【正文】 為了保證行車平順，要滿足最大縱坡限制要求，盡量減小梁端轉(zhuǎn)角。列車活載的沖擊系數(shù)要大一些， 控制桿件的內(nèi)力可能更大，還需要進一步檢算。 其中主跨跨中處的六個節(jié)間和主塔橫梁附近的兩個節(jié)間的桿件的軸力較為突出。 主跨跨中垂直撓度值最大， 本文主要利用 該值 對其進行剛度檢算。因此，疲勞驗算在鋼橋設(shè)計中是不可忽略的內(nèi)容，疲勞由應(yīng)力幅控制。 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 = 汽車活載作用下 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）的軸力 2N = kN 列車活載作用下 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)計通用規(guī)范》的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，采用基本組合。 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)計規(guī)范》 得 Q370qE 容許應(yīng)力值 ??? ＝ 220 MPa （二）計算沖擊系數(shù) １．汽 車活載沖擊系數(shù) 查《公路橋涵設(shè)計通用規(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 汽車活載沖擊系數(shù) 1? = ２．列車活載沖擊系數(shù) 按鐵路規(guī)范，沖擊系數(shù) 2? ＝ L?4028 ＝ 1824028? ＝ 其中 L 為影響線加載長度 （三 ） 內(nèi)力組合 １．軸力 按照《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，采用基本組合。 彎矩： M= mkN? (二 ) 用移動荷載法求支座上弦控制桿件（ 21 單元）在列車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)點號 圖 5—13 列車活載下 21 單元的影響線 （單位 kN 10－ 2） 使用換算荷載，在 2 號輔助墩和左塔（節(jié)點 88 和 102）之間，在主跨的左半跨部分（節(jié)點 102 和 118 之間），右塔和 3 號輔助墩（節(jié)點 138 和 150）之間，分別布滿均布 荷載。如圖 5—11 所示 在影響線的同號區(qū)內(nèi)加汽車活載，跨中上弦（節(jié)點 40） 處的縱坐標值最大，將集中力 kP 加到該節(jié)點處，在 2 號輔助墩和左主塔之間的右半跨（ 節(jié)點 16 和 21 之間） ， XX大學畢 業(yè)設(shè)計 (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)點號 圖 5—11 汽車活載下 117 單元的影響線 （單位 kN 10－ 2） 主跨跨中部分（ 節(jié)點 32 和 48 之間）， 右塔和 3 號輔助墩之間的左半跨（ 節(jié)點 59 和64 之間 ） 分別布滿均布荷載 kq ，計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、 求列車活載下的內(nèi)力 （一） 用移動荷載法求 跨中下弦控制桿件（ 117 單元）在列車活載作用下的影響線。 XX大學畢 業(yè)設(shè)計 (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， 把三片桁架簡化為中桁的一片 。把兩縱梁間的橋面板看成簡支跨，求縱 梁作用到橫梁上的集中力。 橫梁在縱梁處設(shè)置彈性支撐，剛度為 1K ， 2K ， 3K 。 具體數(shù)值見 表 4—3。 進行多次試算后，最后取恒載作用下的索力和活載作用下的索力的一半之和作為初張 力施加到模型的斜拉索上。 活載也按結(jié)點集中荷載考慮。 （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。 （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。 斜腿處的單元按變截面計算，且為線性 變化，截面特性標識號為 27－ 58。 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大學畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 圖21 主桁結(jié)構(gòu)立體圖 XX大學畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 移約束。 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。主桁總共有 939 個單元 。 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。下塔柱為 米的空心矩形截面。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。 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。 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。每線鐵路下設(shè)兩片縱梁，間距 2 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。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 、 鐵路正橋主要技術(shù)指標 （ 1）線路等級：客運專線， I 級； （ 2）正線數(shù)目：客運專線雙線及 I 級鐵路雙線； （ 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級鐵路速度標準，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” 。分建段長 1815 米。 火星這個 公鐵兩用 江山 大橋正橋全長 米，在 這個銀河 公路，鐵路合建；在 水星 公路，鐵路平行對抗布置且兩橋中心線相距 40 米，公路橋位于鐵 路橋上游。由 太陽 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。鐵路四線，其中下游兩側(cè)兩線為 I 級干線，上游兩線為客運專線；公路六車道，全寬為 27 米。 XX大學畢 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。 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。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。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。道碴槽板的分塊長度為節(jié)間長度約 14 米，每塊重量約 45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度螺栓 相連。上弦桿頂面和公路橫梁頂面為微膨脹混凝土現(xiàn)澆段。 塔柱采用滑?；蚺滥Ｊ? 工。 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。 （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。 （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。 （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。 59－ 66 為 斜拉索的單元截面特性標識號。 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。 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大學畢 業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 續(xù)上表 58 59 60 61 62 63