【正文】 結(jié)構(gòu)體系上基本可行后，開始進行結(jié)構(gòu)的詳細分析。 各階段頂推量和千斤頂作用力 階段 控制值 鞍座頂推1鞍座頂推2鞍座頂推3頂推量千斤頂90結(jié)束語睿江大橋設(shè)計以具體地形圖為依據(jù)，從橋梁安全、適用、經(jīng)濟、美觀和有利于環(huán)保五大原則進行設(shè)計，對提出的三個比選方案進行了分析對比，其實拱橋是古典優(yōu)雅的，和環(huán)境十分協(xié)調(diào)；但最終獨塔單跨巖孔錨懸索橋以其新穎的結(jié)構(gòu)，明確的受力，美觀的造型，簡潔的線條引起了我的關(guān)注，由于造型奇特，尤其是力學(xué)結(jié)構(gòu)上比較新穎受力明確，散發(fā)出一種生機勃勃的朝氣，十分有活力。故各個階段均滿足要求，而且三個最大拉應(yīng)力峰值各階段都比較接近，因此鞍座頂推設(shè)計是非常合理的。 鞍座頂推鞍座和塔頂位移變化 鞍座頂推塔底最大拉應(yīng)力變化注：圖中給的是截面+Z方向的拉應(yīng)力，由于加勁梁和引橋會傳遞一部分力在橫梁上，由此對于塔身會產(chǎn)生一個橫橋向的彎矩，因此并非實際最大拉應(yīng)力，實際的應(yīng)比其稍大，應(yīng)為組合應(yīng)力，這可以通過結(jié)果——梁單元應(yīng)力圖查看其角隅處的拉應(yīng)力。 鞍座頂推倒拆施工階段施工階段結(jié)構(gòu)組邊界組荷載組　激活鈍化激活鈍化激活鈍化CS0全部　成橋邊界　自重，二期，引橋　CS1　　　　　二期CS2　　加勁梁鉸接　　　CS3　1amp。至于累加模型產(chǎn)生的誤差是由于未考慮平衡單元節(jié)點內(nèi)力，因此用累加模型來進行分析是有一定誤差的，所以在此就當做對鞍座頂推施工的一個大概模擬。究其原因，可能是由于累加模型不能考慮由懸索橋精確分析得出的平衡單元節(jié)點內(nèi)力，因此，二者會產(chǎn)生一定偏差，～。二者的實質(zhì)相同，都是為了防止索塔拉應(yīng)力超標，并保證成橋階段索塔處于最佳狀態(tài)。隨著梁段的吊裝，橋塔向江心偏移，這一頂推量被逐漸抵消至塔頂處于豎直位置后，即進行鞍座的第二次頂推，然后吊裝梁段至全橋施工完畢。最后一次頂推在橋面二期施工完成后?，F(xiàn)今，鞍座逐次頂推技術(shù)以相當成熟，下節(jié)將簡要介紹大橋在鞍座頂推狀態(tài)下的施工仿真分析。 鞍座固結(jié)鞍座和索塔位移變化 鞍座固結(jié)塔底最大拉應(yīng)力變化注：圖中給的是截面+Z方向的拉應(yīng)力，由于加勁梁和引橋會傳遞一部分力在橫梁上，由此對于塔身會產(chǎn)生一個橫橋向的彎矩，因此并非實際最大拉應(yīng)力，實際的應(yīng)比其稍大，應(yīng)為組合應(yīng)力，這可以通過結(jié)果——梁單元應(yīng)力圖查看其角隅處的拉應(yīng)力。在此過程中，需要關(guān)心的是索塔受力是否滿足要求，塔底最大拉應(yīng)力是否超標，分析結(jié)果表明：塔底最大拉應(yīng)力隨著梁段的拆除曲線上升，其最大值（）遠超C50混凝土的抗拉強度設(shè)計值（）。由結(jié)果分析可知，索塔的預(yù)偏位為 ，索鞍的預(yù)偏位為 ，塔頂偏位比索鞍（這里指主纜理論交點）的偏位稍小，可能是由塔頂與理論交點到塔底的距離不同造成的。 鞍座固結(jié)施工分析這在通常情況下是一種非常不利的施工方法，為了說明其不足之處，進行結(jié)構(gòu)模型仿真分析。懸索橋在施工過程中，要求主纜在索鞍中不發(fā)生相對位移，以免主纜束股受到磨損，以及在偶然作用下發(fā)生的不可控制的滑動。 自由滑移鞍座和索塔位移變化 自由滑移塔底應(yīng)力變化 自由滑移邊跨主纜拉力變化 自由滑移主跨主纜跨中點豎向位移變化 自由滑移加勁梁跨中點豎向位移變化注：由于跨中位置加勁梁在CS11階段才吊裝上去，所以吊裝之前的位移為0。