畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書課題名稱西江大橋設(shè)計(jì)學(xué)院(部)公路學(xué)院專業(yè)橋梁工程班級(jí)21020401學(xué)生姓名王曉平學(xué)號(hào)21020401024月28日至6月指導(dǎo)教師(簽字)教學(xué)院長(zhǎng)(簽字)2008年04月24日一、設(shè)計(jì)內(nèi)容（論文闡述的問(wèn)題）1、方案比選。2、推薦方案的橋型布置、一般構(gòu)造、預(yù)應(yīng)力體系、施工方案。3、施工階段、使用階段各種作用效應(yīng)計(jì)算。4、承載能力極限狀態(tài)組合、正常使用極限狀態(tài)組合、彈性階段截面應(yīng)力組合。5、持久狀況、短暫狀況、偶然狀況驗(yàn)算。6、繪制上部結(jié)構(gòu)的一般構(gòu)造圖、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖及施工示意圖。7、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書。二、設(shè)計(jì)原始資料（實(shí)驗(yàn)、研究方案）(一)設(shè)計(jì)條件：1、橋梁跨徑布置：自行確定。2、設(shè)計(jì)荷載：公路一級(jí)。3、橋面寬度：（雙幅）凈—2×15m+2.0m+2×0.54、橋面橫坡：2%。5、通航要求：20.0m×206、橋梁為直線橋，豎曲線自行確定。7、材料：鋼材采用Q345，Q370；混凝土：50號(hào)；預(yù)應(yīng)力鋼筋：φj15鋼絞線，極限強(qiáng)度1860MPa;非預(yù)應(yīng)力鋼筋：直徑≥12mm的用Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋，直徑<12mm的用三、設(shè)計(jì)完成后提交的文件和圖表（論文完成后提交的文件）(一)計(jì)算說(shuō)明書部分：設(shè)計(jì)計(jì)算書一套。由中、英文摘要、設(shè)計(jì)說(shuō)明、計(jì)算內(nèi)容三部分組成。摘要要寫清設(shè)計(jì)概況及主要內(nèi)容，設(shè)計(jì)說(shuō)明要寫清設(shè)計(jì)背景、技術(shù)指標(biāo)、采用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、使用的材料、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、施工方法。計(jì)算內(nèi)容的基本原理、公式、參數(shù)取值或來(lái)源，以及內(nèi)附主橋上部結(jié)構(gòu)施工程序示意圖，主要作用效應(yīng)圖、組合包絡(luò)圖、驗(yàn)算結(jié)果以及施工階段包絡(luò)圖、施工預(yù)拋高等。(二)圖紙部分：1、橋梁方案比選圖（包括縱、橫斷面）。2、推薦方案總體布置圖（包括立面、平面、橫斷面）。3、主梁一般構(gòu)造圖。4、主塔一般構(gòu)造圖。5、橋梁施工程序示意圖。四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱日期（教學(xué)周）1方案比選92橋型布置、主梁尺寸擬定103結(jié)構(gòu)建模114結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算12~135驗(yàn)算、調(diào)整14~156結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與動(dòng)力分析167繪制圖紙178設(shè)計(jì)說(shuō)明書、英文翻譯189準(zhǔn)備答辯19五、主要參考資料1、葉見(jiàn)曙.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京：人民交通出版社,1997.2、范立礎(chǔ).橋梁工程[M].北京：人民交通出版社,2000.3、周遠(yuǎn)棣徐君蘭.鋼橋[M].北京：人民交通出版社.4、小西一郎.鋼橋[M].北京：中國(guó)鐵道出版社,1982.5、林元培.斜拉橋[M].北京：人民交通出版社,2004.6、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60-2004）[S].北京：人民交通出版社,2004.7、吉姆辛.纜索承重橋梁[M].北京：人民交通出版社,2002.8、戴永寧.南京長(zhǎng)江第三大橋鋼索塔技術(shù)[M].北京：人民交通出版社,2005.9、北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司.MIDAS使用手冊(cè)[R]，2004.長(zhǎng)安大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告表課題名稱西江大橋設(shè)計(jì)課題來(lái)源自選項(xiàng)目課題類型工程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師王春生學(xué)生姓名王曉平學(xué)號(hào)2102040102專業(yè)橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是高等工科院校本科培養(yǎng)計(jì)劃中最后一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是畢業(yè)前的綜合學(xué)習(xí)階段,是深化、拓寬、綜合教和學(xué)的重要過(guò)程,是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識(shí)的全面總結(jié)。目的是使學(xué)生在學(xué)完培養(yǎng)計(jì)劃所規(guī)定的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及各類必修和選修專業(yè)課程之后，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，較為集中和專一的培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論，基本知識(shí)和基本技能，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。和以往的理論教學(xué)不同，畢業(yè)設(shè)計(jì)是要學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立地，系統(tǒng)地完成一個(gè)工程設(shè)計(jì)，以期能掌握一個(gè)工程設(shè)計(jì)的全過(guò)程，在鞏固已學(xué)課程的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)考慮問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，并可以繼續(xù)學(xué)習(xí)到一些新的專業(yè)知識(shí)，有所創(chuàng)新。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：隨著交通事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，橋梁設(shè)計(jì)的要求越來(lái)越高?？缇€橋在設(shè)計(jì)、建設(shè)過(guò)程中對(duì)橋下凈空，橋梁的建筑高度有很多的限制。這樣采用混凝土梁橋、剛構(gòu)就不能滿足這一要求，而斜拉橋確可以滿足以上要求。斜拉橋?qū)⒅髁?，拉索和主塔以不同形式組合形成不同的結(jié)構(gòu)體系以適應(yīng)不同的地形地質(zhì)條件。該橋型有結(jié)構(gòu)受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型美觀、抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而成為最富有競(jìng)爭(zhēng)力的主要橋型之一?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的斜拉橋正向世界一流水平推進(jìn)，在推進(jìn)過(guò)程中有兩個(gè)問(wèn)題需要認(rèn)真研究：一是施工過(guò)程中，未合龍前結(jié)構(gòu)抗風(fēng)問(wèn)題；二是斜拉橋梁和塔的穩(wěn)定問(wèn)題。前者主要通過(guò)施工措施加以解決，后者主要通過(guò)理論研究得到解決。國(guó)內(nèi)有許多專家學(xué)者正在進(jìn)行深入的研究。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：1、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，綜合考慮地質(zhì)地形條件、經(jīng)濟(jì)條件、景觀條件以及交通條件，結(jié)合工期要求進(jìn)一步對(duì)斜拉橋、拱橋和連續(xù)鋼構(gòu)等進(jìn)行了進(jìn)一步比較，最后確定以斜拉橋?yàn)橥扑]方安。2．對(duì)推薦方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：橋梁總體布置，合理選擇建筑材料，擬訂結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的幾何尺寸，通過(guò)midascivil橋梁計(jì)算軟件建模。3．對(duì)模型進(jìn)行索力調(diào)整，進(jìn)行成橋及施工階段的內(nèi)力計(jì)算，并進(jìn)行內(nèi)力組合。4．通過(guò)手算計(jì)算并評(píng)價(jià)橋梁的抗風(fēng)與抗震性能。5．繪制上部結(jié)構(gòu)的一般構(gòu)造圖、鋼筋構(gòu)造圖及施工示意圖。