【導(dǎo)讀】邊索因溫度及荷載作用下引起主索跨中撓度的計(jì)算…………………本課題為小跨度吊橋設(shè)計(jì)。懸索橋是指以主纜受拉為主要承重構(gòu)件的橋梁結(jié)構(gòu)。及以上時(shí)，總是首選懸索橋這一經(jīng)典橋型。其原因是以高強(qiáng)鋼絲作為主要承拉結(jié)構(gòu)的懸索橋具有。施工安全快捷等優(yōu)勢(shì)而倍受推崇。我國(guó)是懸索橋的發(fā)源地，古代懸索橋的修建比歐洲早1000多年?，F(xiàn)代懸索橋以高速公路為契機(jī)，揭開(kāi)了新的歷史篇章。灣大橋，西陵長(zhǎng)江大橋，廣東虎門(mén)大橋，江陰長(zhǎng)江大橋，香港青馬大橋等一系列懸索橋。達(dá)國(guó)家和日本在大跨懸索橋的建設(shè)上更是世界領(lǐng)先。懸索橋主要由橋面系、主索、抗風(fēng)索、橋塔、吊桿、錨碇等部分組成。大跨度懸索橋都有加。勁梁，考慮到本橋跨度相對(duì)較小，不設(shè)加勁梁。本設(shè)計(jì)主要工作就是在此基礎(chǔ)上熟悉懸索橋的一。常常要反復(fù)進(jìn)行橋梁方案比選、論證、修正和結(jié)構(gòu)受力分。析試算及工程造價(jià)的費(fèi)用估算、概算和預(yù)算。由于設(shè)計(jì)時(shí)間緊迫和本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免會(huì)。有考慮不到之處和錯(cuò)誤。

　　

【正文】 基本 假定 ，塔腳當(dāng)作嵌固考慮，橋塔分別按縱向 (順橋方向 )及橫向 (垂直橋軸方向 )兩種情況計(jì)算應(yīng)力 只 計(jì)算橫向引起的應(yīng)力 ，因控制橋塔設(shè)計(jì) 的外力主要是垂直力，而溫度降低時(shí)產(chǎn)生的垂直力最大。 。按 照溫度降低 C15? 考慮。 5． 不計(jì)地震力 塔拄 承受的荷載計(jì)算 帽梁： ? ?31)()(???????????????v 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 ???G 每個(gè)柱 ?G 上柱 32 m6 7 ?????v 6 66 7 ???G 每個(gè)柱 ??G 橫梁 33 ????v 7 ???G 每個(gè)柱 3 ??G 下柱 34 m4 9 ?????v 6 24 9 ???G 每 個(gè)柱 ??G 基礎(chǔ) 35 ????v 2 2 ???G 邊跨支反力估計(jì) 200kN 每根塔柱 重力式橋墩 (以南岸橋墩計(jì)算為例 )表 28 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 表 28 塔柱承受的垂直力及水平力匯總表 項(xiàng)目 活載靠近塔柱 ? ?BAKN 水平力 垂直力 垂直力合計(jì) 鋼索傳來(lái)的力 恒 載 570 汽車(chē)活載 人行活載 87 溫度 索鞍重力 30 30 塔頂力的總合 Ⅰ Ⅰ 斷面 帽梁 上柱 橫梁 下柱 汽車(chē)荷載 50 50 人群 風(fēng)力 合計(jì) Ⅱ Ⅱ斷面 墩身 合計(jì) 輥軸滾動(dòng)產(chǎn)生的摩阻力按下式計(jì)算 01NrF? 式中： 0N —— 塔頂處垂直力 r —— 輥軸半徑 mm95?r 對(duì)塔未計(jì)入溫度影響 ?N 計(jì)入溫度影響 ?N 得 ??溫H ??H 橋塔內(nèi)力計(jì)算 橋塔分別按順橋方向 (縱向 )及垂直橋面軸方向 (橫向 )二種情況進(jìn) 行計(jì)算 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 橋塔縱向內(nèi)力計(jì)算 不計(jì) 地震 荷載的內(nèi)力計(jì)算 橋塔的縱向作用力為主索，錨索傳來(lái)的垂直力及索鞍輥軸與支座的水平摩擦力。不考慮塔柱平面的扭曲作用及剪力引起的應(yīng)力，塔柱彎曲應(yīng)力由下式計(jì)算 xWcNyNxHAN 000 ????? 式中： 0N —— 分別為作用塔頂?shù)目v向水平力和豎向力 y—— 塔柱頂?shù)乃轿灰屏? c—— 索鞍位移量 橋塔各斷面的變位計(jì)算 由輥軸滾動(dòng)摩擦力 ?溫H ?H 塔頂與計(jì)算斷面間的位移以塔頂 為 原點(diǎn) xy 值可采用近似公式計(jì)算 (即將 lxyy 2sin0 ?? 用級(jí)數(shù)展開(kāi) ) ???????? ???????????????300 2123 hxhxyyy x ? 式中： h—— 塔柱高度 x—— 塔頂?shù)接?jì) 算斷面距離 0y —— 塔頂水平位移 橋塔 ??IIx 塔頂水平位移采用材料力學(xué)的方法計(jì)算 EIlHy 3 300 ? ?l 3 ????I 4??E 7 30 ???? ??y 表 29 應(yīng)力計(jì)算表 塔頂作用力 ? ?kN0N 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 43 續(xù)表 29 ? ?kN0H 計(jì)算斷面至塔頂 0H 作用點(diǎn)距離 ? ?mx ?? 0yyi 計(jì)算斷面垂直力 (kN) 索鞍輥軸位移量 ? ? ? ?mkN1 0 ?? xHM 邊跨自重反力 (kN) 200 支點(diǎn)到斷面中心距 e(m) ? ? ? ?mkN2 ?? ReM 邊 主橋活載反力 ? ?kNR 主橋支座偏心 ? ? eRM ?? 主主3 ? ?mkN? 