這里加勁梁吊裝過程中，主纜和加勁梁的控制點均取主跨跨中點作為標高控制點。邊跨主纜的拉力也隨加勁梁的吊裝而不斷增大。 CS0 ：成橋階段 ；CS3～CS18：施工加勁梁和吊桿的施工階段 ；CS19 ：空纜階段 ；限于篇幅，僅舉出施工階段CS1空纜階段和成橋階段有限元模型，～。. 自由滑移倒拆施工階段施工階段結(jié)構(gòu)組邊界組荷載組激活鈍化激活鈍化激活鈍化CS0全部　成橋邊界　自重，二期，引橋　CS1　　　　二期CS2　加勁梁鉸接　　　CS31amp。 睿江大橋橋鉸接建模方法為了更加準確的模擬真實的施工階段，睿江大橋設(shè)計采用3種不同情況下的施工分析：（1）鞍座自由滑移（施工階段非線性分析獨立模型，考慮平衡單元節(jié)點內(nèi)力）；（2）鞍座固結(jié)（施工階段非線性分析獨立模型，考慮平衡單元節(jié)點內(nèi)力）；（3）鞍座頂推（施工階段非線性分析累加模型）； 鞍座自由滑移施工分析 鞍座自由滑移狀態(tài)施工階段的分析有很大的意義，可以初步確定鞍座的預(yù)偏量，這是一種完全理想的施工狀態(tài)。 鉸接模型分析，在①橋梁段只釋放 j 端繞 y 軸方向約束，在②橋梁段只釋放 i 端繞 y 軸約束。 (a)所示，與剛體相連的兩個加勁梁的端部，如果對彎矩(M) 方向均設(shè)置為可以自由旋轉(zhuǎn)，則剛體繞 y 方向也將無約束自由旋轉(zhuǎn)，因此結(jié)構(gòu)模型將成為不穩(wěn)定體系。加勁梁之間的鉸接條件是通過釋放梁端約束功能實現(xiàn)的。 鉸接法的特點為加勁梁只是作為荷載作用于吊桿上，在施工階段加勁梁不產(chǎn)生內(nèi)力。本文采用的是鉸接法，但也不是純粹的鉸接法（邊段加勁梁先固結(jié)）。本橋做施工仿真分析從成橋倒拆分析直至空纜狀態(tài)，不再考慮空纜之前的施工細節(jié)（如先導(dǎo)索、貓道等的架設(shè)）。在MIDAS中，為了做逆施工階段分析，首先應(yīng)定義施工階段名稱。大橋施工完畢。 進行橋面二期施工。 拆除臨時的鋼棧橋。注意：此時1號和18號端段鋼箱梁還是支承在托架上，并未與2號和17號端段鋼箱梁連接。 陸路運輸或者水路運輸16和17號標準段加勁梁至鋼棧橋上，跨纜起重機依次吊裝2段鋼箱梁。 加勁梁長度為416m。步驟十一:安裝索夾及吊索。 加勁梁長度為416m。步驟十: 安裝索夾及吊索。 加勁梁長度為16m。 步驟九: 安裝索夾及吊索。 陸路運輸或者水路運輸2～4號標準段加勁梁至鋼棧橋上，跨纜起重機依次吊裝3段鋼箱梁。（端段鋼箱梁在此也起一個合龍段的作用）進行鞍座的第一次頂推：頂推千斤頂，預(yù)先給索塔一個背向江心的預(yù)偏量。此時端段梁支承在托架上，免去了臨時吊索便于結(jié)構(gòu)的仿真模擬。 步驟六:架設(shè)鋼棧橋，滑車軌道以及兩邊1號和18號端段鋼箱梁的支撐裝置。 （3）控制橫徑和豎徑的差值在10%內(nèi)。 步驟五: 正式緊纜： （1）正式緊纜順序從塔頂向兩邊的順序進行緊纜作業(yè)。 （2）將預(yù)緊點 6～7mm 范圍內(nèi)的主纜外層索股綁扎帶解除，索股綁扎帶要邊預(yù)緊邊拆除，不要一次性拆光。 （5）索股垂度調(diào)整。 （3）把前端錨頭從拽拉器上卸下，安裝錨頭引入裝置。步驟三: 預(yù)制平行鋼絲架設(shè)： （1）將索股錨頭引出，把錨頭連接在拽拉器上。 貓道門架、滾筒安裝。 牽引系統(tǒng)架設(shè)。 睿江大橋懸索橋為鋼筋混凝土門式框架結(jié)構(gòu)，采用爬模施工技術(shù)，系梁采用膺架方案施工。施工順序為為：基礎(chǔ)——索塔——巖孔錨——貓道——主纜——加勁梁——橋面二期。為確保成橋后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和幾何線形符合設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)內(nèi)力處于最優(yōu)狀態(tài)，同時又確保施工過程中的安全和全橋的順利合龍，在懸索橋施工過程中必須進行嚴格的施工控制。