【正文】 的錨固方式大致上有以下五種型 式：散索鞍座 +錨固梁；錨 固 梁加錨固塊；支架或牛腿 ； 鋼管；節(jié)點板?？紤]到以下幾 個因素 ： 確保連接可靠 ； 能簡捷地把索力傳遞到全截面 ； 如在梁端張拉 ， 應具有足夠的 操作空間 ； 要有防銹蝕能力和避免拉索產(chǎn)生顫震應力腐蝕 ； 便于拉索的養(yǎng)護和更換等因 素 ， 拉索在錨固區(qū)的 錨固方式采用主梁頂板加錨固塊 ， 此種構造一般應用于雙索面拉索 在鋼梁處的錨固情況 其構造圖如下圖所示。 圖 構造圖 錨固構造位于主梁腹板一側(cè) ， 并與頂板 、 腹板固結在一起 。 拉索的水平分力由錨固 塊以軸壓力方式傳遞給頂板再擴散到主梁全截面 ， 垂直分力則由錨固塊傳遞給腹板 。 因 此，在錨固塊與腹板連接處需設置承托外，在腹板內(nèi)還需設置豎向預應力筋束加強 31 拉索的下料長度 拉索的下料長度是指拉索在設計溫度下無應力狀態(tài)的下料長度 。 下料長度的確定首 先應確定計算每根 拉索的長度基數(shù) L 0 ，再對只進行若干項修正，計算公式為： L= L 0 Δ L e +Δ L f +Δ L ML +Δ L MD +2L D +3d 其中 ， L 0 為每根拉索的長度基數(shù) ， Δ L e 為初拉力作用下的彈性伸長修正 ； Δ L f 為 初拉力作用下的拉索垂度修正； Δ L ML 為張拉端錨具位置修正； Δ L MD 為錨固端錨具位 置修正； L D 為錨固板厚度； 3d 為拉索兩端所需的鋼絲鐓頭長度，d 為鋼絲直徑。 計算 C20拉索 (型號為 LZM187)的下料長度 :鋼絲直徑 d=7mm,單位長度重量W=,設計應力б =,設計張力 T=3500kN,錨板厚度 L D = 則拉力作用下彈性伸長修正：Δ Le = L0 б /E = 拉索垂度修正： Δ Lf= W2 LX2/24T2= 由于本橋兩端采用張拉端錨具，故僅考慮張拉端錨具位置修正，根據(jù)錨具的構造特點 ,位置修正 : Δ LML為 ,由此可得 C20號拉索下料長度為： L= L0 – ΔL e +ΔL f +ΔL ML +ΔL MD +2LD +3d = 附屬構造物設計 橋梁附屬構造 物包括橋面鋪裝、伸縮縫、行車道護欄、照明燈柱、排水設施、防拋網(wǎng)、 支座、主梁懸臂施工過程中的縱、橫向的臨時約束等。本節(jié)主要對橋面鋪裝、伸縮縫及主 梁懸臂施工過程中的縱、橫向的臨時約束進行設計。 橋面鋪裝 32 為防止雨水等透過橋面鋪裝浸入橋面板及主梁，引起鋼筋和預應力鋼材的銹蝕，降低 結構的強度 ,主橋面采用 M30 瀝青混凝土，厚 10cm。在施工時，將混凝土橋面鋪裝層頂面 沖洗干凈，保證無油污等不利于混凝土之間粘接的雜物。 伸縮縫 根據(jù)計算伸縮縫的大小及伸縮縫的性能，本橋的伸縮縫選擇采用仿 毛勒式 SSFB240 伸 縮縫。伸縮量可根據(jù)主梁的橫向變形設定 ,經(jīng) BSAS 軟件的計算得到，主梁的橫向變形為 284mm，即伸縮量為 284mm。 三、主梁懸臂施工豎向、縱向臨時約束 在懸臂施工過程中，為保證梁體及整個結構的穩(wěn)定性（為不可變體系）和安全，防止 33 計算方法概述 整體靜力計算采用空間有限元分析，分析軟件采用 MIDAS CIVIL?？