斜拉桥弯矩一般为多少,笔记--悬索桥和斜拉桥的设计要点

互联网 2024-05-07 阅读

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斜拉桥弯矩一般为多少,笔记--悬索桥和斜拉桥的设计要点

长760mm,高400mm的双塔斜拉桥,画出剪力图弯矩图,在线急等

斜拉桥又称斜张桥,是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁,是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小,降低建筑高度,减轻了结构重量,节省了材料。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成。

给我大型斜拉桥的力学原理

又称斜张桥,是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的bai一种桥梁,是由承压的塔,受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小,降低建筑高度,减轻了结构重量,节省了材料。

斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。

桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车,而是其自重,主要是我们脚下的主梁。现在我们就分析这个:

我们以一个索塔来分析。索塔两侧是对称的斜拉索,通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。现在假设索塔两侧只有两根斜拉索,左右对称各一条,

这两根斜拉索受到主梁的重力作用,对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力,根据受力分析,左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力;同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力;由于这两个力是对称的,所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了,

最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力,这样,力又传给索塔下面的桥墩了。

斜拉索数量再多,道理也是一样的。之所以要很多条,那是为了分散主梁给斜拉索的力而已。

斜拉桥作为一种拉索体系,比梁式桥的跨越能力更大,是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面,斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱,材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。第一座现代斜拉桥始建于1955年的瑞典,跨径为182米。目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为中华人民共和国的苏通大桥,主跨径为1088米,于2008年4月2日试通车。

斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥。它由梁、斜拉索和塔柱三部分组成。斜拉桥是一种自锚式体系,斜拉索的水平力由梁承受、梁除支承在墩台上外,还支承在由塔柱引出的斜拉索上。按梁所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥。

斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有3O余座,仅次于德国、日本,而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。

50年代中期,瑞典建成第一座现代斜拉桥,40多年来,斜拉桥的发展,具有强劲势头。我国70年代中期开始修建混凝土斜拉桥,改革开放后,我国修建斜拉桥的势头一直呈上升趋势。

我国一直以发展混凝土斜拉桥为主,近几年我国开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥,如汕头石大桥,主跨518m;武汉长江第三大桥,主跨618m。钢箱斜拉桥如南京长江第二大桥南汊桥,主跨628m;武汉军山长江大桥,主跨460m。前几年上海建成的南浦(主跨423m)和杨浦(主跨6O2m)大桥为钢与混凝土的结合梁斜拉桥。

我国斜拉桥的主梁形式:混凝土以箱式、板式、边箱中板式;钢梁以正交异性极钢箱为主,也有边箱中板式。

现在已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式。以钢筋混凝土塔为主。塔型有H形、倒Y形、A形、钻石形等。

斜拉索仍以传统的平行镀锌钢丝、冷铸锚头为主。钢绞线斜拉索目前在汕头石大桥采用。钢绞线用于斜拉索,无疑使施工操作简单化,但外包PE的工艺还有待研究。

斜拉桥的钢索一般采用自锚体系。近年来,开始出现自锚和部分地锚相结合的斜拉桥,如西班牙的鲁纳(Luna)桥,主桥440m;我国湖北郧县桥,主跨414m。地锚体系把悬索桥的地锚特点融于斜拉桥中,可以使斜拉桥的跨径布置更能结合地形条件,灵活多样,节省费用。斜拉桥的施工方法:混凝土斜拉桥主要采用悬臂浇筑和预制拼装;钢箱和混合梁斜位桥的钢箱采用正交异性板,工厂焊接成段,现场吊装架设。钢箱与钢箱的连接,一是螺栓,二是全焊,三是栓焊结合。

一般说,斜拉桥跨径300~1000m是合适的,在这一跨径范围,斜拉桥与悬索桥相比,斜拉桥有较明显优势。德国著名桥梁专家F.leonhardt认为,即使跨径14O0m的斜拉桥也比同等跨径悬索桥的高强钢丝节省二分之一,其造价低30%左右。

斜拉桥发展趋势:跨径会超过10O0m;结构类型多样化、轻型化;加强斜拉索防腐保护的研究;注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究。

笔记--悬索桥和斜拉桥的设计要点

1.悬索桥的设计要点

悬索桥的设计顺序一般可以分为两部分考虑,先考虑主缆及加劲梁的设计,然后根据已决定的主缆及加劲梁体系来考虑桥塔的设计。

(1)加劲梁

①拟定悬索桥的形式,即采用单跨悬吊还是三跨悬吊。

②根据桥位处地形及地质条件,选择边孔与主孔的跨度比,以及初步决定主缆的垂跨比。

③假定加劲梁的恒载及刚度,可参照已有类似跨度和规模的实桥数据来假定。必要时也可根据所设计桥梁的具体要求拟定初步的尺寸与截面来计算而定。设计风力可根据桥位处的风力或风速观测资料来推算主缆及加劲梁高处的设计风力。

