【正文】 性能評(píng)價(jià) 一 、 恒載內(nèi)力 該斜拉橋主桁在自重和恒載作用下， 作用到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的集中力大小相差不大，計(jì)算 后可看到桿件內(nèi)力相差很明顯。將恒載作用下的索力與活載作用下的索力的一半 之和作為初索力施加到斜拉索上，檢算后跨中最大撓度可以滿(mǎn)足要求。 三、結(jié)構(gòu)剛度 鐵路斜拉橋或公鐵兩用斜拉橋的設(shè)計(jì)往往由剛度控制。 一 、 中桁上弦 控制節(jié)點(diǎn)（ 40） 的垂直撓度值 １．由 計(jì)算 可知： 在恒載和初索力的作用下 上弦控制節(jié)點(diǎn)（ 40） 的垂直 向下 撓 度值 1y? ＝ . ２ ．由 計(jì)算 可知： 在汽車(chē)活載作用下 上弦控制節(jié)點(diǎn)（ 40） 的垂直向下?lián)隙戎?2y? ＝ ３ ．由 計(jì)算 可知： 在列車(chē)活載作用下 上弦控制節(jié)點(diǎn)（ 40） 的垂直向下?lián)隙戎?3y? ＝ ４． 中桁上弦 控制節(jié)點(diǎn)（ 40） 的垂直撓度值： y? ＝ 1y? ＋ 2y? ＋ 3y? ＝ m 二 、 中桁下弦 控制節(jié)點(diǎn)（ 119） 的垂直撓度值 １．由 計(jì)算 可知： 在恒載和初索力的作用下 下弦控制節(jié)點(diǎn)（ 119） 的垂直向下?lián)隙戎?1y? ＝ . ２． 由 計(jì)算 可知： 在汽車(chē)活載作用下 下弦控制節(jié)點(diǎn)（ 119） 的垂直向下?lián)隙戎?2y? ＝ ３． 由 計(jì)算 可知： 在列車(chē)活載作用下 下弦控制節(jié)點(diǎn)（ 119） 的垂直向下?lián)隙戎?3y? ＝ ４． 中桁 下弦控制節(jié)點(diǎn)（ 119） 的垂直撓度值： y? ＝ 1y? ＋ 2y? ＋ 3y? ＝ 三 、剛度檢算 《斜拉橋橋設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：鋼主梁斜拉橋 400Lf ? 其中 f 為主梁豎向變形， L 為中跨跨徑。 恒載和加初索力作用 下 支座上弦控制桿件（ 21 單元）的彎矩 1M = mkN? 汽車(chē)活載作用下支座上弦控制桿件（ 21 單元）的彎矩 2M = mkN? 列車(chē)活載作用下支座上弦控制桿件（ 21 單元）的彎矩 3M = mkN? udS0? = )( 2211110 KKG SSN ???? ?? = [ + + ] = mkN? ３．拉彎組合 2 1 6 . 2 5 20 . 8 71 5 0 5 4 6 9 83 4 8 9 7 9 9 . 4 1 1m a x ??????? yIMAN?MPa ? ??? ＝ 220 MPa 所以 支座處 下跨中下弦控制桿件（ 117 單元） 內(nèi)力滿(mǎn)足要求。把節(jié)點(diǎn)之間的曲線用三角形代替。 求出跨中下弦和支座 上弦的影響線， 直接在 上弦影響線的同號(hào)區(qū)內(nèi) 加汽車(chē)活載，求汽車(chē)活載下的內(nèi)力 ， 在下弦影響線的同號(hào)區(qū)內(nèi) 加列車(chē)活載，求列車(chē)活載下的內(nèi)力。 四、 用移動(dòng)荷載法求影響線 見(jiàn) 圖 5—2，圖 5—3，圖 5—4。 第二節(jié) 拉索初張力確定 一、 恒載索力 見(jiàn) 下 表 4—1。 表 2—1 桿件截面特性 截面特性號(hào) 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(jì) (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(jì) (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(jì) (論文 ) 12 續(xù)上表 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 , 68 （四 ） 定義三軸：主桁上下弦、斜桿、豎桿、主桁橫梁的 2 軸平行于整體坐標(biāo) Y軸， 3 軸平行于整體坐標(biāo) Z 軸 ，斜桿的 3 軸平行于整體坐標(biāo) Z 軸；主塔的索孔單元的3 軸平行于整體坐標(biāo) Z 軸，斜腿部分單元和橫梁?jiǎn)卧?3 軸均平行于整體坐標(biāo) X 軸 ；中桁的索單元 3 軸平行于整體坐標(biāo) Y 軸，邊桁 １ 的 索單元 用節(jié)點(diǎn) 475， 180 定義向量nV ，邊桁１的索單元用節(jié)點(diǎn) 475， 338 定義向量 nV 。 