傮w結構根據(jù)結構形成過程進行施工階段計算，成橋分析根據(jù)荷載組合要求的內(nèi)容進行內(nèi)力、應力計算，通過對索力的調(diào)整使結構在施工 階段和使用階段的內(nèi)力、應力及剛度均符合規(guī)范要求 這里在計算分析斜拉橋，采用的一些基本假定如下：視斜拉橋為線性空間框架結構。斜拉索的自重垂度及受力后垂度發(fā)生變化時，對其變形計算的影響不予考慮，即視鋼索為一直線。塔的抗彎剛度取常值。在斜拉橋跨度不大的情況下，斜纜的非線性影響可以通過修正彈性模量的辦法加以考慮。彈性模量的取值按厄恩斯特（ Ernst）公式計算： ? ?2112CCEErL E? ?? 式中： r—— 拉索材料比重； L—— 斜纜水平投影長度；σ — — 斜鋼纜索中應力。 模型建立 橋模型的邊界條件為：橋塔固定于承臺頂，主梁與塔之間設豎向支座（半漂浮體系模型的需要），邊墩與輔助墩處設置縱向活動支座。 選擇分析手段和建立模型的主要目的是用結構的位移構件的內(nèi)力與變形應力狀態(tài)等方面的要求對橋梁的靜力荷載效應進行定量化的分析，然后根據(jù)計算就夠 34 修改、優(yōu)化結構的斷面與尺寸、調(diào)整斜拉索的索力以確定最終的出拉力。優(yōu)化預應力的布置 圖 斜拉橋整體布置 選用單箱四室鋼箱主梁，索塔采用 Q345 鋼筋 C50 混凝土索塔 加載需要的基本參數(shù) 靜力 計算中的橋梁永久作用包括結構自重的一期恒載；結構體系完成之后中跨合攏形成五跨斜拉橋系所做用上去的二期恒載；斜拉索自重；混凝土收縮徐變作用和體系溫度差產(chǎn)生的荷載；可變作用主要是車輛荷載、人群荷載等。 35 永久作用 基本參數(shù) 永久作用包括結構物自重橋面鋪裝以及附屬設備的總量基礎變位和長期作用于結構上的人工預應力以及混凝土收縮徐變做作用。結構重力標準值按照常用裁量的重度計算 (《公路橋涵設計通用規(guī)范》 條 )。 對于公路橋梁結構物的自重往往占全部設計荷載的很大部分，根據(jù)以往成橋的資料當跨徑為 20~150m 時結構自重約占 30%~60%以上，跨徑越大所占的比例越大。 橋塔的 50 號混凝土容重按照 26 3mkN 計算。橫梁自重按照集中力作用在桿件元上，橫隔梁重力計算難點在于體積的確定，橫隔梁與橋面板、縱向肋的交接處都有加厚的設計。 橋面 30cm防水混凝土鋪裝容重按照 90 3mkN 計算。人行道欄桿、中央分隔帶按照均布荷載作用在桿件上。 二期恒荷載中橋面鋪裝： 1q = (+2+) ? 2? ? 90=護欄 (包括人行道欄桿 )： 2q =(護欄 )+? 2= kN/m 中央分隔帶： 3q =? ? 25=合計： q=+?2+= kN/m 斜拉索容重：按照 79 3mkN 偏于安全的計算。 混凝土收縮徐變的相對濕度取 55%。 橋塔的不均勻沉降為 體系溫度按照體系溫差 15C? ，斜拉索與主梁橋塔的溫差取 15C? ，日照溫差按照橋面板升溫 C5o 計算。 36 橋面板的有效分布寬度 板的有效分布寬度即為半的有效工作寬度，二者概念是一致的。應用這個概念可以將設計工作進一步簡化。板的有效分布寬度實質(zhì)上是指剪力滯效應的反映，剪力滯在寬翼緣 T 梁或箱梁中存在著。剪力滯是指應力在截面上的不均勻分布，腹板的應力最大，向板中或懸臂端逐漸減小的現(xiàn)象，相反的現(xiàn)象稱之為負剪力滯，對于此橋這種肋板式實心梁在自重及活載的影響下要考慮剪力滯的影響。 