6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書。本次設(shè)計(jì)擬借助計(jì)算機(jī)、MIDASCIVIL軟件、橋梁CAD軟件、圖板、丁字尺等工具。本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)及解決辦法：難點(diǎn)一：結(jié)構(gòu)細(xì)部幾何尺寸擬訂解決辦法：參照已建成的相同橋型，相近跨徑、橋?qū)?、荷載標(biāo)準(zhǔn)的橋梁的截面尺寸根據(jù)方案的具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮受力、構(gòu)造、施工等方面的因素。難點(diǎn)二：結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算解決辦法：計(jì)算恒載內(nèi)力時(shí)，精確模擬各個(gè)施工階段（安裝單元、拆除單元、張拉預(yù)應(yīng)力、移動(dòng)掛籃等）的受力，反映在結(jié)構(gòu)約束、荷載列向量和總剛度矩陣等隨施工階段而發(fā)生變化。懸臂施工涉及到非常多的施工工況，且預(yù)加力和徐變產(chǎn)生的次內(nèi)力的計(jì)算較復(fù)雜，故設(shè)計(jì)時(shí)可借助橋梁電算程序完成。設(shè)計(jì)計(jì)劃用八周的時(shí)間來(lái)完成，具體安排如下：第9周，根據(jù)地形、交通環(huán)境等條件建立比選方案，進(jìn)行橋型方案比選，確定以斜拉橋?yàn)橥扑]方案；第10周，查閱有關(guān)組合梁的書籍、期刊等資料，根據(jù)《公路橋規(guī)》、《鋼橋規(guī)》、《橋梁工程》和組合梁相關(guān)資料等進(jìn)行總體布置、尺寸擬訂；第11—13周根據(jù)所學(xué)的《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》、《橋梁工程》知識(shí)，利用MIDASCIVIL軟件等進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算；第14—15周根據(jù)《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》和《材料力學(xué)》等的原理進(jìn)行手算驗(yàn)算與調(diào)整；第16周，進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與動(dòng)力分析；第17—18周，最后完成計(jì)算書書寫及圖紙繪制。第19周，準(zhǔn)備答辯。設(shè)計(jì)完提交的文件和圖紙：1、計(jì)算說(shuō)明書部分：1.中英文摘要：摘要要寫清設(shè)計(jì)概況及主要內(nèi)容。2．設(shè)計(jì)說(shuō)明：要寫清設(shè)計(jì)背景、技術(shù)指標(biāo)、采用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、使用的材料、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、施工方法。3．計(jì)算內(nèi)容：基本原理、公式、參數(shù)取值或來(lái)源，以及主橋上部結(jié)構(gòu)施工程序示意圖，主要作用效應(yīng)圖、組合包絡(luò)圖、驗(yàn)算結(jié)果以及施工階段包絡(luò)圖、施工預(yù)拋高等。2、圖紙部分：1.橋梁方案比選圖（包括縱、橫斷面）。2.推薦方案總體布置圖（包括立面、平面、橫斷面）。3.一般構(gòu)造圖。4.預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖。5.橋梁施工程序示意圖。指導(dǎo)教師意見(jiàn)及建議：指導(dǎo)教師簽名：年月日注：1、課題來(lái)源分為：國(guó)家重點(diǎn)、省部級(jí)重點(diǎn)、學(xué)?？蒲?、校外協(xié)作、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和自選項(xiàng)目；課題類型分為：工程設(shè)計(jì)、專題研究、文獻(xiàn)綜述、綜合實(shí)驗(yàn)。2、此表WS由學(xué)生填寫，交指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)后方可開(kāi)題。

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)說(shuō)明書課題名稱西江大橋設(shè)計(jì)學(xué)院(部)公路學(xué)院專業(yè)橋梁工程班級(jí)21020401學(xué)生姓名王曉平學(xué)號(hào)21020101024月28日至6月12日共6指導(dǎo)教師(簽字)教學(xué)院長(zhǎng)(簽字)2008年6月摘要本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求及地理地質(zhì)情況擬定了三個(gè)比選方案：雙塔斜拉橋、四跨連續(xù)剛構(gòu)、地錨式懸索橋。經(jīng)比較將雙塔斜拉橋確定為推薦方案，進(jìn)行了細(xì)部尺寸擬定，并利用橋梁專業(yè)軟件MidasCivil建立了簡(jiǎn)化模型。對(duì)全橋在施工階段和成橋階段進(jìn)行受力和變形分析。此外，對(duì)全橋進(jìn)行了穩(wěn)定分析。最后，根據(jù)規(guī)范對(duì)全橋進(jìn)行了抗風(fēng)評(píng)價(jià)。針對(duì)該模型進(jìn)行了靜活載下的內(nèi)力分析、應(yīng)力驗(yàn)算及變形驗(yàn)算。經(jīng)分析比較證明該橋設(shè)計(jì)計(jì)算正確，內(nèi)力分布合理，符合設(shè)計(jì)任務(wù)要求。[關(guān)鍵詞]：雙塔斜拉橋；鋼橋塔；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)分析AbstractAccordingtotheassignmentofdesign,geographicandhydraulicconditions,threetypesofbridgesarepresentedwhicharetwo-pyloncable-stayedbridge,PCcontinuousrigidframebridgeandsuspensionbridge.Aftercomparingtheircharacterscomprehensively,thedouble-pylonsteelcable-stayedbridgeischosenasthemaindesignscheme.Throughdrawing-updimensions,afiniteelementmodelwasestibalishedbyMidasCivilsoftware.Theanalyseofstressanddistortionwasconductedbothinthecomplishedstageandtheconstructionstage.Thestabilityperformanceofthepylomandthewholebridgewasalsoenvalued.Moveover,theworkwasdonetoenvaluatetheresistenceofthebridgeagainstwindandearthquake.Aftercalculationandcheckingofthestress,distortionofmodelunderdeadloadandlivingload,theresultshowthatthedesignisuptothedemands.KeyWords:two-pyloncable-stayedbridge;steelpylon;structuraldesign;structuralanalysis目錄第一章西江大橋方案比選……………………3§1.1概述………………………3§1.2比選方案簡(jiǎn)介……………4§1.3方案評(píng)價(jià)…………………6第二章總體設(shè)計(jì)…………….………………7§2.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)…………….…..7§2.2設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)………….………..…7§2.3橋梁總體結(jié)構(gòu)形式…………….….……7§2.4設(shè)計(jì)荷載及荷載組合………………..…10§2.5計(jì)算模型………………11§2.6計(jì)算理論……………..…14第三章斜拉橋分析…………………….……16§3.1成橋階段索力確定…………….….……16§3.2施工階段分析…………19§3.3成橋階段分析……….….23§3.4結(jié)構(gòu)驗(yàn)算分析…………………..………32第四章施工方案簡(jiǎn)介……………….….…35致謝…………………..………37參考文獻(xiàn)………….………37第一章方案比選§1.1概述1.1.1方案比選原則1.認(rèn)真貫徹國(guó)家的各項(xiàng)政策、法規(guī)，以及國(guó)家和部頒標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)定和辦法；2.使用安全耐久，保養(yǎng)維護(hù)方便，行車舒適；3.技術(shù)先進(jìn)可靠，施工方便、快捷，便于工廠化，標(biāo)準(zhǔn)化施工，確保施工工期；4.經(jīng)濟(jì)上合理適度，上、下部工程投資適當(dāng)，節(jié)省投資；5.充分考慮堤防要求，滿足江堤防洪和跨線的凈空的需要；6.盡量減少拆遷、改線的工程數(shù)量、降低投資；1.1.2考慮因素1.地形地貌橋位位于長(zhǎng)江兩側(cè)，屬斜坡淺丘及河流階地地貌。長(zhǎng)江兩側(cè)為沖洪積河流階地，階面高程189～220m,向西側(cè)延伸為斜坡淺丘。地形總體南北兩側(cè)高，地面坡度較大，坡角約30～55°，中間為較平緩的長(zhǎng)江階地。2.