59－ 66 為 斜拉索的單元截面特性標(biāo)識(shí)號(hào)。 （二）主塔底部的四個(gè)節(jié)點(diǎn) 52 55 60 634 被看為固定支座， 六個(gè)位移分量均為約束。 中 桁上弦從左到右為 X 軸正方向， 節(jié)點(diǎn)編號(hào)為 1－ 79，下弦為 80－ 158，邊桁 1 的上弦節(jié)點(diǎn)編號(hào)為 159－ 237，下弦為 238－ 316， 邊桁 2 的上弦節(jié)點(diǎn)編號(hào)為 317－ 395，下弦為 396－ 474。上弦桿頂面和公路橫梁頂面為微膨脹混凝土現(xiàn)澆段。道碴槽板的分塊長(zhǎng)度為節(jié)間長(zhǎng)度約 14 米，每塊重量約 45噸。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。 XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) (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(jì)為 98+196+504+196+98m 雙塔三索面斜拉橋，上層為 6 車(chē)道公路，下層為 4 線鐵路。由 太陽(yáng) 按岸向 土星 岸跨孔布置 4 孔 米箱梁 +（ +2 80+）米連續(xù)梁 +62 孔 米箱梁 +（ 98+196+504+196+98）米鋼桁斜拉橋 +15 孔 米箱梁。分建段長(zhǎng) 1815 米。在斜拉橋 98m 錨跨及相鄰邊跨 5 個(gè)節(jié)間（ 70m）段，上弦桿頂面與混凝土橋面板通過(guò)剪力釘相結(jié)合，其余與正交異性鋼橋面板結(jié)合為一 體。每線鐵路下設(shè)兩片縱梁，間距 2 米。 為保證 焊接質(zhì)量并減少每個(gè)拼縫 40 個(gè)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(zhǎng) 14米， 單塊重量約 65 噸。下塔柱為 米的空心矩形截面。主桁總共有 939 個(gè)單元 。 節(jié)點(diǎn) 573 和 604 是右塔兩根斜腿交接處同一節(jié)點(diǎn)的不同編號(hào)，也 被定義為同位XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 圖21 主桁結(jié)構(gòu)立體圖 XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 移約束。 （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。 活載也按結(jié)點(diǎn)集中荷載考慮。 具體數(shù)值見(jiàn) 表 4—3。把兩縱梁間的橋面板看成簡(jiǎn)支跨，求縱 梁作用到橫梁上的集中力。如圖 5—11 所示 在影響線的同號(hào)區(qū)內(nèi)加汽車(chē)活載，跨中上弦（節(jié)點(diǎn) 40） 處的縱坐標(biāo)值最大，將集中力 kP 加到該節(jié)點(diǎn)處，在 2 號(hào)輔助墩和左主塔之間的右半跨（ 節(jié)點(diǎn) 16 和 21 之間） ， XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 32 2502550751001251501752001 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77節(jié)點(diǎn)號(hào) 圖 5—11 汽車(chē)活載下 117 單元的影響線 （單位 kN 10－ 2） 主跨跨中部分（ 節(jié)點(diǎn) 32 和 48 之間）， 右塔和 3 號(hào)輔助墩之間的左半跨（ 節(jié)點(diǎn) 59 和64 之間 ） 分別布滿(mǎn)均布荷載 kq ，計(jì)算求得跨中處下弦控制桿件（ 117 單元）的 內(nèi) 力 ： 軸力： N= 彎矩： M= mkN? 