對于連續(xù)梁，各中間跨正彎矩區(qū)取該跨計算跨 徑的 倍；邊跨正彎矩區(qū)域取該跨計算跨徑的 倍；通過中支點負彎矩區(qū)取該支點相鄰兩跨計算跨徑之和的 倍；相鄰兩梁的腹板軸線間的距離。 b+2c+12 ?ih ，其 中 b 為梁的腹板寬度，c 為承托的長度即加腋寬度， ?ih 表示不計承托的翼緣厚度。 T 梁的單邊緣的計算寬度要算到承托外 6 倍板厚，計算超靜定力時， T 梁的翼緣計算寬度取全寬。 可變作用基本參數(shù) 可變作用為在設計使用期內(nèi)其作用位置和大小、方向隨時間變化并且變 化與平均值相比是不可忽略的作用。本橋為跨越鐵路線路的城市公路橋梁，可變作用不考慮流水壓力與冰壓力。要考慮的有汽車荷載和人群荷載，對于汽車荷載應計及其沖擊力。 此外可變作用還包含溫度 (均勻溫度與梯度溫度 )的作用，風荷載等。 車道與車輛荷載 車載的加載方式遵照最新的《公路橋涵設計通用規(guī)范》中的 條公路 — I級的加載方式 37 公路 — I 級車道荷載的標準值 kq =；集中荷載標準值根據(jù)本橋的跨徑(256m) kP =360kN。計算剪力效應時上述的集中荷載 kP 要乘以 的系數(shù)。 車道荷載的均布荷載標準值應滿布與式結構產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上；集中荷載標準值之作用于相應影響線中的一個最大影響線的峰值處。 圖 車輛荷載作用面圖 車輛的荷載主要技術參數(shù) 表 車輛的荷載主要技術參數(shù) 項目 技術指標/kN 項目 技術指標 /m 車輛重力標準值 550 輪距 前軸重力標準值 30 前輪著地寬度及長度 ? 中軸重力標準值 2? 120 中后輪著地寬度及長度 ? 后軸重力標準值 2? 140 車輛外形尺寸 15? 軸距 3++7+ 車輛荷載技術指標 多車道橋梁上的汽車荷載要考慮多車道折減。當橋涵設計車道數(shù)大于 2 時。有汽車荷載產(chǎn)生的效應規(guī)定的多車道折減系數(shù)進行折減。本斜拉橋設計車道數(shù)目 38 為 4 車道，橫向折減系數(shù)取值 。橋梁計算跨徑大于 150m時應按照規(guī)定的縱向折減系數(shù)進行折減。本橋最大計算跨徑 0L =160m在縱向折減系數(shù)取值為 。 圖 （ a） 車輛荷載作用下位移圖 圖 （ b） 車輛荷載作用下應力圖 斜拉橋的結構分析根據(jù)其跨度的大小采用不同的理論。對于特大跨徑的斜拉橋為為消除斜拉索的垂度影響及大變位引起的非線性因素影響，必須采用有限變形的理論。對于小跨徑的斜拉橋，采用小變形理論也可獲得滿意的結果。 39 結構靜 力分析與尺寸校核 斜拉橋的內(nèi)力分析及變形分析包括主梁，橋塔，斜拉索，所承受的荷載包括一期恒載、二期恒載、活載、溫度變化、支座沉降、預應力、斜拉索拉力、混凝土收縮徐變荷載等。 本橋內(nèi)力計算的基本原則是 (1)跨徑較小采用小變形理論按照一般的平面桿系計算內(nèi)力，不考慮非線性影響。 (2)拉索一次張拉到設計值。 (3)索塔在承臺處固結，上部結構內(nèi)力分析過程中不考樁基礎的影響。 (4)根據(jù)結構的對稱性，取一半的結構進行計算。 (5)主梁按部分預應力 A 類構件設計計算。 (6)斜拉索的安全系數(shù)按不小于 考慮。 