氣象本區(qū)位于亞熱帶溫濕季風(fēng)氣候區(qū)，常年平均氣溫18.4℃，極端最高氣溫41.3，極端最低氣溫-2.3，最冷月（一月）平均氣溫7.5，常年平均降雨量1185mm，多年平均相對(duì)濕度79﹪3.風(fēng)況橋位位于長(zhǎng)江上游，年平均主導(dǎo)風(fēng)向以北風(fēng)為主，平均風(fēng)速1.1m/s，最大風(fēng)速28.4m/s。按交通部《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ021-89）中全國(guó)風(fēng)壓分布圖，橋址位于500Pa等壓線上，按《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》，橋梁設(shè)計(jì)風(fēng)速考慮如下：橋址區(qū)100年一遇10min設(shè)計(jì)基本風(fēng)速為V10=24.052m/s，施工期間采用10年一遇基本風(fēng)速19.79m/s。4.地層巖性擬建場(chǎng)地的地層主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積低液限粘土Q4el+dl、沖洪積低液限粘土、砂土及卵石土Q4al+pl，長(zhǎng)江北岸陡坡處第四系崩坡積Q4col的塊石土，在兩岸斜坡部位有少量基巖出露地表，基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組J2s砂巖、泥巖及泥質(zhì)粉砂巖、粉沙質(zhì)泥巖。5.規(guī)劃道路該路為雙向六車道，橋梁為直線橋梁，規(guī)劃路寬33m。通航凈空要求為20m×200m?！?.2比選方案簡(jiǎn)介根據(jù)橋位區(qū)水文，氣象、地質(zhì)，通航，防洪等建設(shè)條件，結(jié)合橋梁建設(shè)工期，施工條件，橋面寬度，景觀要求等實(shí)際情況，適宜的橋型為斜拉橋、連續(xù)鋼構(gòu)或懸索橋。在方案設(shè)計(jì)時(shí)，就雙塔斜拉橋、連續(xù)鋼構(gòu)及懸索橋進(jìn)行多方案比較。1.2.1方案一：雙塔斜拉橋1.橋跨布置該方案為雙塔三跨雙索面斜拉橋，主橋跨布置為40+160+370+160+40=770m，邊主跨比為0.43，塔高92.5，高跨比1/4，采用半漂浮體系，橋面設(shè)雙向橫坡為2%。2.主梁主梁斷面采用鋼主梁與混凝土板共同受力的結(jié)合梁，拉索錨固處高3m,跨中高3.422m,橋面寬35m，順橋向每隔5m設(shè)置一道橫隔梁。3.索塔索塔包括索塔頂部錨固段、上塔柱、中塔柱、下塔柱和三道橫梁。索塔頂部錨固段、上塔柱和兩道上橫梁采用Q370鋼，中塔柱為鋼-混組合結(jié)構(gòu)，中橫梁及下塔柱為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。索塔高92.5m。4.斜拉索該方案采用雙索面扇形體系，全橋共設(shè)136組斜拉索。拉索最大傾角71°，最小傾角為25°，斜拉索采用φ7mm鍍鋅高強(qiáng)度低松弛鋼絲，匹配相應(yīng)冷鑄鐓頭錨具。順橋向標(biāo)準(zhǔn)索距為10m,對(duì)靠近邊跨端頭附近的尾索進(jìn)行加密，索距為7.5m,2×3.5m。5.基礎(chǔ)承臺(tái)厚6.5m，順橋向32m，橫橋向32m。采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，樁徑2.5m。6.施工方法主橋采用懸臂拼裝法施工，引橋?yàn)轭A(yù)制拼裝法。1.2.2方案二:四跨連續(xù)剛構(gòu)1.橋跨布置主跨跨徑：150+270+270+150=740米，邊主跨比：150/270=0.56。2.主梁采用單箱單室箱形截面，橋面采用雙幅橋面，單幅橋面寬17米，中央分隔帶寬2米。3.基礎(chǔ)基礎(chǔ)采用大直徑鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)。樁徑2.5m，樁中心距5.75m。承臺(tái)為矩形承臺(tái)，厚為5m，承臺(tái)尺寸為26.6×16m，采用C40混凝土。橋墩采用雙薄壁空心墩，外部尺寸4×9m,壁厚0.5m。4.施工采用懸臂拚裝法施工。1.2.3方案三:地錨式懸索橋1.橋跨布置跨徑布置為：200+600+200=1000m；邊跨與主跨跨度比為200/600=0.33，垂跨比f(wàn)/L=60/600=1/10。2.主塔主塔采用門式型混凝土橋塔,橋面以上塔高66.25m,橋面下設(shè)一道橫梁。塔柱為變截面矩形混凝土塔，外形輪廓尺寸為4.8～6.4m(順橋向)×5m。3.加勁梁:主梁斷面采用扁平鋼箱梁的形式，橋面凈寬33m，鋼橫梁橋中線處高2.80m,順橋向每隔5m設(shè)置一道。4.吊桿:全橋共設(shè)長(zhǎng)短吊桿81根，吊桿間距12m,由鍍鋅高強(qiáng)低松弛鋼絲束構(gòu)成。5.錨碇：采用重力式錨碇。6.基礎(chǔ):采用鉆孔灌樁基礎(chǔ),承臺(tái)厚6.00m,矩形為24m×24m，有16根樁，樁徑2.5m。.7.施工：采用滿堂支架施工，先架設(shè)主梁，再搭設(shè)主纜，懸掛吊桿，成橋。§1.3方案評(píng)價(jià)根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)的原則“適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀”及橋型方案應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)新穎、受力合理、技術(shù)可靠、施工方便的原則對(duì)以上三個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。方案一：雙塔斜拉橋是斜拉橋體系中采用最為廣泛的形式，索面為雙索面傾斜布置，具有很好的抗扭、抗風(fēng)性能。索塔頂部拉索錨固區(qū)采用鋼塔段可以減小基礎(chǔ)工程量，提高抗震性。橋面體系主梁受軸力和彎矩，支撐體系以拉索受拉和索塔受壓為主。拉索的作用相當(dāng)于在主梁跨內(nèi)增加了若干彈性支撐，從而大大減小了梁內(nèi)彎矩、使主梁內(nèi)力分布更加均勻合理，橋梁跨越能力顯著增大，。斜拉橋是超靜定結(jié)構(gòu)，使用性能好。主橋橋面連續(xù)，無(wú)伸縮縫，行車條件好。方案二：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)線條明快流暢，與周圍景觀搭配協(xié)調(diào)。此橋采用平衡懸臂施工法，由于結(jié)構(gòu)上墩梁固結(jié)，為多次超靜定，次內(nèi)力較大。為減小次內(nèi)力的敏感性，必須選擇抗壓剛度較大，抗推剛度較小的單壁或雙壁的薄壁墩，使墩適應(yīng)梁結(jié)構(gòu)的變形。通過(guò)加大梁根部梁高，可以使正彎矩減小，主梁大部分承受負(fù)彎矩，施工較簡(jiǎn)單。修建時(shí)須采用高墩大跨，當(dāng)墩的高度較矮時(shí)將受到限制，對(duì)基礎(chǔ)要求較嚴(yán)格。對(duì)連續(xù)鋼構(gòu)方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析計(jì)算，分析表明：由于邊主墩較矮，在恒載、活載及溫降工況組合下，雖然采取了邊跨配重措施，邊跨主墩仍產(chǎn)生巨大的偏心彎矩，邊主墩不能滿足受力要求。若抬高橋面標(biāo)高加大邊主墩高度以改善受力，勢(shì)必增加引橋長(zhǎng)度，經(jīng)濟(jì)上無(wú)可比性。方案三：地錨式懸索橋跨越能力大，輕型美觀，抗震性能好，但該橋位處受地質(zhì)條件限制需要巨大的重力式錨碇，占用橋端空間多，而且對(duì)施工要求高，滿堂支架架設(shè)主梁時(shí)，影響通航，另外，需建造較高的橋塔，施工難度較大，否則橋塔的景觀性差。近年來(lái)，我國(guó)在斜拉橋建設(shè)方面取得了突出的成績(jī)，積累了豐富的設(shè)計(jì)和施工建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)已建和在建的斜拉橋多以混凝土材料為主，鋼材選用較少，橋塔材料除南京三橋外基本上也都為混凝土塔，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于混凝土材料拆除后不可再用，對(duì)環(huán)境污染大，且混凝土材料的延性差，抗震性能指標(biāo)較差。綜上所述，根據(jù)目前的社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和技術(shù)水平，考慮橋梁是技藝結(jié)合的產(chǎn)物，與周圍環(huán)境景觀協(xié)調(diào)的要求，故最終決定采用雙塔斜拉橋方案。第二章總體設(shè)計(jì)§2.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1）道路等級(jí)高速公路2）橋面寬度215m+2.0m（中央分隔帶）+20.5m（防撞欄桿）=33m3）設(shè)計(jì)荷載公路I級(jí)4）橋面橫坡：2%5）設(shè)計(jì)年限100年§2.2設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的規(guī)范有：1)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（交通部發(fā)布）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ001-1997）2）中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（交通部發(fā)布）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTJD60-2004）3）中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（交通部發(fā)布）《斜拉索ＰＥ熱擠拉索技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見(jiàn)稿）4）中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（交通部發(fā)布）《公路斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范》（試行1966-12-01）§2.3橋梁總體結(jié)構(gòu)形式2.3.1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料參數(shù)1.