摘 要

关键词：地锚式悬索桥 三跨 钢箱梁

Design of Three-span Steel Box Girder Ground Anchored Suspension Bridge of Qiupu River Bridge in Chizhou

Abstract

Key words: three-span steel box girder of ground-anchored suspension bridge

目录

摘要 III

Abstract III

第一章 绪论1

1.1地锚式悬索桥的优点1

1.2地锚式悬索桥的孔跨布置形式1

第二章 方案设计2

2.1跨径布置2

2.2顺桥向设计2

2.3横桥向设计2

2.4主塔设计3

第三章 计算模型5

3.1计算模型及考虑因素5

3.2节段划分及截面几何特性计算5

3.3静力分析说明6

3.4结构整体刚度7

3.5反力计算结果8

第四章 缆吊系统计算10

4.1缆索计算10

4.2吊索计算13

第五章 恒载计算17

5.1一期恒载计算17

5.2二期恒载计算18

5.3总恒载效应19

第六章 活载计算20

6.1汽车荷载20

第七章 其他荷载计算27

7.1温度次内力计算27

7.2支座沉降次内力计算32

7.3抗风计算36

第八章 荷载组合计算40

8.1荷载组合40

8.2基本组合计算41

8.3频遇组合计算42

8.4准永久组合计算43

8.5其他组合计算44

8.6主梁应力计算47

第九章 主塔及塔横梁计算52

9.1主塔内力计算结果52

9.2主塔应力计算结果55

9.3主梁桥面板验算57

9.4塔横梁计算与配筋58

第十章 墩及桩基础设计与计算61

10.1支座61

10.2墩身设计与验算62

10.3承台设计64

10.4桩基础设计64

第十一章 施工方案设计67

11.1塔柱及锚碇施工67

11.2缆索系统的架设67

11.3主梁的制造与吊装68

第十二章 工程造价预算70

12.1工程量估算70

12.2工程造价预算70

第一章 绪论

第二章 方案设计

2.1 跨径布置

为了在桥梁的总体上保证协调性、平衡性以及美观度，初步设计桥梁为主桥为地锚式三跨钢箱梁悬索桥，主跨280m，两侧边跨皆为90m，边主跨之比为1：3.11。本设计采用连续钢箱梁结构形式，两侧皆采用重力式锚碇。桥梁的纵向布置图详见图2-1所示。

图2-1 桥梁纵向布置图(单位：cm)

2.2顺桥向设计

2.2.2主缆线形

本设计中主跨悬索线形为二次抛物线，边跨的线形根据模型计算确定。主缆的矢高为28m，矢跨比值为1/10。

主跨共27根缆索，间距为10m；边跨有8根缆索，间距也为10m；主塔两侧的缆索离主塔的中心为9m。

2.2.3横梁设计

横梁间的距离宜取索间距的等分数，索距为10m，横梁间距则取5m。支座处设梁。

横梁材料为Q345qD，工字型截面，腹板厚1cm,翼缘厚2cm。

2.3 横桥向设计

2.3.1 桥面设计

桥面净宽25.5m。主梁采用钢箱梁，箱梁标准端面为单箱双室，钢箱梁宽为30m，设双向四车道，梁的中心高度为3m。钢箱梁顶板厚度为20mm，底板厚度为20mm。梁中心设一道横梁，横梁厚度为20mm。

桥面横坡按照设计要求设为2%，在本设计中，横坡的坡度是由腹板高度的变化决定的。通常，产生桥面横坡的方法有两种。一种是由于顶板倾斜而产生桥面横坡；另一种则是顶板水平，而利用桥面铺装来产生横坡，第一种桥面铺装厚度相同，桥面各处的力学性质等同，汽车的行驶也更安全舒适。桥平面布置见图2-2。

图2-2 桥平面布置(单位：cm)

2.4主塔设计

本设计中主塔为门式框架结构，钢筋混凝土浇筑而成。主塔的全高（从承台顶面至鞍座底面的高度）为58.1m， 分别由塔顶鞍罩、上、下塔柱及主塔横梁几部份构成。两塔柱与水平面垂直，截面为4×4的箱型截面，主塔高55m，中间为变截面，下方的承台截面为12.5×12.5m的正方形，厚度为4m。主塔之间由横梁联系，塔横梁顶距离塔底为19m,横梁截面为4m×3m的矩形。

图2-3 桥塔布置图

图2-4 主塔标准截面

第三章 计算模型

3.1计算模型及考虑因素

由于桥面系采用单主梁形式，所以没有模拟横梁，横梁的自重采用节点荷载设置。在成桥阶段的模型中，没有考虑桩基础与边墩。全桥几何模型见图3-1，计算模型见图3-2。

3.2节段划分及截面几何特性计算

3.2.1节段划分原则

由于悬索桥受力较为复杂，且本设计为不对称结构，施工时考虑因素较多，在建模分段时，本项目基本上是根据横梁进行的，方便施工阶段的划分，且支点处划分考虑支座位置。

3.2.2节段划分

3.3 静力分析说明

一次成桥下全桥位移、主缆内力、吊杆内力、主梁内力如下图所示，吊杆力及主梁内力示出全部桥跨，位移图中单位为 m，其他图中单位均为 KN，m。

图3-3 成桥状态主缆位移（一次成桥模型）

图3-4 成桥状态主缆内力（一次成桥模型）

图3-5 成桥状态吊杆力最大值（一次成桥模型）

图3-6 成桥状态主梁轴力（一次成桥模型）

图3-7 成桥状态主梁弯矩（一次成桥模型）

由上述可得：

成桥状态位移平衡合理；主缆力范围为 50876KN～58505KN；吊杆力范围为 1006.1KN～1599.6KN。

成桥状态下主梁承受弯矩大小为-3554.7KN•m（负弯矩）～6374.9 KN•m（正弯矩），其中，主塔处主梁承受正弯矩大小为6374.9 KN•m，中间跨跨中处承受负弯矩大小为 -846.7KN•m，两边跨跨中处承受负弯矩大小为 -1749.3KN•m。

3.4结构整体刚度

表3-1 分项荷载作用下的结构变形表

根据上述计算内容，本桥中，主梁在活载作用下正负位移之和为535mm，为桥梁跨径的 1/560。由上述可以看出，本桥刚度满足规范要求。

在横风荷载的作用下，横桥向的正负位移之和在340mm以内，主塔刚度均满足规范要求。

3.5反力计算结果

表 3-2 主塔反力汇总表

由上述可以得出，主塔竖向反力最大值为 66409.2KN，竖向反力最小值为57438.5KN。

第四章 缆吊系统计算

4.1缆索计算

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