【導(dǎo)讀】是由承壓的塔，受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體系。作是拉索代替支墩的多跨彈性支承連續(xù)梁。其可使梁體內(nèi)彎矩減小，降低建筑高。度，減輕了結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省了材料。斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成。斜拉橋是我國大跨徑橋梁最流行的橋型之一。目前為止建成或正在施工的。斜拉橋共有30余座，僅次于德國、日本，而居世界第三位。而大跨徑混凝土斜。拉橋的數(shù)量已居世界第一。安裝后，一次性整體張拉到位，無需進(jìn)行索力的二次調(diào)整。型，計(jì)算該橋在自重、汽車的作用效應(yīng)。

　　

【正文】 度影響力和永久荷載中的基礎(chǔ)變位影響力的一種或幾種產(chǎn)生的效應(yīng)。 主梁設(shè)計(jì)中考慮的主要荷載組合見表 42。 組合種類 組合內(nèi)容 組合工 恒載 +1. 4 汽車 (含沖擊力 ) 組合 III 恒載 +1. 3 汽車 (含沖擊力 ) 表 42主梁內(nèi)力效應(yīng)表 自重 (恒載 )作用 恒載內(nèi)力計(jì)算包括一期恒載 (箱梁及橫隔梁自重 )及二期恒載 (橋面鋪裝及防撞護(hù)攔 等橋面系 )作用下的內(nèi)力。 一期自重 主梁橋塔混凝土容重為 KN/m3，橫梁自重按集中荷載作用在桿件單元 的節(jié)點(diǎn)上。毛截面幾何特性計(jì)算是結(jié)構(gòu)內(nèi)力和撓度計(jì)算的前提。毛截面計(jì)算常用的方法有節(jié)線法、分塊面積法和 AutoCAD 的 Region/Mass Properties 功能等。以下是通過 AutoCAD 求得的各截面變化處的截面特性。 二期自重 二期自重是結(jié)構(gòu)體系完成之后，即中跨合龍形成三跨斜拉橋體系后所作用上 34 去的恒載，防水混凝土鋪裝和防撞護(hù)欄按均布荷載作用在桿件元上。 鋪裝層 +防撞欄桿 = * *23+**23+6=56KN/m 35 5 結(jié)構(gòu)整體建模分析計(jì)算 橋梁基本數(shù)據(jù) 橋梁的基本數(shù)據(jù)如下： 橋梁形式 三跨連續(xù)斜拉橋 橋梁跨經(jīng) 100 m + 228 m +100 m = 448 m 橋梁高度 主塔下部 : 15m，主塔上部 : 73m 表 51橋梁基本數(shù)據(jù) 圖 51為該橋的結(jié)構(gòu)計(jì)算離散圖，邊界條件為 :橋塔固定于承臺頂，主梁與塔間為固結(jié)，邊墩處均設(shè)縱向活動支座，結(jié)構(gòu)體系屬于剛構(gòu)體系。桿件之間的連接分為兩種 :主梁和橋塔本身各桿件之間為固結(jié)，斜拉索與主梁之間為剛性連接。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)梁段分為 1個(gè)單元，跨中梁單元及 求拉索截面尺寸時(shí)支反力最大處。每兩組斜拉索為一個(gè)單元，全橋共劃分 459個(gè)節(jié)點(diǎn)， 444個(gè)單元，其中主梁單元 80個(gè)，索單元 40個(gè)，索塔單元 332個(gè)。 圖 51橋梁結(jié)構(gòu)離散圖 圖 52全橋模型立體效果圖 36 圖 53橋梁模型邊界條件概覽 合理成橋狀態(tài)索力的計(jì)算方法簡介 在斜拉橋的設(shè)計(jì)時(shí)，一般對于幾合理成橋狀態(tài)的確定通?？梢圆豢紤]施工過程，只根據(jù)成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)形式來計(jì)算。斜拉索索力及邊界支承反力共同構(gòu)成了斜拉橋成橋受力狀態(tài)。斜拉橋?qū)儆谌嵝泽w系，隨著斜拉橋跨徑的不斷增大，索力對是主梁和主塔的受力的影 響也變得非常明顯，所以斜拉索索力成為全橋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 剛性支承連續(xù)梁法 其原理是把斜拉索的彈性豎向支承當(dāng)做剛性的豎向支承，按剛性支撐連續(xù)梁求出這些剛性支承的反力，然后根據(jù)斜拉索的角度，利用斜拉索索力的豎向分量與剛性支承反力相等的條件即可確定斜拉索索力。 剛性支撐連續(xù)梁法計(jì)算方便，力學(xué)模型清晰。由于在主塔附近常形成無索區(qū)，按剛性支撐連續(xù)梁法計(jì)算的索力常常很不合理，使得靠近主塔的第一對索力很大，第二對索力很小，甚至出現(xiàn)負(fù)值。