下，斜拉桥主梁的弯曲内力和刚性支撑连续梁的内力状态一致。 因此，可以非常容易地根据连续梁的支承反力确定斜拉索的初张力。 （ 2）零位移法 、 零位移法的出发点是通过索力调整，使成桥状态下主梁和斜拉索交点的位移为零．对于满堂支架一次落架的斜拉桥体系，其结果与刚性支承连续梁法的结果基本一致。 （ 3）倒拆和正装法 倒拆法是斜拉桥安装计算广泛采用的一种方法，通过倒拆、正装交替计算，确定各施工阶段的安装参数，使结构逐步达到预定的线形和内力状态。 （ 4）无应力控制法 无应力控制法分析的基本思路是：不计斜拉索的非线性和混凝土收缩徐变的影响，采用完全线性理论对斜拉桥解体，只要保证单元长度和曲率不变，则无论按照何种程序恢复还原后的结构内力和线形将与原结构一致。 应用这一原理，建立斜拉桥施工阶段和成桥状态的联系。 （ 5），斜拉桥所力优化实用方法（梁鹏老师的论文） 理论上，认为索力优化的影响矩阵法是最完美的，此方法是基于影响矩阵法原理提出的斜拉桥成桥索力优化方法。 本设计使用的方法是斜拉桥所力优化实用方法 ，进行斜拉索索力的调整和优化。 计算步骤： ①确定斜拉桥结构布置、压重等；②建立杆系结构有限元模型，斜拉索用单模拟，单元的抗压刚度不变，抗弯刚度改为 1/1000；③施加结构自重和压重等外荷载，作一次落架线性分析计算；④调整压重参数，新既得到弯曲能 量最小时的最优索力。 根据拉索的初拉力进行拉索设计，并计算拉索的下料长度，这部分计算见第九节 斜拉索设计。 毕业设计（论文）报告纸 共 66 页 第 20 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 优化后拉索初拉力如下表 2 表 2 调整后初拉力表 3 表 3 优化后的梁的弯矩图如图 13。 MID A S/C ivilPO ST PRO C E SSORBE A M D IAG RA M弯矩 y7 .79 4 6 2 e+0 0 35 .86 5 1 3 e+0 0 33 .93 5 6 4 e+0 0 32 .00 6 1 4 e+0 0 30 .00 0 0 0 e+0 0 0 1 .85 2 8 4 e+0 0 3 3 .78 2 3 3 e+0 0 3 5 .71 1 8 2 e+0 0 3 7 .64 1 3 1 e+0 0 3 9 .57 0 8 0 e+0 0 3 1 .15 0 0 3 e+0 0 4 1 .34 2 9 8 e+0 0 4C B: g LC B2MAX : 9 9MIN : 8 0文件 : 成桥分 新 1单位 : kN * m日期 : 0 6 /0 8 /2 0 0 7表示 方向X: 0 .00 0Y: 1 .00 0Z: 0 .00 0 图 13 斜拉桥主梁弯矩图 单元 初拉力 单元 初拉力 101 5967 110 4178 102 6151 111 3975 103 5734 112 3770 104 5358 113 3564 105 5112 114 3362 106 4929 115 3166 107 4755 116 2945 108 4570 117 2730 109 4377 118 3520 单元 初拉力 单元 初拉力 101 6100 110 4350 102 6300 111 4100 103 5900 112 3900 104 5500 113 3700 105 5300 114 3500 106 5100 115 3300 107 4950 116 3100 108 4750 117 2900 109 4550 118 3700 毕业设计（论文）报告纸 共 66 页 第 21 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 四、 施工过程计算分析 在斜拉桥设计中，可通过成桥阶段分析得到结构的一些必要数据、拉索的截面和张力等，除此之外斜拉桥还需要进行施工阶段分析。