索力確定與調(diào)整方案 對于混凝土橋梁恒載內(nèi)力占總內(nèi)力的比值相當大 [12]，就本橋而言，恒載內(nèi)力與活載內(nèi)力相比，活載僅占恒載內(nèi)力的 12%左右，因此斜拉索的初始張拉力的計算應該以恒載為主，兼顧活載。 本橋梁在索力調(diào)整和優(yōu)化過程中主要考慮恒載作用，后期通過加載各項可變作用來進一步校核索力，這時根據(jù)恒載所確定的索力可能還不夠合理，可能需要優(yōu)化。 40 索力優(yōu)化概念與控制因素 索力優(yōu)化即在斜拉橋的結構體系被確定后，尋找一組斜拉索力，使結構在確定荷載作用下，某種反映受力性能的目標達到最優(yōu)。索 梁組成的一次超靜定體系，贅余力用拉索的張力 N 表示。 梁的彎矩為 ? ? ?????? ???? 21x0 x 2Nxlxq21M 2 按照變形協(xié)調(diào)條件計算贅余力，可得EAhEIl EIl ?? 48 384q5N 34 取3lEI=1， hEA =192，上式變成： N= 84ql ，相應的梁彎矩圖為 ()所示，這一狀態(tài)對應的斜拉橋一次落架時的恒載內(nèi)力狀態(tài)。為了優(yōu)化主梁的受力，可以根據(jù)需要擬定的 一個目標函數(shù)，現(xiàn)以梁上的彎矩平方和為目標函數(shù) ? ??? 20 22 l dxxMf 將梁的彎矩表達式代入目標函數(shù)中是目標函數(shù) f 最小贅余力為： N= 85ql 這一狀況相當于優(yōu)化后的斜拉橋恒載狀態(tài)。這時的內(nèi)力狀態(tài)是通過索的張拉來實現(xiàn)的。相應的索力不能使結構滿足變形協(xié)調(diào)。正是索的張拉力改善了梁的受力狀況。 拉索的調(diào)整目的一是為了結構的線形變?yōu)樘幱谧罴训臓顟B(tài)；二是為了使結 構的內(nèi)力處于最佳狀態(tài)；三是為了使索力達到設計索力。因此斜拉橋索力的控制因素主要有結構位移；結構內(nèi)力；拉索索力 [15]。 41 位移內(nèi)力雙控調(diào)索是指通過索力的調(diào)整，改變結構的位移和內(nèi)力，使得結構的線形達到所期望的狀態(tài)同時使得結構的內(nèi)力被控制在允許的范圍內(nèi)。 斜拉索預施初拉力計算 對于大跨度橋梁，恒載內(nèi)力占總內(nèi)力的比值相當大，就本橋而言恒載與活載性比活載進展恒載內(nèi)力的 12%左右。因此斜拉索的初張力的計算以恒載為主，兼顧活載。斜拉橋是一個多次超靜定的結構，可以看作是一個多支點的彈性支撐連續(xù)結構，將斜拉索作為彈 性支撐。斜拉索的張力是在各階段中建立起來的，通過對拉索施加預應力可以調(diào)整恒載內(nèi)力，使整個結構的受力跟家合理，即使結構在恒載和活載作用下的內(nèi)力為最小，同時在無活載作用下時恒載內(nèi)力也處在合理的受力狀態(tài)。 斜拉橋可以通過二次調(diào)索來進行內(nèi)力調(diào)整使結構處于最優(yōu)的受力狀態(tài)，但是隨著跨徑增大拉索根數(shù)的增加使得調(diào)索復雜并且工期長，可操作性差?，F(xiàn)在多采用一次張拉法。即事先根據(jù)結構的最有內(nèi)力狀態(tài)，計算出斜拉索的初始張力，在斜拉橋安裝時一次將索張拉到位 [