當(dāng)主梁具有較大的縱坡時(shí)，該法計(jì)算結(jié)果不能使主梁內(nèi)力狀況真正接近剛性支承連續(xù)梁的內(nèi) 力值。另外，剛性支承連續(xù)梁法沒有考慮到塔的受力狀況，如果索力分布不好，就會在塔內(nèi)引起較大的彎矩。 基于未知荷載系數(shù)的初拉力計(jì)算 計(jì)算“未知荷載系數(shù)”適用于線性結(jié)構(gòu)體系，為了計(jì)算出最佳的索力，必須要輸入適當(dāng)?shù)目刂茥l件 : l 索力宜分布均勻，不宜有過大或過小的索力，也應(yīng)避免索力突變。 2 在成橋狀態(tài)下，主梁的恒載彎矩主要控制在可行域范圍內(nèi)，并且盡量分布均勻。 3。在恒載狀態(tài)下，主塔彎矩不宜過大，并要適當(dāng)考慮活載的影響。通常， 37 在活載作用下，塔往主跨的彎曲程度比邊跨大，因此，在恒載狀態(tài)下，塔宜向邊跨有一定的預(yù)偏。 4。邊跨橋臺支座的反力在恒載下要有足夠的壓力儲備，在活載下不出現(xiàn)負(fù)反力。 木文采用限制主梁節(jié)點(diǎn)的豎向位移和主塔縱向位移作為約束，限值分別為：主梁在恒載作用下豎向位移在 ~,塔頂縱向位移為 ~，并加以局部調(diào)整。 計(jì)算未知荷載系數(shù)，導(dǎo)出影響矩陣文件，并生成荷載組合。 未知荷載系數(shù)求解及影響矩陣如下表所示 : Constraint 單元 1 單元 11 單元 13 單元 15 Factor 上界 下界 Value 自重 二期恒載 拉索 A1 拉索 A2 拉索 A3 拉索 A4 拉索 A5 拉索 A6 拉索 A7 拉索 A8 拉索 A9 拉索 A10 拉索 A11 0 拉索 A12 拉索 A13 拉索 A14 0 拉索 A15 0 拉索 A16 0 拉索 A17 0 拉索 A18 0 拉索 A19 0 拉索 A20 0 拉索 j1 拉索 j2 38 拉索 j3 拉索 j4 拉索 j5 拉索 j6 0 拉索 j7 0 拉索 j8 0 拉索 j9 0 拉索 j10 0 拉索 j11 0 拉索 j12 0 拉索 j13 0 拉索 j14 0 拉索 j15 0 拉索 j16 0 拉索 j17 0 拉索 j18 0 拉索 j19 0 拉索 j20 0 Constraint 單元 17 單元 19 單元 20 單元 21 Factor Upper Bound Lower Bound Value 自重 二期恒載 拉索 A1 拉索 A2 拉索 A3 拉索 A4 拉索 A5 拉索 A6 拉索 A7 拉索 A8 拉索 A9 拉索 A10 拉索 A11 拉索 A12 拉索 A13 拉索 A14 39 拉索 A15 拉索 A16 拉索 A17 拉索 A18 拉索 A19 拉索 A20 拉索 j1 拉索 j2 拉索 j3 拉索 j4 拉索 j5 拉索 j6 拉索 j7 拉索 j8 拉索 j9 拉索 j10 拉索 j11 拉索 j12 拉索 j13 拉索 j14 拉索 j15 拉索 j16 拉索 j17 拉索 j18 拉索 j19 拉索 j20 Constraint 單元 31 單元 33 單元 35 單元 37 Factor Upper Bound Lower Bound Value 自重 二期恒載 拉索 A1 拉索 A2 拉索 A3 拉索 A4 拉索 A5 拉索 A6 40 該目標(biāo)成橋狀態(tài)下，全橋彎在恒載作用下位移、彎矩圖如下： 拉索 A7 拉索 A8 拉索 A9 拉索 A10 拉索 A11 拉索 A12 拉索 A13 拉索 A14 拉索 A15 拉索 A16 拉索 A17 拉索 A18 拉索 A19 拉索 A20 拉索 j1 拉索 j2 拉索 j3 拉索 j4 拉索 j5 拉索 j6 拉索 j7 拉索 j8 拉索 j9 拉索 j10 拉索 j11 拉索 j12 拉索 j13 拉索 j14 拉索 j15 拉索 j16 拉索 j17 拉索 j18 拉索 j19 拉索 j20 41 圖 54全橋荷載作用下彎矩圖 圖 55全橋荷載作用下變形圖 汽車荷載 (活載 )作用下各控制截面的內(nèi)力 1)計(jì)算原理 a計(jì)算各主梁的荷載橫向分布系數(shù)，按最不利荷載橫向分布系數(shù)確定相應(yīng)的 主梁并按平面桿系結(jié)構(gòu)計(jì)算繪制該主梁的縱橋向內(nèi)力影響線 。 b將荷 載乘以最不利橫向分布系數(shù)，沿橋梁縱向?qū)⒑奢d按最不利位置分別在 影響線正 (負(fù) )效應(yīng)加載，即可求得絕對值最大的正負(fù)活載內(nèi)力。 2)設(shè)計(jì)荷載 42 a設(shè)計(jì)荷載 高速公路車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 kQ = KN/m。集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Pk=360 KN。