普通鋼筋采用I級(jí)和II級(jí)鋼筋，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合國(guó)家GB13013-91和GB1499-91的規(guī)定。2.預(yù)應(yīng)力鋼鉸線采用φj15鋼鉸線,公稱直徑15.24mm，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860Mpa，彈性模量為1.95*105MPA,錨具采用OVM15-22型群錨系列及相應(yīng)鋼鉸線匹配的成套產(chǎn)品，包括錨墊板、錨頭、夾片和螺旋筋等。4.鋼材鋼板梁橫梁及防撞護(hù)欄立柱采用符合GB.T1591-94要求的低合金鋼Q345-D，縱梁采用Q370，防撞護(hù)欄橫梁采用符合GB/T1591-94要求的低合金鋼Q390-D。高強(qiáng)度螺栓應(yīng)符合GB3077-88的要求，螺母及墊圈應(yīng)符合GB699-88的要求。普通螺栓應(yīng)符合GB700-88或GB3077-88的要求。5.焊接材料焊接材料應(yīng)結(jié)合焊接工藝，通過(guò)焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)進(jìn)行選擇，保證焊縫性能不低于母材，工藝簡(jiǎn)單，焊接變形小，所選焊條，焊劑，焊絲均應(yīng)符合相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。CO2氣體保護(hù)焊的氣體純度應(yīng)大于99.5％。6斜拉索鋼絲及錨具斜拉索采用直徑為7mm的鍍鋅高強(qiáng)度低松弛鋼絲，應(yīng)符合GB5223-85的要求。冷鑄錨錨杯及螺母采用40Cr，抷件為鍛件，符合YB/T036.7要求。2.3.2.結(jié)構(gòu)形式根據(jù)橋位區(qū)水文，氣象、地質(zhì)，通航，防洪等建設(shè)條件，結(jié)合橋梁建設(shè)工期，施工條件，橋面寬度，景觀要求等實(shí)際情況，跨徑布置為40（端錨跨）+160（設(shè)輔助墩51+109）+370+160+40＝770m。方案總體結(jié)構(gòu)形式為采用半飄浮體系。主跨L1=370m，邊跨L2=160m，L2/L1=0.43，且距邊跨51m處設(shè)一輔助墩，以改善梁的受力性能。主橋在索塔處設(shè)置12.5MN的盆式橡膠支座，上游側(cè)為單向支座，下游側(cè)為雙向支座，在橫向設(shè)置6MN的單向支座作為側(cè)向抗風(fēng)支座，在輔助墩及過(guò)渡墩處設(shè)置了抗拉400噸、抗壓1300噸拉壓盆式橡膠支座。1.索塔橋面以上索塔高92.5米，塔頂拉鎖錨固區(qū)為鋼塔段，采用Q370。上塔段采用鋼－混凝土的組合材料。下塔段采用預(yù)應(yīng)力混凝土，橋面以下承臺(tái)以上索塔高58米。索塔共設(shè)三個(gè)橫梁。圖2-1圖2-1鋼塔段示意圖為了方便索塔的施工放樣、立模、鋼筋綁扎，保證索塔線形及拉索的精確定位，在索塔塔柱中應(yīng)設(shè)置勁性骨架，特別對(duì)傾斜塔柱更是必不可少。勁性骨架由等邊角鋼焊接而成。斜拉橋的索塔一般較高，一般為主跨的1/2~1/5左右，本斜拉橋索塔高92.5m（橋面以上），為主跨的1/4，橋塔上部采用等截面全鋼結(jié)構(gòu)，橋塔下部采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，塔中部采用鋼－混凝土組合材料。上塔柱的截面為矩形空心截面，截面為5000mm×3400mm（縱×橫），切角為490×450mm橋塔壁厚縱橋向36mm，橫橋向30mm2.斜拉索斜拉橋上部結(jié)構(gòu)的自重和活載通過(guò)斜拉索傳遞到塔柱上。斜拉索由鋼索和錨具組成。斜拉索主要承擔(dān)拉力，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為：強(qiáng)度、剛度、耐疲勞性能、耐腐蝕性能、施工難易及價(jià)格。斜拉索鋼絲采用部頒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《斜拉橋熱擠聚乙烯拉索技術(shù)條件》（JT/T6-94）直徑為7mm鍍低松弛鋼絲，其抗拉強(qiáng)度不低于1670MPa。錨具采用冷鑄錨。全橋共采用了134組拉索。拉索布置形式為雙索面扇形體系。拉索在索塔上的錨固形式為內(nèi)側(cè)對(duì)稱錨固。塔上拉索間距從上到下依次為2m×13+2.5m×2，3.5m。順橋向標(biāo)準(zhǔn)索距為10m,對(duì)靠近邊跨端頭附近的尾索進(jìn)行加密，索距為7.5m,2×3.5m。拉索全橋共計(jì)104根，成對(duì)稱形式布置，具體參見(jiàn)全橋布置圖。斜拉索在風(fēng)力作用下，氣流在拉索的背面生成卡門渦流，渦流脫落的頻率正好與斜拉索自身的某一階頻率合拍，使斜拉索受激產(chǎn)生震動(dòng)。另外，主梁與索塔的震動(dòng)也會(huì)引起斜拉索的震動(dòng)。斜拉索的震動(dòng)使其在根部出現(xiàn)反復(fù)繞曲，索中的鋼絲產(chǎn)生附加的繞曲應(yīng)力。這種繞曲應(yīng)力的反復(fù)作用，將加速鋼絲的疲勞。另外，斜拉索的持續(xù)震動(dòng)會(huì)使人們對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性產(chǎn)生懷疑。因此，斜拉索必須進(jìn)行防震設(shè)計(jì)。本方案采用氣動(dòng)控制法。將斜拉索原來(lái)的光滑表面做成帶螺紋的非光滑表面。通過(guò)提高斜拉索表面的粗糙度，使氣流經(jīng)過(guò)拉索時(shí)在表面邊界層形成湍流，從而防止渦激共震的產(chǎn)生，防止斜拉索的風(fēng)振。拉索表面的條紋還能防止雨振的發(fā)生。3.主梁：由于橋面寬度較寬，工期較緊，若主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，抗裂性及綜合施工質(zhì)量難以保證，施工中不可預(yù)見(jiàn)的因素較多，施工風(fēng)險(xiǎn)性較大；若采用鋼箱主梁，則用鋼量過(guò)大，經(jīng)濟(jì)性難以保證。綜上，本方案采用鋼主梁與混凝土板共同受力的結(jié)合梁形式，同時(shí)保證了施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。主梁斷面如圖2-2所示。圖2-2主梁斷面圖主梁采用鋼梁與混凝土板共同受力的結(jié)合梁，主梁為Q370，橫隔梁是Q345，圖2-2組合梁截面示意圖混凝土板采用C60混凝土。圖2-2主梁斷面圖圖2-2組合梁截面示意圖下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)均為樁基礎(chǔ)。主橋橋面鋪裝采用0.8cm厚的瀝青混凝土鋪裝橋梁支座采用盆式橡膠支座?！?.4設(shè)計(jì)荷載及荷載組合2.4.1設(shè)計(jì)荷載恒載(永久荷載)：結(jié)構(gòu)自重,二期恒載?；钶d(基本可變荷載)：公路I級(jí)。溫度影響力(其他可變荷載)：結(jié)構(gòu)整體升溫20°結(jié)構(gòu)整體降溫20°支座沉降：設(shè)三個(gè)支座沉降組，每個(gè)支座可能沉降取-0.01m，取沉降組合的最大效應(yīng)。2.4.2主要荷載組合根據(jù)結(jié)構(gòu)各部分對(duì)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的驗(yàn)算需要,設(shè)計(jì)中考慮的主要荷載組合見(jiàn)表2-1。表2-1荷載組合組合種類荷載組合內(nèi)容組合1自重+二期荷載+汽車荷載+支座位移組合2自重+二期荷載+汽車荷載+支座位移+系統(tǒng)升溫+風(fēng)荷載組合3自重+二期荷載+汽車荷載+支座位移+系統(tǒng)降溫+風(fēng)荷載§2.5計(jì)算模型2.5.1.建立幾何模型模型采用韓國(guó)大型土木工程軟件MidasCivil6.71版建立。該模型共有309個(gè)節(jié)點(diǎn)，310個(gè)單元。主梁和塔柱采用梁?jiǎn)卧?，拉索采用桁架單元，在做施工階段分析時(shí)，把桁架單元全部替換為索單元進(jìn)行分析，最后再將索單元轉(zhuǎn)換為桁架單元進(jìn)行成橋階段分析。材料特性表如表2-2。表2-2材料特性表名稱類型彈性模量(kN/m2)泊松比熱膨脹系數(shù)1/[T]比重(kN/m3)主梁Q3902.0600e+0080.31.2000e-0057.6980e+001橫梁Q3452.0600e+0080.31.2000e-0057.6980e+001斜拉索C503.4554e+0070.21.0000e-0052.5000e+001橋面板c603.5992e+0070.21.0000e-0052.5000e+001拉索鍍鋅高強(qiáng)鋼絲2.0500e+0020.31.2000e-0057.8500e-0082.5.2.邊界條件索塔的底端采用固端約束，輔助墩和邊跨采用一般支撐條件。輔助墩和邊跨的邊支撐約束豎向（即約束Dz），塔梁處采用彈性支撐進(jìn)行豎向和橫向限位。2.5.3.荷載定義恒荷載自重：為施工階段程序自動(dòng)加上，且考慮到梁的加勁肋、橫隔板及燈柱等的影響，及等效后鋼與混凝土自重?fù)Q算的原因，自重取本身的0.501倍。二期恒載：二期恒載的集度q=61kN/m活載等依據(jù)設(shè)計(jì)要求及《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》取值。2.5.4.定義施工階段全橋共定義了21個(gè)施工階段，采用正裝分析的方法。