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人行天桥——自锚式悬索桥设计.docx
文档介绍:
目录
1.桥型布置 3
1.1 结构尺寸 3
1.2主要构件尺寸 3
1.3结构类型及其特点 3
1.4结构模型的建立 3
2、桥面系设计及主梁计算 4
2.1桥面系形式 4
2.2主梁形式 4
3、主缆及钢箱梁计算 10
3.1基本数据 10
3.2恒载计算 10
3.3主缆验算 11
3.3.1主缆满布荷载验算 11
3.3.2 midas下局部布人群荷载主缆验算 16
3.4 吊杆验算 21
3.5 主梁承载能力计算 23
3.6索夹的计算 28
4.主塔计算 30
4.1设计资料 30
4.2 设计计算 30
4.2.1 截面性质 30
4.2.2强度计算 31
4.3稳定性计算 41
4.4 柱脚设计 41
5.桩基础设计 42
5.1 承台设计 42
5.2 桩基础设计 42
5.3桩身内力及变位计算 45
5.3.1地基土的比例系数m和m0 45
5.3.2桩的计算宽度b1的确定 45
5.3.3桩柱顶水平位移计算 46
5.3.4 桩的内力及变位计算 46
5.4 承载力复核 48
参考文献 49
致谢 51
1.桥型布置
1.1 结构尺寸
全桥计算长度取132米,桥面宽取4米。跨中计算跨径取75米计算,边跨计算跨径取28.5米,吊杆间距为3米,跨中布置24对吊杆,边跨布置7对吊杆。塔顶距桥面11米,桥面距桥塔底部7.5米。
1.2主要构件尺寸
各种结构的截面选取都通过本人运用midas软件多次建模计算后选取,具体如下:
主梁:采用钢箱梁,梁高1.1米,顶板、底板厚16毫米,腹板厚12毫米,箱内设置有横隔板。
主缆:采用热挤聚乙烯高强钢丝,标准强度为1670MPa,规格241φ7,其等效截面直径取,110毫米。
吊杆:采用19φ5钢丝,其等效截面直径取30毫米。
桥塔:采用1000mm*600mm的箱型截面,板厚30毫米。
1.3结构类型及其特点
该桥采用了自锚式悬索桥结构体系,这种结构体系具有以下特点:
(1)自锚式悬索桥省去了锚碇,主缆锚固于加劲梁两端,悬索受拉,加劲梁受压,形成内部自身平衡体系,结构工作效率高,像连续梁一样工作,跨中和塔架支承处的正、负弯矩最大,与斜张桥有异曲同工之理。
(2)桥面共同承受主缆传来的巨大水平压力,提高了加劲梁的抗弯刚度,能减小活载挠度,整体和稳定性都好。施工安全和方便,造价经济合理,大大降低了悬索桥的造价。
(3)加劲梁是主缆通过吊杆弹性的平衡稳定支承着,桥面的轴向压力对预拱度和挠度不产生附加偏心弯矩,因为附加偏心弯矩被加劲梁和桥面的巨大重量所平衡,这和一般无平衡稳定支承的自由状态情况不同。
1.4结构模型的建立
自锚式悬索桥结构的内力计算复杂,应采用非线性有限单元法来计算。对于几何可变的缆索单元,需作加大弹性模量的应力刚化处理。悬索作为几何可变体系,活载作用的变形影响很大,是非线性变形影响的主要因素。本设计采用midas软件建立了该桥三维空间有限元计算模型,可以充分考虑结构的几何非线性,精度较高。主缆和吊杆采用只受拉单元模拟,桥面和桥塔采用梁单元模拟。
表1-1:主要材料力学参数
弹性模量(N/mm)
抗拉强度(N/mm)
屈服强度(N/mm)
容重
截面积(mm)
主缆
2.1E11
1670
7861
等效直径110
吊杆
2.1E11
1670
7861
等效直径30
主梁
2.1E11
470
345
7861
1100*4000
主塔
2.1E11
470
345
7861
1000*600
2、桥面系设计及主梁计算
2.1桥面系形式
桥面板采用两块钢筋混凝土∏形板,间距1.5m,桥面板高0.28m,当吊装就位后,用30号水泥砂浆填缝。按铰接板进行计算,计算过程从略。
桥面铺装采用1.5cm人行道沥青砂垫层,上铺有4cm的人行道地板砖。
2.2主梁形式
主梁纵梁为钢梁,单箱双室箱型断面,其标准截面尺寸:高1100mm,宽4000mm,底宽1500mm,顶、底板厚16mm,中腹板厚12mm,边腹板厚12mm,斜腹板厚12mm,图样如下图2-1。
图2-1 主梁截面尺寸
主梁截面性质如下表2-1。
项目
单位
数值
面积
mm2
152230.796450
Ix
mm4
34994880742.660362
Iy
mm4
262550224967.686770
Cx(+)
mm
2000
Cx(-)
mm
2000
Cy(+)
mm
457.172213
Cy(-)
mm
642.827787
表2-1主梁截面性质
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