橋制動(dòng)力 (kN) 150 制動(dòng)力距計(jì)算斷面距離 d(m) ? ? ? ?mkN4 ??? dTM 制 邊跨支座摩擦力 f(kN) 105 F距各斷面距離 e (m) ? ? ? ?mkN5 ?? efM f 塔頂荷載偏心 ? ?m1 cy ? ? ? ? ?cyNM ?? 106 偏 彎距組合 Ⅰ① +② +③ +④ +⑥ 彎距組合Ⅱ① +② +③ +④ +⑤ +⑥ 斷面積 ? ?2m 正應(yīng)力 ? ?MPaAN?? 截面抵抗距 ? ?2x mW 摩應(yīng)力 ? ?MPaWM?? 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 44 續(xù)表 29 彎應(yīng)力 ? ?MPaWM??? ? ?? ?MPa1max? ? ?? ?MPamax ?? ? ?? ?MPa1min? ? ?? ?MPamin ?? 橋塔橫向內(nèi)力計(jì)算 系數(shù)計(jì)算 (1)帽梁 (橫梁 )ab 的截面特征計(jì)算 (圖 212) 圖 212 ab梁截面 ? ? ? ? ? ? s????????? 1s = ? ? ? ? 7323ba ???????????I ? (2)cd 梁截面 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 43dc ????I 圖 213 cd梁截面 主力計(jì)算 (1)橫梁重力計(jì)算 上橫梁 ab 重力 ??????? ??????g kN/? 下橫梁 cd 重 力 ? ? k N / ?????g ansys 計(jì)算結(jié)果如下： PRINT FORC ELEMENT SOLUTION PER ELEMENT ***** POST1 ELEMENT NODE TOTAL FORCE LISTING ***** LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1 TIME= LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING X,Y,Z FORCES ARE IN GLOBAL COORDINATES ELEM= 1 FX FY MZ 1 2 150 100 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 46 ELEM= 2 FX FY MZ 2 3 ELEM= 3 FX FY MZ 6 5 ELEM= 4 FX FY MZ 5 4 ELEM= 5 FX FY MZ 3 4 ELEM= 6 FX FY MZ 2 5 (2)風(fēng)荷載作用下橋塔桿件內(nèi)力計(jì)算 錨索外露高 度 7m 錨索長(zhǎng)度 ?l 則 ???l 錨索縱斷面高度為 (風(fēng)力 kN/ ?W ) 1 ????P 主索風(fēng)壓力自上部結(jié)構(gòu)計(jì)算約得 ??????P 橋塔本身承受的風(fēng)力 為簡(jiǎn)化計(jì)算：假定風(fēng)力分別作用在 帽 梁和橫梁承受本身風(fēng)力及 柱風(fēng)力的一半，橫梁承受上下柱風(fēng)力一半和來(lái)自橋上的風(fēng) 力。 帽 梁本身風(fēng)力 ??????? ??????錨P 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 47 ?????? 錨PP 橫梁承受風(fēng)力 主橋面及人行道迎風(fēng)面高 ?????h 迎風(fēng)面積 21 ???W 邊跨 ???W ? ? ? ?? ? ?????????P ?P (3)風(fēng)力作用時(shí)的內(nèi)力 將作用于塔頂風(fēng)力移至 帽 梁 ab 節(jié)點(diǎn)處，并附加一力偶 0M 風(fēng)力 (主索及錨索承受的風(fēng)力距 帽 梁形心 ) cm614813 ???h 則 ?????M ???P ansys 計(jì)算結(jié)果如下： PRINT FORC ELEMENT SOLUTION PER ELEMENT ***** POST1 ELEMENT NODE TOTAL FORCE LISTING ***** LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING X,Y,Z FORCES ARE IN GLOBAL COORDINATES ELEM= 1 FX FY MZ 1 2 ELEM= 2 FX FY MZ 2 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 48 3 ELEM= 3 FX FY MZ 6 5 ELEM= 4 FX FY MZ 5 4 ELEM= 5 FX FY MZ 3 4 ELEM= 6 FX FY MZ 2 5 (4)溫度降低及混凝土收縮引起的橋塔桿件內(nèi)力的計(jì)算 最高溫度 042 最低溫度 020? 合攏溫度 020? 溫度變化 C0222042 ?? 混凝土收縮按相當(dāng)于降溫 C015? 考慮，其計(jì)算溫度CT H 0371522 ????? 中橫梁對(duì)塔柱腳相對(duì)變位為 ?? ， ?l cdH21 lT??? ? ?cm1 0 9 1 cm5 9 0370 0 0 0 0?????? C 將中橫梁兩端固定時(shí)，由于相對(duì)位移產(chǎn)生的固端彎距 ecdffdecce6 lEKMMMM ?????