施工階段分別定義如下：CS0：建造橋墩，施工橋塔，塔梁處為臨時(shí)固結(jié)；CS1：施加掛籃荷載，吊裝橋面板，掛斜拉索17及18；CS2：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索16及19；CS3：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索15及20；CS4：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索14及21；CS5：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索13及22；CS6：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索12及23；CS7：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索11及24；CS8：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索10及25；CS9：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索9及26；CS10：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索8及27；CS11：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索7及28；CS12：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索6及29；CS13：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索5及30；CS14：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索4及31；CS15：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索3及32；CS16：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索2及33；CS17：掛籃前移，吊裝橋面板，掛斜拉索1及34；CS18：掛籃前移，吊裝橋面板，主跨和龍；CS19：拆除掛籃，體系轉(zhuǎn)換。CS20：施加二期恒載，成橋。2.5.5.模型單元與節(jié)點(diǎn)表圖2-3結(jié)構(gòu)模型圖有限元模型如圖2-3示：圖2-3結(jié)構(gòu)模型圖當(dāng)索與梁間的傾角增大，則索力減小，雖然由于索力的減小，索塔的截面可以相應(yīng)減小但塔的高度與索的長(zhǎng)度都要增加，。拉索傾角為45度時(shí)，拉索材料最經(jīng)濟(jì)。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，拉索的傾角宜控制在25°至45°左右。模型拉索單元信息如下表2-3。拉索名稱單元號(hào)長(zhǎng)度（m）水平傾角（°）拉索1183,217,251,268179.7527拉索2184,218,252,269175.9427拉索3185,219,253,270171.9327拉索4186,220,254,271164.3727拉索5187,221,255,272154.6228拉索6188,222,256,273144.9329拉索7189,223,257,274135.3131拉索8190,224,258,275125.7832拉索9191,225,259,276116.6634拉索10192,226,260,277107.4536拉索11193,227,261,27897.9939拉索12194,228,262,27989.1242拉索13195,229,263,28080.5645拉索14196,230,264,28172.4350拉索15197,231,265,28264.4656拉索16198,232,266,28357.2362拉索17199,233,267,28451.0771拉索18234,200,302,28551.4371拉索19235,201,303,28657.6662拉索20236,202,304,28765.1056拉索21237,203,305,28873.1850拉索22238,204,306,28981.4145拉索23239,205,307,29090.0442拉索24240,206,308,29198.9839拉索25241,207,309,292108.1536拉索26242,208,310,293117.4834拉索27243,209,311,294126.9632拉索28244,210,312,295136.5431拉索29245,211,313,296146.2129拉索30246,212,314,297155.9528拉索31247,213,315,298165.7427拉索32248,214,316,299175.5927拉索33249,215,317,300185.4726拉索34250,216,318,301195.3925表2-3拉索單元信息§2.6計(jì)算理論2.6.1.總體概述斜拉橋是一種高次超靜定結(jié)構(gòu)，其力學(xué)結(jié)構(gòu)行為和一般橋梁有所不同。對(duì)于梁式橋梁結(jié)構(gòu)，如果結(jié)構(gòu)尺寸、材料、二期恒載都確定以后，結(jié)構(gòu)的恒載內(nèi)里隨之基本確定，無(wú)法進(jìn)行較大的調(diào)整；而對(duì)于斜拉橋，首先是確定其合理的成橋狀態(tài)，即合理的線性和內(nèi)力狀態(tài)，其中最主要的是斜拉索的初張力。斜拉橋靜力分析的基本過(guò)程大致可以分為以下三步：（1）確定成橋的理想狀態(tài)，即確定成橋階段的索力、主梁的內(nèi)力、位移和橋塔的內(nèi)力。（2）按照施工過(guò)程、方法和計(jì)算的需要?jiǎng)澐质┕るA段。（3）計(jì)算確定施工階段的理想狀態(tài)，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)才可以達(dá)到成橋階段的理想狀態(tài)。2.6.2.斜拉橋索力調(diào)整理論斜拉橋不僅具有優(yōu)美的外形，而且具有良好的力學(xué)性能，其主要優(yōu)點(diǎn)在于，恒載作用下斜拉索的索力是可以調(diào)整的。斜拉橋可以認(rèn)為是大跨徑的體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。在力學(xué)性能方面，當(dāng)在恒載作用時(shí)，斜拉索的作用并不僅僅是彈性支撐，更重要的是它能通過(guò)千斤頂主動(dòng)地施加平衡外荷載的初張力，正是因?yàn)樾崩鞯乃髁κ强梢哉{(diào)整的，斜拉索才可以改變主梁的受力條件?；钶d作用下斜拉索對(duì)主梁提供了彈性支撐，使主梁相當(dāng)于彈性支撐的連續(xù)梁。由此可見(jiàn)，對(duì)于斜拉橋而言，斜拉索的初張力分析是非常重要的。圖2-4調(diào)索說(shuō)明圖張拉斜拉索時(shí)，實(shí)際上已經(jīng)將該斜拉索脫離出來(lái)單獨(dú)工作，因?yàn)樾崩鞯膹埩徒Y(jié)構(gòu)的其它部分無(wú)關(guān)，而只與千斤頂有關(guān)，因此在張拉斜拉索時(shí)，其初張力效應(yīng)必須采用隔離體分析。設(shè)在某個(gè)階段張拉第5號(hào)和6號(hào)索時(shí)，其初張力分別為P5和P6。首先將斜拉索從結(jié)構(gòu)中隔離出來(lái)，其內(nèi)力為初張力P5和P6，而斜拉索對(duì)結(jié)構(gòu)的影響可以采用一對(duì)反向的集中力作用在橋塔和主梁上，如圖2-4所示。將主梁和橋塔上的集中力等效為節(jié)點(diǎn)荷載，迭加進(jìn)入右端的荷載向量中，求解結(jié)構(gòu)平衡方程得到結(jié)構(gòu)的位移。圖2-4調(diào)索說(shuō)明圖斜拉橋的調(diào)索方法較多，目前較為常用的主要有剛性支撐連續(xù)梁法、零位移法、倒拆和正裝法、無(wú)應(yīng)力狀態(tài)控制法、內(nèi)力平衡法等。（1）剛性支承連續(xù)梁法剛性支承連續(xù)梁法是指成橋狀態(tài)下，斜拉橋主梁的彎曲內(nèi)力和剛性支撐連續(xù)梁的內(nèi)力狀態(tài)一致。因此，可以非常容易地根據(jù)連續(xù)梁的支承反力確定斜拉索的初張力。（2）零位移法零位移法的出發(fā)點(diǎn)是通過(guò)索力調(diào)整，使成橋狀態(tài)下主梁和斜拉索交點(diǎn)的位移為零。對(duì)于滿堂支架一次落架的斜拉橋體系，其結(jié)果與剛性支承連續(xù)梁法的結(jié)果基本一致。（3）倒拆和正裝法倒拆法是斜拉橋安裝計(jì)算廣泛采用的一種方法，通過(guò)倒拆、正裝交替計(jì)算，確定各施工階段的安裝參數(shù)，使結(jié)構(gòu)逐步達(dá)到預(yù)定的線形和內(nèi)力狀態(tài)。（4）無(wú)應(yīng)力控制法無(wú)應(yīng)力控制法分析的基本思路是：不計(jì)斜拉索的非線性和混凝土收縮徐變的影響，采用完全線性理論對(duì)斜拉橋解體，只要保證單元長(zhǎng)度和曲率不變，則無(wú)論按照何種程序恢復(fù)還原后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線形將與原結(jié)構(gòu)一致。應(yīng)用這一原理，建立斜拉橋施工階段和成橋狀態(tài)的聯(lián)系。本設(shè)計(jì)中采用以控制主梁線形為主兼顧主塔位移的零位移法，進(jìn)行斜拉索索力的調(diào)整和優(yōu)化。第三章斜拉橋分析§3.1成橋階段索力確定斜拉橋索力調(diào)整采用以控制主梁線形為主兼顧主塔位移的零位移法，首先根據(jù)擬定的截面尺寸和所選材料建立計(jì)算模型，為了調(diào)索方便，此時(shí)模型中的所有索單元均用桁架單元代替，并給桁架單元給了1kN的單位初拉力，施加約束條件，給全橋施加自重和二期恒載。