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摘 要

本文依据南京青奥公园自锚式悬索桥设计任务书完成了对该桥的设计与计算工作。根据对该桥的总体设计，在Midas Civil软件的辅助下，使用抛物线法和迭代法分别建立了两个模型对该桥进行模拟，通过添加相关荷载与工况，计算出桥梁各个局部位置，如：主缆、吊杆、桥塔等，在不同荷载工况下的内力，并以此对局部进行设计与校验。同时本文对该桥的基础部分进行了受力分析与设计，对其施工过程进行了简单的介绍。

关键词：抛物线法 迭代法 主缆 吊杆 桩基础

目 录

摘要 …………………………………………………………………………………………I

ABSTRACT ………………………………………………………………………………II

1. 绪论 ………………………………………………………………………………4

1.1 课题背景 ……………………………………………………………………………5

1.1.1 自锚式悬索桥的发展状况 ………………………………………………………5 1.1.2 自锚式悬索桥的特点 ……………………………………………………………6

1.1.3 设计的主要内容 …………………………………………………………………7

第二章 总体设计与构造形式的选择 …………………………………………… 8

2.1大桥概况 …………………………………………………………………………………8

2.2 总体构造与构造形式的选择 ……………………………………………………………9

2.2.1结构体系 ………………………………………………………………………9

2.2.2构造形式 …………………………………………………………………………12

第三章 理想索力的计算 ……………………………………………………………14

3.1 恒载集度计算 …………………………………………………………………………14

3.2 主缆线形计算 …………………………………………………………………………14

3.3 吊杆理想索力 …………………………………………………………………………15

3.4 迭代线型…………………………………………………………………………………24

第四章 模型建立与分析 ………………………………………………………………25

4.1 计算模型 …………………………………………………………………………………25

4.2 恒荷载 ……………………………………………………………………………………26

4.3 活荷载 ……………………………………………………………………………………41

4.3.1 车道荷载 ……………………………………………………………………………41

4.3.2人群荷载………………………………………………………………………………43

4.3.3移动荷载组合…………………………………………………………………………44

4.4温度荷载 ………………………………………………………………………………45

4.4.1 整体升温 …………………………………………………………………………45

4.4.2 整体降温 …………………………………………………………………………46

4.5 荷载组合…………………………………………………………………………………47

4.6 主梁验算…………………………………………………………………………………49

4.6.1主梁应力验算………………………………………………………………………49

4.6.2主梁挠度验算………………………………………………………………………50

4.7 桥塔计算…………………………………………………………………………………50

4.8 主缆及吊杆设计 ………………………………………………………………………51

4.8.1主缆设计……………………………………………………………………………52

4.8.2 吊杆设计……………………………………………………………………………52

4.8.3 鞍座设计……………………………………………………………………………53

第五章 下部结构的设计及计算………………………………………………………54

5.1 地质资料 ………………………………………………………………………………54

5.2 设计 …………………………………………………………………………………56

5.2.1单桩容许承载力确定 ………………………………………………………………57

5.2.2配筋计算 ……………………………………………………………………………59

第六章、施工方法设计……………………………………………………………………60

附录1…………………………………………………………………………………………64

表4.6车道荷载作用下的梁单元内力………………………………………………………64

表4.7人群荷载作用下的梁单元内力………………………………………………………72

表4.8移动荷载作何下的梁单元内力………………………………………………………83

表4.9 整体升温20度下的梁单元内力………………………………………………………96

表4.10整体降温20度下的梁单元内力……………………………………………………107

表4.11最不利荷载工况下的梁单元内力……………………………………………………109

设计总结及致谢………………………………………………………………………………114

参考文献………………………………………………………………………………………115

1. 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 自锚式悬索桥的发展概况

前言 自锚式悬索桥不同于一般的悬索桥，它不需要庞大的锚碇，而是把主缆直接锚固到桥面板或者加劲梁的两端，由它们来承担主缆中的水平力。因此，端部支撑只需要承担拉索的竖向分力，这给不方便建造锚碇的地方修建悬索桥提供了一种解决办法。

过去建造的自锚式悬索桥加劲梁大多采用钢结构。2002年7月在大连建成了世界上第一座钢筋混凝土材料的自锚式悬索桥—金石滩金湾桥，为该类桥型的研究提供了宝贵的经验。

1.1.1.2历史发展

19世纪后半叶，奥地利工程师约瑟夫·朗金和美国工程师查理斯·本德分别独立构思出自锚式悬索桥的造型。本德于1867年申请了专利，朗金于1870年在波兰建造了一座小型的铁路自锚式悬索桥。

20世纪初期自锚式悬索桥在德国兴起。1915年，德国在科隆的莱茵河上建造了第一座大型自锚式悬索桥——科隆—迪兹桥，主跨185m。世界各国的工程师都认为该桥是一种创新，在它建成的15年里影响了其它桥梁的设计。于1929年在德国建成的科隆—米尔海姆桥，主跨315m，是当时欧洲跨径最大的悬索桥。此桥虽于1945年被毁，但它至今仍然保持着自锚式悬索桥的跨径记录。在20世纪30年代，工程师们认为自锚式悬索桥加劲梁中的轴力将使该种桥梁的受力性能接近于弹性理论，所以这段期间美国和德国修建了许多座自锚式悬索桥

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