(2)主缆

①确定主缆的垂跨比f/l。

②参考既有类似跨度、规模、形式与垂跨比的悬索桥来初步假定主缆的钢丝索股数与每殷的钢丝根数。

上述的恒载、截面及刚度等假定之后即可选择适宜的计算理论进行各种初步的计算,但对地震反应分析一般宜放在最终的设计阶段进行验算。经过初步计算之后,即可根据计算结果决定主缆与加劲梁的必要截面,并由此算出恒载与刚度。将计算所得的截面、刚度及恒载等数据与原先假设的进行比较。如果原先的假设有较大的富余或不足,则应重新进行假设并再次进行计算,直到假设与计算结果比较吻合为止。

(3)桥塔

首先确定桥塔的构架形式,桥塔的构架形式一般有门架式、具有多层横梁的刚架式以及具有一组或若干组交叉斜杆的桁架式。各部分的截面尺寸可以参考已有类似的悬索桥来做初步的假设。

桥塔计算应根据主缆与加劲梁的结构体系来进行,对桥塔应考虑纵向应力和横向应力的影响。同时应验算桥塔的稳定性。

2.斜拉桥的设计要点

(1)结构几何尺寸的确定

斜拉桥作为由塔、梁、索组成的组合体系,进行设计时必须综合考虑塔、梁、索三者之间的相互关系。在桥跨布置、主梁断面形式、索塔形式、索塔高度及支承体系确定后,就可拟定主梁高度以及索塔截面尺寸,并根据主梁高度、受力及构造要求初拟各部分尺寸,然后用平面杆系程序进行试算调整。

调整的原则:

①边跨配重应使结构在恒载作用下边墩支座不产生拉力,且在运营期间边墩支座的拉力应控制在一个适当的数值内(便于边墩设计和支座生产)。

②斜拉索的应力、索塔混凝土的压应力、主梁恒载弯矩都应根据桥梁的实际情况控制在合适的幅度内。

③结构体系刚度必须满足要求,主梁在汽车荷载作用下的挠度小于规范规定,并有一定的富余。

④尽量减少梁段类型,方便施工。

几何尺寸的拟定过程中还应结合桥位考虑结构的抗风和抗震要求,必要时应进行节段或全桥的风洞模型试验。

(2)整体静力分析

一般来讲,斜拉桥静力分析是先确定合理的成桥状态,再进行施工过程计算,通过控制施工中每根拉索的安装索力来确保实现预定的合理成桥状态。

①合理的成桥状态

在确定成桥状态时,起控制作用的往往是主梁的应力。因此,成桥状态的确定应以主梁受力合理为目标,以应力平衡法来设计主梁恒载内力为佳。该方法是:以主梁各截面上下缘的最大最小应力作为控制条件来确定其预应力大小和恒载弯矩。对于混凝土梁一般以拉压应力控制,以截面上下缘的最大应力满足拉压应力控制条件为最理想。用这种方法确定的预应力和主梁成桥恒载弯矩称之为理想值,其成桥状态称之为理想状态。但恒载弯矩在一些控制区域(如跨中)准确地为理想值实际很难实现,设计时一般允许恒载弯矩有一定的活动范围,并将由此确定的预应力和主梁成桥恒载弯矩称之为合理值,其成桥状态称之为“合理状态”。

②静力分析计算成果

合理的成桥状态确定之后,就可以对结构进行详细的静力分析计算。静力分析的主要内容有:结构设计的施工流程在各阶段的应力、变形、初始索力等,以及成桥运营状态下,各截面的应力和变形。

(3)索塔分析计算

索塔分析计算与斜拉桥整体分析计算密切相关,一般情况下是在斜拉桥合理成桥状态确定后,再对索塔进行平面和空间计算。

①截面强度计算

计算各种可能的荷载组合下,索塔典型截面顺桥向和横桥向应力,以及角点方向按顺桥向和横桥向可能同时出现的荷载组合进行最大最小应力叠加。为保证塔身混凝土不产生压碎破坏,角点最大压应力控制在混凝土容许压应力之内,允许角点出现拉应力,但塔身各计算截面顺桥向和横桥向均处于小偏心受压状态。

②索塔稳定性计算

索塔稳定性计算包括弹性稳定性计算和弯压稳定性计算。进行弹性稳定性计算时,应分别计算裸塔状态和成桥状态的纵横稳定性。裸塔状态按一端固定,一端自由的压杆计算;成桥状态考虑拉索的扶正影响,按一端固定,一端铰支计算。

③索塔锚固区局部应力计算

计算锚固区内最大主压应力和最大主拉应力,并控制其值满足规范要求。

③索塔锚固区局部应力计算

计算锚固区内最大主压应力和最大主拉应力,并控制其值满足规范要求。

(4)桥面板受力计算

对桥面板进行配筋计算,控制配筋率符合相关规范规定。

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