運(yùn)行分析后，利用Midas軟件中后處理階段中的未知荷載系數(shù)模塊，設(shè)置主梁和主塔的控制參數(shù)，根據(jù)初步給出的未知荷載系數(shù)和主梁線形、主塔位移的控制結(jié)果，手動(dòng)對(duì)未知荷載系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整時(shí)按照以線形即控制條件為目標(biāo)的原則進(jìn)行調(diào)整。為了保證橋梁的線型與受力，在自重與二期恒載作用下主梁線型和主塔變位必須控制在一定范圍內(nèi)，從而確定出拉索的初拉力。進(jìn)行索力調(diào)整時(shí)選取主梁上的點(diǎn)作為約束條件，由于結(jié)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以只要求約束結(jié)構(gòu)的一半，所選的部分參數(shù)控制情況如表3-2：表3-2：約束條件及參數(shù)控制情況表所約束節(jié)所在位置控制參數(shù)限值(m)理論控制值166主梁Dz0.02—-0.02-0.007167主梁Dz0.02—-0.02-0.012168主梁Dz0.02—-0.02-0.013169主梁Dz0.02—-0.02-0.02170主梁Dz0.02—-0.02-0.014171主梁Dz0.02—-0.02-0.018172主梁Dz0.02—-0.02-0.013173主梁Dz0.02—-0.02-0.02174主梁Dz0.02—-0.02-0.02175主梁Dz0.02—-0.02-0.016176主梁Dz0.02—-0.02-0.019177主梁Dz0.02—-0.02-0.019178主梁Dz0.02—-0.02-0.02179主梁Dz0.02—-0.02-0.019180主梁Dz0.02—-0.02-0.015181主梁Dz0.02—-0.02-0.015182主梁Dz0.02—-0.02-0.02183主梁Dz0.02—-0.02-0.018184主梁Dz0.02—-0.02-0.018185主梁Dz0.02—-0.02-0.02186主梁Dz0.02—-0.02-0.017187主梁Dz0.02—-0.02-0.02188主梁Dz0.02—-0.02-0.018189主梁Dz0.02—-0.02-0.008190主梁Dz0.02—-0.020.001191主梁Dz0.02—-0.02-0.007192主梁Dz0.02—-0.02-0.016193主梁Dz0.02—-0.02-0.02194主梁Dz0.02—-0.02-0.019195主梁Dz0.02—-0.02-0.017196主梁Dz0.02—-0.02-0.02197主梁Dz0.02—-0.02-0.02198主梁Dz0.02—-0.020199主塔Dz0.02—-0.02-0.007242主塔Dx0.02—-0.02-0.02（注：上表中Dz表示橋梁豎向位移，負(fù)號(hào)表示方向向下；Dx表示縱向位移，負(fù)號(hào)表示向邊跨側(cè)傾斜。）經(jīng)過(guò)索力調(diào)整后使主跨跨中向上產(chǎn)生3.7cm的位移，以減小車輛荷載作用在跨中時(shí)產(chǎn)生較大的撓度。本橋斜拉索安全系數(shù)為2.5。最大索力考慮了結(jié)構(gòu)的恒載及移動(dòng)荷載作用。拉索從兩邊到中跨中央依次編號(hào)為1到34。根據(jù)的索力的控制條件，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整得到桁架單元的未知荷載系數(shù)如下表所示：表3-3未知荷載系數(shù)調(diào)整結(jié)構(gòu)拉索拉索1拉索2拉索3拉索4拉索5拉索6拉索7拉索8拉索9拉索10拉索11拉索12初拉力（kN）676066626466636862726174598758845782539652924992拉索拉索13拉索14拉索15拉索16拉索17拉索18拉索19拉索20拉索21拉索22拉索23拉索24初拉力（kN）480446574431441644164416441644354447459347265128拉索拉索25拉索26拉索27拉索28拉索29拉索30拉索31拉索32拉索33拉索34初拉力（kN）5427554857575929616362306368646664986660圖3-1未知荷載系數(shù)組合下結(jié)構(gòu)變形圖在以上系數(shù)組合的荷載工況下，塔最大位移為4.4cm。主梁最大撓度3.7厘米。其變形圖如圖3-1所示。圖3-1未知荷載系數(shù)組合下結(jié)構(gòu)變形圖由理論控制值和施工模擬到成橋后的實(shí)際控制線形來(lái)看，控制值與實(shí)際成橋后的差值很小，說(shuō)明線形控制的較好。調(diào)整未知荷載系數(shù)滿足要求后，根據(jù)拉索的受力情況確定拉索的型號(hào)，各個(gè)拉索的型號(hào)如下表：表3-4拉索型號(hào)表拉索規(guī)格設(shè)計(jì)索力kn公稱破斷索力kn拉索規(guī)格設(shè)計(jì)索力kn公稱破斷索力kn拉索1PESC7-265727518188拉索18PESC7-187480712018拉索2PESC7-265727518188拉索19PESC7-187480712018拉索3PESC7-253650416260拉索20PESC7-187480712018拉索4PESC7-253650416260拉索21PESC7-187480712018拉索5PESC7-253650416260拉索22PESC7-187480712018拉索6PESC7-241619615489拉索23PESC7-187480712018拉索7PESC7-241619615489拉索24PESC7-211542413561拉索8PESC7-241619615489拉索25PESC7-223573314332拉索9PESC7-241619615489拉索26PESC7-223573314332拉索10PESC7-211542413561拉索27PESC7-241619615489拉索11PESC7-211542413561拉索28PESC7-241619615489拉索12PESC7-199511612790拉索29PESC7-241619615489拉索13PESC7-187480712018拉索30PESC7-253650416260拉索14PESC7-187480712018拉索31PESC7-253650416260拉索15PESC7-187480712018拉索32PESC7-253650416260拉索16PESC7-187480712018拉索33PESC7-253650416260拉索17PESC7-187480712018拉索34PESC7-283727518188調(diào)整索力后的主梁彎矩如圖3-2，主梁的最大正彎矩（57552.9kN·m）發(fā)生在跨中，最大負(fù)彎矩（-79997.6kN·m）發(fā)生在塔梁處，主梁符合受力要求。圖3-2主梁彎矩圖圖3-2主梁彎矩圖§3.2施工階段分析施工階段的計(jì)算方法有正裝法和倒拆法等，本設(shè)計(jì)中采用正裝法進(jìn)行分析。3.2.1施工階段受力與變形分析斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)，施工期間隨著拉索的張拉及主梁的架設(shè)，斜拉橋體系中的內(nèi)力不斷的發(fā)生變化。為保證成橋后的線形，需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，調(diào)整體系中出現(xiàn)的不利情況。因此，分析施工階段斜拉橋體系的內(nèi)力對(duì)保證施工階段的安全乃至成橋后的安全使用起著至關(guān)重要的作用。進(jìn)行施工階段分析時(shí)，需修改單元參數(shù)，把求得的桁架單元的未知荷載系數(shù)作為初拉力賦予索單元，用只受拉的索單元替換桁架單元。確定橋梁的施工方法，劃分施工階段。每掛一根索，就把成橋階段所確定的拉索未知荷載系數(shù)當(dāng)成初拉力賦予對(duì)應(yīng)的斜拉索。采用無(wú)掛籃懸臂拼裝的施工方法，全橋共劃分為21個(gè)施工階段，從主塔的施工（CS0）到合龍后二期恒載的施加（CS20）。經(jīng)分析，在CS0階段（即裸塔階段），鋼塔無(wú)拉索的約束，處于裸塔階段。其中索塔受最大壓應(yīng)力22.66Mpa，最不利的受力部位發(fā)生在上塔柱與第二上橫梁結(jié)合處，最大拉應(yīng)力3.13Mpa，最不利的受力部位發(fā)生在混凝土中橫梁與中塔柱結(jié)合處。在CS20階段，全橋已合龍，并給成橋后的結(jié)構(gòu)體系施加二期恒載。內(nèi)力最大單元使用應(yīng)力均小于容許應(yīng)力，此時(shí)結(jié)構(gòu)的變形就是原來(lái)的控制線形，跨中60節(jié)點(diǎn)上拱3.6cm，符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)安全。找出施工階段彎矩或軸力最大的單元進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算。對(duì)比材料的容許應(yīng)力，可知各個(gè)施工的使用應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于容許應(yīng)力，結(jié)構(gòu)安全。圖3-3特殊點(diǎn)在各施工階段下的變形圖選取主跨跨中節(jié)點(diǎn)（60），邊跨跨中節(jié)點(diǎn)（35），塔頂節(jié)點(diǎn)（244）等特殊點(diǎn)進(jìn)行位移驗(yàn)算。以上各控制性節(jié)點(diǎn)在各施工階段的變位如圖3-3。各施工階段主梁和塔的最大變位滿足要求。圖3-3特殊點(diǎn)在各施工階段下的變形圖圖3-4各施工工況中的最大變形圖各施工荷載合計(jì)下，各個(gè)施工階段中的最大的變形如圖3-4，發(fā)生的最大變形為58.8cm.。圖3-4各施工工況中的最大變形圖3.2.2施工階段索單元分析由于斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)，每一次張拉新的拉索對(duì)原來(lái)已有的拉索會(huì)產(chǎn)生影響，斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系不斷的變化著，所以同一拉索的索力在不同施工階段有不同的索力。