第5章 施工組織設(shè)計懸索橋是一種柔性懸掛體系，施工過程中具有顯著可撓的特點。，巖孔錨受力最值 位置 受力主索鞍左側(cè)轉(zhuǎn)索鞍左側(cè)巖孔錨拉力右側(cè)轉(zhuǎn)索鞍右側(cè)巖孔錨拉力從結(jié)果可以看出，右側(cè)轉(zhuǎn)索鞍由于轉(zhuǎn)索角度較大，因此鞍座所受壓力較大，設(shè)計時應(yīng)特別注意。由于主索鞍，轉(zhuǎn)索鞍的受力以及巖孔錨的錨固處拉力與主纜的拉力息息相關(guān)，大致呈正比關(guān)系，因此選用主纜最大拉力的極限承載能力荷載工況來驗算比較準確。建模過程中，均采用一長度為3m的桁架單元來模擬，通過一些邊界條件的修改來實現(xiàn)其轉(zhuǎn)動，以接近實際情況，可以得出在最不利荷載作用下轉(zhuǎn)索鞍的所受的軸力。對于轉(zhuǎn)索鞍，左邊引橋側(cè)轉(zhuǎn)索鞍轉(zhuǎn)索角度為7176。 巖孔錨和索鞍的設(shè)計設(shè)計中，主纜從轉(zhuǎn)索鞍到巖孔錨的錨固處長度為20m，采用巖孔錨可以有效地減少對巖體的擾動以及橫向兩巖孔錨的干擾，并且可以降低工程造價，建模過程中，錨固點采用一固定支座，可以得出在最不利荷載作用下主纜在該出的拉力。 大跨懸索橋最大豎向撓度及在強風(fēng)作用下橫向最大水平位移由 ，滿足《公路懸索橋設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的：懸索橋加勁梁由汽車荷載（不計沖擊力）引起的最大豎向擾度值不宜大于跨徑的1/250～1/300。 加勁梁驗算工況工況荷載Ⅰ恒載車道移動荷載人群移動荷載橫向靜風(fēng)升溫在工況Ⅰ荷載作用下，加勁梁最大正彎矩為，最大剪應(yīng)力為，最大組合應(yīng)力為，故滿足設(shè)計要求！～。（1）加勁梁的強度驗算：在豎向活載下，加勁梁承受的最大正彎矩，通常是由短段活載工況決定的；在橫向風(fēng)靜壓下的加勁梁的應(yīng)力驗算，應(yīng)將其與由豎向活載引起者迭加，這一荷載組合，對于加勁梁的設(shè)計往往起控制作用。而本橋的實際反應(yīng)譜分析也表明，由該項荷載工況引起的位移以及內(nèi)力都比活載小。而現(xiàn)今作抗震設(shè)計用于較長周期的地震反應(yīng)譜曲線是從較短周期的資料向外延伸而推出，不甚可靠。3. 對地震設(shè)防的設(shè)計考慮長大跨懸索橋都是柔性結(jié)構(gòu)，其自振周期一般較長，可以長達 l0s以上。在進行梁的應(yīng)力驗算時，應(yīng)將其與由豎向活載引起者迭加。2. 在橫向風(fēng)靜壓下的設(shè)計考慮雙鉸加勁梁在橫向風(fēng)靜壓下，因加勁梁在主跨兩端是斷開的，此時加勁梁就是一簡支梁，它將與主纜共同抵抗水平的橫向風(fēng)壓。加勁梁承受的正彎矩，正是由此短段加活載工況決定；而在不加活載的區(qū)段，主纜因發(fā)生向上的豎位移，通過吊索就使加勁梁在這些區(qū)段引發(fā)負彎矩。(4)加勁梁在不同荷載下的變位大跨懸索橋加勁梁的高跨比很小，在活載作用下梁的應(yīng)力不大但變形大，這里的變形是指梁的撓度和曲率。(2)橫向風(fēng)力的效應(yīng)。 結(jié)構(gòu)受力分析及強度、剛度驗算懸索橋加勁梁的主要功能：首先是直接承受豎向活載；其次是能夠安全地抵抗橫向風(fēng)壓，并在風(fēng)動力作用下不喪失穩(wěn)定，最后要能抗震。據(jù)此，對端段采取了增加板厚的設(shè)計，橋面板和上、下斜腹板厚均采用14mm, 底板厚采用12mm。 (3)梁段劃分全橋鋼箱梁共劃分為18個節(jié)段，其中2～17號段為標準段，每段長16m；1號段長4m，18號段長12m，均為端梁端。