若計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Pk=360KNX 1. 2=432KN。 b橫向折減系數(shù) 本斜拉橋橫向布置設(shè)計(jì)車道數(shù)為 4，取橫向折減系數(shù) n =0. 65 0 d沖擊系數(shù) 車道荷載沖擊系數(shù) : 8020?? lu 式中 l—— 斜拉橋主跨徑 l? 20m， ?? ；當(dāng) 1f ? 150時(shí)， ?? e橫向分布系數(shù) ? —— 車道折減系數(shù)； ? —— 偏載系數(shù) ??? ..).1( nF ?? =（ 1+） *4*= 《公路斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范》對 荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算方法沒有明確規(guī)定，經(jīng)作者反復(fù)考慮比較，認(rèn)為用簡化的平面結(jié)構(gòu)計(jì)算部分斜拉橋的內(nèi)力時(shí)，采用考慮主梁抗扭剛度的剛性橫梁法來求荷載的橫向分布系數(shù)是合理的。這種方法適用于有可靠橫向聯(lián)結(jié)且橋的寬跨比小于 0. 5的窄橋。剛性橫梁法的計(jì)算原理可參照有關(guān)資料。 考慮本橋是雙索面部分斜拉橋，橫向剛度較大，斜拉索錨固在主梁的扭轉(zhuǎn)中心上，在計(jì)算斜拉索的內(nèi)力時(shí)，各偏心車輛荷載在扭轉(zhuǎn)中心所產(chǎn)生的豎向撓度與荷載作用在扭轉(zhuǎn)中心處是等效的，故不需計(jì)算橫向分布系數(shù)。 f橫向分布因子 ??? ..).1( nF ?? 式中： 1+? —— 沖擊系數(shù)； n—— 車道數(shù)； ? —— 車道折減系數(shù)； ? —— 偏載系數(shù) 43 6 預(yù)應(yīng)力鋼束估算及布置 鋼束估算 估算方法 預(yù)應(yīng)力混凝土截面配筋，是根據(jù)前面兩種極限狀態(tài)的組合結(jié)果，確定截面受力的性質(zhì)，分為軸拉、軸壓、上緣受拉偏壓、下緣受拉偏壓、上緣受拉偏拉、下緣受拉偏拉、上緣受拉受彎、下緣受拉受彎 8種受力類型，分別按照相應(yīng)的鋼筋估算公式進(jìn)行計(jì)算。估算結(jié)果為截面上緣配筋和截面下緣配筋，此為截面最小配筋，從而可以適當(dāng)增加。需要說明的是，之所以稱為鋼束“估算”，是因?yàn)橛?jì)算中使用的組合結(jié)果并不是橋梁的真實(shí)受力。確定鋼束需要知道各截面的計(jì)算內(nèi)力，而布置好鋼束前又不可能求得橋梁的真實(shí)受力狀態(tài)，故只能稱為“估算”。此時(shí)與 真實(shí)受力狀態(tài)的差異由以下四方面引起 :①未考慮預(yù)加力的作用 。②未考慮預(yù)加力對徐變、收縮的影響 。③未考慮 (鋼束 )孔道的影響 。④各鋼束的預(yù)應(yīng)力損失值只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)事先擬定。 計(jì)算理論 根據(jù)《預(yù)規(guī)》 (JTG D622021)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足彈性階段 (即使用階段 )的應(yīng)力要求和塑性階段 (即承載能力極限狀態(tài) )的正截面強(qiáng)度要求。 1)按承載能力極限計(jì)算時(shí)滿足正截面強(qiáng)度要求 預(yù)應(yīng)力梁到達(dá)受彎的極限狀態(tài)時(shí)，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達(dá)到混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，受拉區(qū)鋼筋達(dá)到抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度。截面的安全性是通過 截面抗彎安全系數(shù)來保證的。 a對于僅承受一個(gè)方向的彎矩的單筋截面梁，見圖 61，所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量按下式計(jì)算 : 圖 44 ? ? ,0N pdpcd fnAbxfN ?? pMM?? ， )2( xhbxfM ocdp ?? 解上兩式得：受壓區(qū)高度bfMhhx cd poo 22 ??? 預(yù)應(yīng)力筋數(shù))2( xhfAMnocdpp?? ??