為了保證施工階段的順利進(jìn)行，拉索在各施工階段的索力不能為負(fù)值，也不能過(guò)大。經(jīng)計(jì)算分析，各拉索在施工階段受拉，拉索在所有施工階段中的最大索力如下表3-5。表3-5拉索在施工階段中的最大受力表拉索施工階段最大索力kN最大索力所在施工階段拉索施工階段最大索力kN最大索力所在施工階段拉索17203CS20拉索182262CS20拉索26996CS20拉索192814CS9拉索35813CS20拉索203458CS20拉索45061CS14拉索214059CS20拉索54915CS13拉索224287CS20拉索64778CS12拉索234317CS20拉索74636CS11拉索244513CS20拉索84872CS10拉索254725CS20拉索94818CS9拉索264828CS20拉索104590CS20拉索274968CS20拉索114560CS20拉索285078CS20拉索124385CS20拉索295269CS20拉索134278CS20拉索305388CS20拉索144031CS20拉索315626CS20拉索153373CS20拉索325963CS20拉索162846CS9拉索336416CS20拉索172299CS20拉索347158CS20圖3-5部分拉索在不同施工階段應(yīng)力變化圖圖3-5以拉索3,7,13,19,24,29,34為例給出了拉索在各個(gè)施工期間索力的變化情況：圖3-5部分拉索在不同施工階段應(yīng)力變化圖從以上分析可知，在各個(gè)施工階段，鋼構(gòu)件應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于容許應(yīng)力，應(yīng)力也符合要求，故結(jié)構(gòu)安全。由變形可看出，最大變形發(fā)生在主跨跨中節(jié)點(diǎn)，為58.8cm，是跨徑的1/629＜1/400。圖3-6恒載作用下鋼索塔及主梁彎矩圖§3.3成橋階段分析圖3-6恒載作用下鋼索塔及主梁彎矩圖3.3.1成橋階段恒載狀態(tài)分析成橋階段，在自重和二期恒載的作用下，主梁的最大彎矩為57552.9kN·m，發(fā)生在跨中；最小彎矩為-79997.6kN·m，發(fā)生在塔梁結(jié)合處。主塔的最大彎矩為15920.9kN·m，發(fā)生在鋼塔與鋼－混凝土組合塔段的結(jié)合處和下橫梁處；最小彎矩為-14586kN·m，發(fā)生在下塔段底部。恒載作用下鋼索塔及主梁彎矩圖如圖3-6。圖3-7車道荷載作用下塔梁位移圖3.3.2成橋階段移動(dòng)荷載分析圖3-7車道荷載作用下塔梁位移圖移動(dòng)荷載分析是指沿著車輛荷載的移動(dòng)路徑，對(duì)車輛移動(dòng)的全部過(guò)程進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，求出各位置的最大、最小內(nèi)力值。根據(jù)要求在模型中定義了六個(gè)車道，采用《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2003)，車道荷載定義為公路一級(jí)。由位移包絡(luò)圖3-7可知，在移動(dòng)荷載作用下，主梁上主跨跨中豎向位移最大，上拱35.9cm。主塔背向主跨塔頂水平位移接近7.3cm。鋼主梁在汽車荷載作用下的最大豎向撓度小于L/400(83cm)，其變形滿足要求。3.3.3成橋階段溫度和支座沉降影響下的內(nèi)力分析圖3-9主梁上緣降溫20℃梁?jiǎn)卧狹y圖圖3-9主梁上緣降溫20℃圖3-8主梁上緣升溫20℃在模型中，每個(gè)支座處設(shè)置了一個(gè)支座沉降組，全橋共三個(gè)支座沉降組，每個(gè)沉降組都考慮了可能發(fā)生1cm的沉降，程序自動(dòng)計(jì)算出每一個(gè)或幾個(gè)沉降發(fā)生時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最大的影響。支座沉降下的受力圖如圖3-10。圖3-10支座沉降My圖綜合分析各工況狀態(tài)下的內(nèi)力、位移及應(yīng)力信息，得出以下結(jié)論：在溫度、車道荷載及支座沉降對(duì)結(jié)構(gòu)體系的影響中，溫度作用產(chǎn)生的響應(yīng)較后兩者的大。圖3-10支座沉降My圖3.3.4成橋階段荷載組合下的內(nèi)力分析選取主梁的中點(diǎn)，四分點(diǎn)，八分點(diǎn)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行主梁內(nèi)力分析。對(duì)索塔分析時(shí)，在下塔柱，中塔柱及索塔頂部錨固段選取節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析。由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故只選取結(jié)構(gòu)的一半進(jìn)行分析。各種荷載組合下代表性的單元內(nèi)力如下表3-6至表3-14。組合一(自重+二期荷載+汽車荷載+支座位移)表3-6組合一下的主梁內(nèi)力表主梁?jiǎn)卧?hào)荷載位置軸向(kN)剪力-z(kN)彎矩-y(kN·m)28邊跨1/8處組合一I[28]-40500.1-716.8713773.2組合一J[29]-40500.15184.025051.9930邊跨1/4處組合一I[30]-60189.6-77.6316342.83組合一J[31]-60189.65851.63-433.3332邊跨3/8處組合一I[32]-75893.7-2.9717829.53組合一J[33]-75893.75460.59-2735.7534邊跨1/2處組合一I[34]-91854.3-871.2510546.79組合一J[35]-91854.35021.951782.9536邊跨1/2處組合一I[36]-105750-1024.8510527.05組合一J[37]-1057504895.38451.3738邊跨3/4處組合一I[38]-116756-1254.35460.62組合一J[39]-1167564706.15-2603.5240邊跨7/8處組合一I[40]-124618-2012.531368.98組合一J[41]-1246183972.851084.9345中跨1/8處組合一I[45]-116260-2954.88-4202.99組合一J[46]-1162602958.745013.1650中跨1/4處組合一I[50]-85035.3-3121.23-1488.64組合一J[51]-85035.32700.0210401.7654中跨3/8處組合一I[54]-48554.7-3467.341674.21組合一J[55]-48554.72306.3718068.0659中跨1/2處組合一I[59]4934.88-2280.28-2780.57組合一J[60]4934.881162.767341.41表3-7組合一下的主塔內(nèi)力表單元荷載位置軸向(kN)剪力-z(kN)彎矩-y(kN·m)彎矩-z(kN·m)1索塔下部組合一I[13]-122142-215.5424539.7977643.81組合一J[1]-145330-215.5462228.21-12238613下橫梁處組合一I[15]46495.5811494.44-8197.392939.51組合一J[13]46495.5812761.89-61855.24373.2615下橫梁處組合一I[17]46495.587167.81144336.7-1621.92組合一J[15]46495.5811494.44-8197.392939.5121索塔中部組合一I[23]-109117646.4417570.5111729.83組合一J[13]-110008646.4417460.3-2400.67103索塔中部組合一I[234]-103515737.49763.28-16012.3組合一J[23]-109303737.417570.5111729.83110索塔上部組合一I[240]-101181017.093717.27-22346組合一J[262]-10167.31017.093833.9-16132.8140索塔上部組合一I[267]-43666.51434.4912565.777503.3組合一J[268]-43715.81434.4914249.6910480.12表3-8組合一下的拉索單元內(nèi)力表荷載單元拉索內(nèi)力-I(kN)內(nèi)力-J(kN)單元拉索內(nèi)力-I(kN)內(nèi)力-J(kN)組合一217拉索16923.886881.042200拉索184245.5174220.549組合一218拉索26795.4926753.69201拉索194026.0333999.252組合一219拉索36578.7056537.939202拉索204068.6044040.529組合一220拉索46499.0586459.328203拉索214190.0454160.674組合一221拉索56426.8436388.148204拉索224451.0254420.618組合一222拉索66342.6486304.99205拉索234665.4534634.01組合一223拉索76129.7716093.148206拉索245119.2455086.766組合一224拉索85934.025898.433207拉索255464.4375430.923組合一225拉索95796.8815762.33208拉索265637.8115603.26組合一226拉索105326.7745293.26209拉索275900.3115864.725組合一227拉索115142.1425109.664210拉索286119.3466082.724組合一228拉索124764.8114733.368211拉索296387.8196350.161組合一229拉索134483.9164453.51212拉索306472.1186433.423組合一230拉索144262.0984232.727213拉索316609.8066570.075組合一231拉索153988.6233960.547214拉索326691.3926650.626組合一232拉索164001.2653974.484215拉索336702.5246660.722組合一233拉索174247.6284222.66216拉索346862.3926819.554圖3-11組合一下結(jié)構(gòu)變形圖由變形圖3-11可知，主梁上中