加勁梁端部下翼板及腹板有局部加厚。 扁平鋼箱式加勁梁截面(2)結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計從圖中看出，加勁梁設(shè)計為單室箱梁，%的雙向橫坡，材料為16Mn橋鋼。橋面板為梯形加勁肋的正交異性鋼橋面板，其上鋪裝8cm 厚的瀝青混凝土。 極限承載力吊桿拉力 極限承載力吊桿應(yīng)力吊索安全系數(shù)取 4 時的容許應(yīng)力則荷載工況Ⅲ（吊桿的拉力最大）吊桿的拉應(yīng)力 相應(yīng)的吊桿的安全性系數(shù) ，故滿足設(shè)計要求?。O限承載力吊桿應(yīng)力吊桿應(yīng)力圖）可以看出，極限承載力狀況下吊桿應(yīng)力差別并不大，而且端部吊桿和跨中標準吊桿的應(yīng)力也非常接近，這充分說明了吊桿布置以及吊桿截面選擇的正確性。表 設(shè)計時采用雙吊桿的形式：其中標準吊桿由231束高強鋼絲組成，；邊吊桿由231束高強鋼絲組成。所以騎跨式吊索的名義安全系數(shù)4 相當于銷接式吊索的安全系數(shù)3。銷接式吊索沒有彎曲應(yīng)力降低吊索安全系數(shù)，較經(jīng)濟，因此這里采用銷接式。睿江大橋設(shè)計采用豎直的銷接式吊索（）。目前采用斜吊索的懸索橋，有英國的Serven 橋、Humber 橋，土耳其的BosporusⅠ橋及日木的北港聯(lián)絡(luò)橋。然而，斜吊索在活載作用下，吊索索力變化幅度較大，所以存在嚴重的疲勞問題。 極限承載力主纜索力 極限承載力主纜應(yīng)力 主纜安全性系數(shù)驗算主纜安全系數(shù)取 時的容許應(yīng)力荷載工況Ⅲ（主纜的拉力最大）主纜的拉應(yīng)力相應(yīng)的主纜安全系數(shù)，故滿足設(shè)計要求！ 吊桿的設(shè)計與驗算 吊桿的材料吊索采用同樣規(guī)格的鍍鋅高強鋼絲，標準抗拉強度為1670MPa。本橋單根主纜由33束預(yù)制索股組成，每根主纜斷面外直徑約為 36cm，空隙率約19%， 所示。主纜索股的預(yù)制和安裝、成橋后的線形控制、內(nèi)力和變形均與彈性模量有直接關(guān)系。該值是參考國內(nèi)、外實橋采用值，結(jié)合我國設(shè)計、施工的實際情況規(guī)定的。 結(jié)構(gòu)設(shè)計與受力分析主纜設(shè)計計算時，采用安全系數(shù)來限定其材料容許應(yīng)力的取值。 索股截面構(gòu)造～，以保證索股成六角形，這樣設(shè)計的截面具有截面緊湊、幾何穩(wěn)定性好、便于定位和方便施工等優(yōu)點。對于 PPWS 法施工的索股，為將其鋼絲排列成正六邊形，使得架設(shè)時主纜索股密貼，故每股的絲束一般為691或127等。這里由于時間不充分，故不作配筋設(shè)計。下橫梁在恒載（包括引橋荷載），而在工況Ⅱ，主要原因是在成橋恒載狀態(tài)下下橫梁受力主要來自自重和引橋荷載，而在工況Ⅱ作用下活載通過加勁梁段支座傳給下橫梁，故受力急劇增加。 主要荷載組合荷載 組合ⅠⅡⅢⅣ恒載√√√√滿跨車道√√√滿跨人群√√溫升√溫降√風(fēng)√√地震√通過比較，工況Ⅱ（）產(chǎn)生的偏移量最大。由于本橋索塔橋面以上為 56m，全高82m，橋塔高度不是很大，因此不加附加橫系梁，只在塔頂和橋面設(shè)置上、下橫系梁，這樣整個塔柱框架的比例比較協(xié)調(diào)。塔柱外壁以及內(nèi)壁的角隅處采用 R=，不但可使塔的外形線條較為流暢，而且可以減小風(fēng)荷載下的迎風(fēng)阻力。結(jié)合上述美學(xué)的考慮并參考已有橋型，本橋塔柱擬定如下：索塔設(shè)計為等截面豎直形式，斷面尺寸為 （順）（橫），兩塔柱中心間距在塔頂為 。，以免顯得過于呆板。作為最能體現(xiàn)懸索橋美學(xué)特征元素的門形