【正文】 雙線； （ 3）正線相距：客運專線 5 米， I 級線 米，客運專線與 I 級線相距 米； （ 4）牽引種類：電力前牽引； （ 5）設(shè)計行車速度：貨車按 I級鐵路速度標(biāo)準(zhǔn)，客運專線 200km/h以上，按 250km/h作動力仿真設(shè)計 ； （ 6）設(shè)計活載：客運專線采用“ zk 活載”， I 級鐵路采用“中 － 活載” 。 XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 第三節(jié) 斜拉橋方案 一 、 斜拉橋概況 斜拉橋體系：天興斜拉橋主設(shè)計為 98+196+504+196+98m 雙塔三索面斜拉橋，上層為 6 車道公路，下層為 4 線鐵路。斜拉橋主梁偉板桁結(jié)合鋼桁梁。桁寬 30m,桁高 ,節(jié)間長度 14m，斜拉橋下端錨固于主桁上弦節(jié)點。在斜拉橋 98m 錨跨及相鄰邊跨 5 個節(jié)間（ 70m）段，上弦桿頂面與混凝土橋面板通過剪力釘相結(jié)合，其余與正交異性鋼橋面板結(jié)合為一 體。 二 、 主桁 斜拉橋主梁為板桁 結(jié)合鋼桁 梁， N 行桁架，三片主桁，三片主桁間距 15m，總桁寬 30 米，桁高 米，節(jié)間長度 14 米。 主桁采用焊接整體節(jié)點結(jié)構(gòu)形式，最大板厚 50 毫米，材質(zhì) Q370qE。主桁弦桿 均 采用箱形截面，桿件內(nèi)寬 1300 毫米，下弦桿面 1300 1740 毫米，每塊豎板設(shè)兩道縱向加勁肋，水平板設(shè)一道加勁肋，下弦桿長 14 米 。上弦桿中，邊桁采用不同的斷面尺寸，邊桁為 1300 1300 毫米，橫坡由混凝土結(jié)合板形成；主桁在邊桁處降低 300 毫米，中桁處降低 560 毫米，保證混凝土橋面板頂面與正交異性板頂面平 齊。豎桿均采用“ H”形截面， 桿件高度 900～ 1300 毫米， 斜桿采用箱形或“ H”形截面。 三 、 鐵路橋面系 鐵路橋面系采用縱橫梁體系，道碴橋面。鐵路縱梁為“工”形截面，高 1700毫米，翼緣 420 24 毫米，腹板厚 14 毫米，上翼緣焊有剪力釘與混凝土道碴板相連。每線鐵路下設(shè)兩片縱梁，間距 2 米。鐵路橫梁為“工”形截面，高 2700 毫米，翼緣760 40 毫米，腹板厚 24 毫米，重量約 16 噸。道碴槽板厚 25 厘米，板面設(shè) 2%橫坡，兩側(cè)設(shè) 1 米高檔碴板。一級干線橋面板寬 9 米，兩線線間距 米，靠中桁一線的線路中心線距中桁中心線 米；客運專線面板寬 米，兩線線間距 5 米，靠中桁一線的線路中心線距中桁中心線 米。 道碴槽板橫向分兩塊制造， 接縫位于兩線路之間中心處，在每個鐵路橫梁頂處道碴槽板斷開設(shè)工作縫。道碴槽板的分塊長度為節(jié)間長度約 14 米，每塊重量約 45噸。 四 、 公路橋面系 公路橋面系分兩種，中部是鋼正交異性辦橋面，兩端為 混凝土結(jié)合板橋面， 分界線位于輔助墩靠中跨側(cè) 5 個節(jié)間（ 70 米）處，中部正交異性板橋面長 756 米，兩XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 端混凝土結(jié)合板橋面各長 168 米。 １． 正交異性板：面板板厚 14 毫米，面板下設(shè)槽形閉口肋，間距 620 毫 米，閉口肋高 280 毫米，板厚 8 毫米； 每半幅（ 15 米寬）設(shè)四道縱梁，縱梁高 1330～ 1558 毫米，腹板厚 12 毫米，下翼緣 420 28 毫米，腹板上端與面板焊接；沿橋縱向每個節(jié)間設(shè) 5 道橫肋， 間距約 2800 毫米，高 800～ 1060 毫米，腹板后 12 毫米，下翼緣截面300X16 毫米； 僅在上弦節(jié)點處設(shè)一道“工”形 橫梁，橫梁下翼緣與桁架式橫梁相聯(lián)，橫梁高度 1300～ 1560 毫米，腹板厚 14毫米，下翼緣截面 460X280 毫米。 