跨跨中節(jié)點(diǎn)60位移最大，在組合一下上撓圖3-11組合一下結(jié)構(gòu)變形圖組合二（自重+二期恒載+支座沉降+汽車荷載+風(fēng)荷載+系統(tǒng)升溫）表3-9組合二下的主梁內(nèi)力表主梁?jiǎn)卧?hào)荷載位置軸向(kN)剪力-z(kN)彎矩-y(kN·m)28邊跨1/8處組合二I[28]-49333.8-333.4420378.57組合二J[29]-49333.85567.467823.0430邊跨1/4處組合二I[30]-69188.4215.316014.8組合二J[31]-69188.46144.56-3690.6532邊跨3/8處組合二I[32]-92609.9182.5321854.94組合二J[33]-92609.95646.08-565.2834邊跨1/2處組合二I[34]-108713-785.4411514.93組合二J[35]-1087135107.771892.9836邊跨1/2處組合二I[36]-122687-1003.4910305.63組合二J[37]-1226874916.7416.3438邊跨3/4處組合二I[38]-133673-1210.064764.23組合二J[39]-1336734750.39-3742.3540邊跨7/8處組合二I[40]-141581-2053.13-206.08組合二J[41]-1415813932.25-84.0845中跨1/8處組合二I[45]-137221-2997.38-4443.74組合二J[46]-1372212916.255197.3550中跨1/4處組合二I[50]-106045-3117.23-703.9組合二J[51]-1060452704.0111146.5654中跨3/8處組合二I[54]-69676-3396.331658.84組合二J[55]-696762377.3817342.5559中跨1/2處組合二I[59]-16026.1-2280.28-7409.64組合二J[60]-16026.11162.762712.34表3-10組合二下的主塔內(nèi)力表單元荷載位置軸向(kN)剪力-z(kN)彎矩-y(kN·m)彎矩-z(kN·m)1索塔下部組合二I[13]-121973.411997.455406.95109688.61組合二J[1]-145161.691997.45-88075.75-149852.613下橫梁處組合二I[15]32024.9710908.8615667.473246.96組合二J[13]32024.9712176.31-35074.191030.6815下橫梁處組合二I[17]32024.976582.22158246.6811145.5組合二J[15]32024.9710908.8615667.473246.9621索塔中部組合二I[23]-106952.24-833.6129642.1834419.37組合二J[13]-107842.79-833.6138607.98-61226.52103索塔中部組合二I[234]-104200.85536.1313812.32-22961.1組合二J[23]-109989.48536.1329642.1834419.37110索塔上部組合二I[240]-10108.881142.763671.31-21064.98組合二J[262]-10158.211142.763531.06-15028.01140索塔上部組合二I[267]-43706.241401.311184.347715.35組合二J[268]-43755.571401.312936.1210511.62表3-11組合二下的拉索單元內(nèi)力表荷載單元拉索內(nèi)力-I(kN)內(nèi)力-J(kN)單元拉索內(nèi)力-I(kN)內(nèi)力-J(kN)組合二217拉索16869.4810026826.642972200拉索184413.6714388.703組合二218拉索26771.3386276729.536541201拉索194076.2214049.44組合二219拉索36588.0949696547.328828202拉索204068.6024040.526組合二220拉索46544.8630876505.132891203拉索214180.7954151.424組合二221拉索56482.0002316443.305979204拉索224441.6824411.276組合二222拉索66381.9215566344.263249205拉索234659.3384627.895組合二223拉索76147.3903026110.76794206拉索245114.9365082.457組合二224拉索85950.3994685914.81305207拉索255459.2215425.707組合二225拉索95838.9035765804.353103208拉索265629.0995594.549組合二226拉索105371.9569165338.442387209拉索275886.3665850.78組合二227拉索115176.4538995143.975315210拉索286099.8936063.27組合二228拉索124781.5427864750.100146211拉索296364.6276326.969組合二229拉索134482.3724244451.965729212拉索306449.5796410.885組合二230拉索144248.3180834218.947333213拉索316595.3836555.652組合二231拉索153985.2394653957.163646214拉索326695.7426654.975組合二232拉索164053.4429554026.662067215拉索336739.0916697.289組合二233拉索174445.8250594420.857074216拉索346946.2596903.421圖3-12組合二結(jié)構(gòu)位移圖圖3-12組合二結(jié)構(gòu)位移圖組合二下變形如圖3-12。由變形圖可知，主梁上中跨跨中節(jié)點(diǎn)60位移最大，在組合二下上拱22.6cm，主塔向主跨側(cè)傾斜約8.6cm。組合三（恒載+支座沉降+車道荷載+系統(tǒng)降溫+風(fēng)荷載）表3-12組合三下的主梁內(nèi)力表主梁?jiǎn)卧?hào)荷載位置軸向(kN)剪力-z(kN)彎矩-y(kN*m)28邊跨1/8處組合三I[28]-31666.4-1100.37167.84組合三J[29]-31666.44800.592280.9330邊跨1/4處組合三I[30]-51190.8-370.5616670.86組合三J[31]-51190.85558.7282432邊跨3/8處組合三I[32]-59177.5-188.4613804.12組合三J[33]-59177.55275.09-4906.2134邊跨1/2處組合三I[34]-74995.9-957.069578.65組合三J[35]-74995.94936.141672.9236邊跨1/2處組合三I[36]-88812.9-1046.2110748.47組合三J[37]-88812.94874.02886.3938邊跨3/4處組合三I[38]-99839.6-1298.556157.01組合三J[39]-99839.64661.91-1464.6940邊跨7/8處組合三I[40]-107654-1971.922944.03組合三J[41]-1076544013.452253.9445中跨1/8處組合三I[45]-95299.8-2912.39-3962.25組合三J[46]-95299.83001.234828.9750中跨1/4處組合三I[50]-64025.5-3125.22-2273.38組合三J[51]-64025.52696.029656.9754中跨3/8處組合三I[54]-27433.4-3538.351689.58組合三J[55]-27433.42235.3518793.5759中跨1/2處組合三I[59]25895.85-2280.281848.49組合三J[60]25895.851162.7611970.48表3-13組合三下的主塔內(nèi)力表單元荷載位置軸向(kN)剪力-z(kN)彎矩-y(kN·m)1索塔下部組合三I[13]-122168.1-2428.3243660.27組合三J[1]-145356.4-2428.32212507.7913下橫梁處組合三I[15]60972.7211873.69-28554.51組合三J[13]60972.7213141.14-84100.9915下橫梁處組合三I[17]60972.727547.05130426.75組合三J[15]60972.7211873.69-28554.5121索塔中部組合三I[23]-111222.82126.295511.96組合三J[13]-112113.32126.29-3673.1103索塔中部組合三I[234]-102812.7938.275711.35組合三J[23]-108601.3938.275511.96110索塔上部組合三I[240]-10123.76894.073759.2組合三J[262]-10173.09894.074127.27140索塔上部組合三I[267]-43624.61146813926.72組合三J[268]-43673.94146815542.16表3-14組合三下的拉索單元內(nèi)力表荷載單元拉索內(nèi)力-I(kN)內(nèi)力-J(kN)單元拉索內(nèi)力-I(kN)內(nèi)力-J(kN)組合三217拉索16978.6546935.816200拉索184077.374052.402組合三218拉索26820.0726778.27201拉索193975.8543949.073組合三219拉索36569.616528.843202拉索204068.6214040.546組合三220拉索46453.426413.689203拉索214199.3094169.938組合三221拉索56371.7876333.093204拉索224460.3874429.98組合三222拉索66303.4796265.821205拉索234671.5884640.145組合三223拉索76112.3566075.733206拉索245123.5765091.098組合三224拉索85918.1855882.598207拉索255469.6765436.161組合三225拉索95755.0615720.51208拉索265646.5465611.995組合三226拉索105281