三、 求列車(chē)活載下的內(nèi)力 （一） 用移動(dòng)荷載法求 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）在列車(chē)活載作用下的影響線。 一 、 上弦桿件檢算 （一） 支座處 21 單元 截面面積 A＝ ㎡ 慣性矩 33I ＝ 4m 查《鐵路鋼橋設(shè)計(jì)規(guī)范》 得 Q370qE 容許應(yīng)力值 ??? ＝ 220 MPa （二）計(jì)算沖擊系數(shù) １．汽 車(chē)活載沖擊系數(shù) 查《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》得： 有輔助墩的斜拉橋的豎向彎曲基頻 f = l150 l －主跨跨徑 (m) f =504150 = z? ﹤ z? 所以 汽車(chē)活載沖擊系數(shù) 1? = ２．列車(chē)活載沖擊系數(shù) 按鐵路規(guī)范，沖擊系數(shù) 2? ＝ L?4028 ＝ 1824028? ＝ 其中 L 為影響線加載長(zhǎng)度 （三 ） 內(nèi)力組合 １．軸力 按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，采用基本組合。因此，疲勞驗(yàn)算在鋼橋設(shè)計(jì)中是不可忽略的內(nèi)容，疲勞由應(yīng)力幅控制。 其中主跨跨中處的六個(gè)節(jié)間和主塔橫梁附近的兩個(gè)節(jié)間的桿件的軸力較為突出。為了保證行車(chē)平順，要滿(mǎn)足最大縱坡限制要求，盡量減小梁端轉(zhuǎn)角。列車(chē)活載的沖擊系數(shù)要大一些， 控制桿件的內(nèi)力可能更大，還需要進(jìn)一步檢算。 主跨跨中垂直撓度值最大， 本文主要利用 該值 對(duì)其進(jìn)行剛度檢算。 恒載和 加初索 力作用 下 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）的軸力 1N = 汽車(chē)活載作用下 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）的軸力 2N = kN 列車(chē)活載作用下 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）的軸 力 3N = kN udS0? = )( 2211110 KKG SSN ???? ?? = ( + + ) = kN ２．彎矩 按照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，采用基本組合。 彎矩： M= mkN? (二 ) 用移動(dòng)荷載法求支座上弦控制桿件（ 21 單元）在列車(chē)活載作用下的影響線， 如圖 5—13 所示： 105051015202530354045505581 86 91 96 101 106 111 116 121 126 131 136 141 146 151 156節(jié)點(diǎn)號(hào) 圖 5—13 列車(chē)活載下 21 單元的影響線 （單位 kN 10－ 2） 使用換算荷載，在 2 號(hào)輔助墩和左塔（節(jié)點(diǎn) 88 和 102）之間，在主跨的左半跨部分（節(jié)點(diǎn) 102 和 118 之間），右塔和 3 號(hào)輔助墩（節(jié)點(diǎn) 138 和 150）之間，分別布滿(mǎn)均布 荷載。 XX大學(xué)畢 業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 第四節(jié) 活載內(nèi)力分析 一、 分析思路 考慮索、塔、中桁的關(guān)系， .建立中桁模型， 把三片桁架簡(jiǎn)化為中桁的一片 。 橫梁在縱梁處設(shè)置彈性支撐，剛度為 1K ， 2K ， 3K 。 進(jìn)行多次試算后，最后取恒載作用下的索力和活載作用下的索