為保證 焊接質(zhì)量并減少每個拼縫 40 個槽形閉口肋的工地調(diào)整、焊接量，盡量減少橋面板的分塊，橋面板與公路 橫梁焊為一體出廠，橋面板板寬 13米，長 14米， 單塊重量約 65 噸。安裝時鋼橋面板四片縱梁的豎腹板和下翼緣與公路橫梁以高強(qiáng)度螺栓 相連。 ２． 混凝土結(jié)合板：混凝土結(jié)合板邊桁處厚 30 厘米，中桁處厚約 57 厘米，板底面水平，頂面與鋼橋面板頂面齊平形成 2％橫坡， 橋面板下設(shè)四片公路縱梁，設(shè)置位置與正交異性板的縱梁相同，縱梁高 1600 毫米，腹板厚 12毫米，翼緣 420X20 毫米，上翼緣分組設(shè)置剪力釘，每組四個，每組間距 780 毫米， 預(yù)制橋面板在剪力釘處開孔27X32 厘米；僅在上弦節(jié)點處設(shè)一道“工”形橫梁，橫梁下翼緣與桁架式橫聯(lián) 相連，橫梁高度 1000 毫米，腹板厚 14 毫米，上下翼緣截面 460X20 毫米，上翼緣設(shè)剪力釘于橋面板結(jié)合。 公路橫梁以高強(qiáng)度螺栓與朱桁上弦桿相連，公路縱梁以高強(qiáng)度螺栓與公路橫梁相連。橋面板每幅橋（ 15米寬）每個節(jié)間分四塊預(yù)制， 在公路縱梁剪力釘群處開 27X32厘米空讓剪力釘群插入，預(yù)制板寬 6600 毫米，長 6520 毫米，重量約 45噸。上弦桿頂面和公路橫梁頂面為微膨脹混凝土現(xiàn)澆段。 ３．鋼橋面板－混凝土橋面板結(jié)合段：鋼混結(jié)合點暫定于上弦節(jié)點處，節(jié)點處靠混凝土板側(cè)上水平板降低 300 毫米，設(shè)置剪力釘，灌注混凝土，并加 設(shè)預(yù)應(yīng)力粗鋼筋；該處公路橫梁為適應(yīng)鋼梁與混凝土板的銜接，腹板一側(cè) 灌注混凝土， 另一側(cè)設(shè)預(yù)正交異性板縱肋相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)。 五 、 主塔 主塔采用 C50 混凝土 ， 倒 Y 形 結(jié)構(gòu) ，承臺以上高度 米；上塔柱截面為 米（順橋向 ） 9 米（橫橋向），空心矩形截面，設(shè)三個錨室，壁厚 ～ 米，斜拉橋索鋼錨梁錨固。下塔柱為 米的空心矩形截面。 塔柱采用滑?；蚺滥Ｊ? 工。 XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 第 二 章 斜拉橋主桁模型 建立 第一節(jié) 建模思路 該橋為半漂浮體系，建模主要考慮索、 塔、主桁的關(guān)系， 采用 SAP90 程序 ， 把主桁結(jié)構(gòu)離散為桿系結(jié)構(gòu) ， 對每個節(jié)點依次編號 ，把每個桿件看作一個單元 。 考慮到桿件之間的連接是螺栓連接，結(jié)點整體性較好，故建模中桿件均按梁單元，單元連接按剛結(jié)。 第二節(jié) 建模過程 一、 節(jié)點編號 （一 ） 將主桁縱向定為 X 軸，主桁橫向定為 Y 軸，沿塔的方向為 Z 軸。 中 桁上弦從左到右為 X 軸正方向， 節(jié)點編號為 1－ 79，下弦為 80－ 158，邊桁 1 的上弦節(jié)點編號為 159－ 237，下弦為 238－ 316， 邊桁 2 的上弦節(jié)點編號為 317－ 395，下弦為 396－ 474。 其中 1 號 節(jié)點坐 標(biāo)為 0， 0， 0。 邊桁 1 的 Y 坐標(biāo)值為正，下弦 Z 坐 標(biāo)值為負(fù)。主桁總共有 939 個單元 。 （見圖 2—1） （ 二 ） 主塔編號： 將塔上的三 排索簡化為中間一排，將索孔作為節(jié)點進(jìn)行編號，左塔索孔編號為 475－ 490，左塔索孔編號為 555－ 570．將每根斜腿劃分為 30 個單元，左塔前斜腿編號為 493－ 523，左塔后斜腿編號為 524－ 554，右塔前斜腿編號為 573－ 603，右塔后斜腿編號為 604－ 634．其中 493 和 524 是同一節(jié)點的不同編號， 573和 604 也是同一節(jié)點的不同編號．主塔的 每根 橫梁 被劃分為 8 個單元，左塔橫梁為635－ 641，左 塔橫梁為 642－ 648．主塔總共有 164 個單元。 （ 三 ） 斜拉索編號：將每根斜拉索作為一個單元． 把主桁的節(jié)點號和索孔編號作為斜 拉索的節(jié)點號。 斜拉索總共有 192 個單元。 二、 節(jié)點自由度 （一）輔助墩支撐處的節(jié)點 80、 8 15 15 23 24 30 31 39 4046 474 只有 Y 方向 位移 約束， 其余位移分量均為自由。 （二）主塔底部的四個節(jié)點 52 55 60 634 被看為固定支座， 六個位移分量均為約束。 （三 ）處以上節(jié)點外，其余 節(jié)點六個位移分量均為自由。 三、 同位移約束 （一）節(jié)點 493 和 524 是左塔兩根斜腿交接處同一節(jié)點的不同編號， 被定義為同位移 約 束。 節(jié)點 573 和 604 是右塔兩根斜腿交接處同一節(jié)點的不同編號，也 被定義為同位XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 圖21 主桁結(jié)構(gòu)立體圖 XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 移約束。 （二）左塔橫梁與主桁下弦接觸的節(jié)點 635 和 25 638 和 10 641 和 41 645 和13 642 和 29 648 和 453 分別被定義為同位移約束 四、 桿件單元 （一 ） 該 模型 單元截面特性數(shù)共有 68 種。其中 1－ 21 為主桁上下弦、斜桿、豎桿的單元截面特性 標(biāo)識號 ， 22－ 25 為主桁 橫梁 的單元截面特性 標(biāo)識號 。 索孔處的單元按等截面計算， 截面特性標(biāo)識號為 26。 斜腿處的單元按變截面計算，且為線性 變化，截面特性標(biāo)識號為 27－ 58。 59－ 66 為 斜拉索的單元截面特性標(biāo)識號。 橫梁的單元截面特性簡化為兩種，靠近斜腿的單元截面特性標(biāo)識號為 68，中間的單元截面特性標(biāo)識號為 67。 截面形狀見 表 2—1。 （二 ） 斜拉索的單元截面特性只考慮彈性模量，不考慮扭轉(zhuǎn)模 量和慣性矩。 斜拉索為鋼絞線 有 214? 253? 283? 337? 379? 409? 421? 451? 7共 ８ 種， 面積 A 見數(shù)據(jù)文件， 彈性模 量 E=? 510 MPa， pkf =1470MPa。 主桁的材質(zhì)為 Q370qE, 彈性模 量 E=? 510 MPa, 扭轉(zhuǎn)模 量 G=? 510 MPa.。 主塔 采用 C50混凝土，彈性模 量 E=? 510 MPa, 扭轉(zhuǎn)模 量 G=? 510 ,混凝土的重度為 。 （三 ） 求截面特性數(shù)據(jù)： 主桁上下弦、斜桿、豎桿 、主桁橫梁、斜腿 的單元截面特性如面積、慣性矩用 CAD 求 得 ，具體數(shù)值 見表 2—1。 表 2—1 桿件截面特性 截面特性號 截面形狀 截面面積A(㎡ ) 扭轉(zhuǎn)慣量J（ 4m ） 慣性矩 33I ( 4m ) 慣性矩 22I ( 4m ) 1 2 3 4 5 6 7 8 XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 續(xù)上表 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 續(xù)上表 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 XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 續(xù)上表 58 59 60 61 62 63 64 65 66