[学士]自锚式悬索桥设计

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内容简介

　　　　第1章 绪论　　1.1 课题背景　　1.1.1 自锚式悬索桥的发展概况　　1.1.1.1 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方法。　　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。　　1.1.1.3 现代自锚式悬索桥 1990年修建的日本此花大桥，又名大阪北港桥，是自1954年以来修建的第一座大型自锚式公路悬索桥，跨径300m。韩国永宗大桥是世界上第一座双层行车的公铁两用自锚式悬索桥，其结构造型和尺寸都与此花大桥很相似。此外，还有美国旧金山—奥克兰海湾新桥、韩国Sorok桥、爱沙尼亚Muhu岛桥等都是自锚式悬索桥。　　自锚式悬索桥在我国修建较少，而且这种桥型在国内的发展也较落后于国外。2002年在大连建成了世界上第一座加劲梁采用钢筋混凝土材料的自锚式悬索桥，使这种桥型在我国也得到发展。至目前为止，国内外自锚式悬索桥已修建了20余座。　　1.1.2 自锚式悬索桥的特点　　自锚式悬索桥的主缆直接锚固在加劲梁的两端，所以它有其自身的特点。　　1.1.2.1 自锚式悬索桥的优点　　1.不需要修建大体积的锚碇，可以在地质条件差的地方修建。　　2.因受地形限制小，可结合地形灵活布置，既可做成双塔三跨的悬索桥，也可做成单塔双跨的悬索桥。　　3.保留了传统悬索桥的外形，桥梁外形美观。　　4.采用混凝土加劲梁的自锚式悬索桥：　　1).钢筋混凝土加劲梁由于承受主缆传递的压力，刚度会提高，可节省大量预应力构造及锚具，同时也克服了钢在较大轴向力下容易压屈的缺点。　　2).克服了以往自锚式悬索桥用钢量大，建造和后期维护费用高的缺点，能取得很好的经济效益和社会效益。　　3).采用钢筋混凝土材料造价低，结构合理，桥梁外形美观，所以不仅局限于在地基很差、锚碇修建困难的地区修建。　　自锚式悬索桥是一种在中小跨径上很有竞争力的方案。　　1.1.2.2 自锚式悬索桥的缺点　　1.由于主缆直接锚固于加劲梁上，梁承受了很大的轴向力，为此需加大梁的截面，对于钢结构的加劲梁会明显增加造价，对于混凝土梁则增加了主梁自重，从而增加了主缆用钢量，所以这种桥型的跨径是受限的。　　2.施工步骤受到限制，主缆锚固于主梁上，所以必须在主梁、主塔做好之后再吊装主缆，安装吊索，因此需要搭建大量临时支架以安装主梁。所以自锚式悬索桥若跨径增大，其额外的施工费用就会增多。　　3.锚固区局部受力复杂。　　1.1.3 设计的主要内容　　了解自锚式悬索桥的结构形式及结构特点；掌握这类桥梁的结构计算方法，包括静载索力计算、主梁内力计算、温度梯度计算、配筋计算等；熟练运用各种程序进行桥梁设计计算，熟悉计算机绘图，提高桥梁设计的能力。　　1.1.3.1 静载索力计算 熟练掌握struct程序，建立静载索力计算模型及索力调整模型，利用程序求得结构在静载作用下的索力。　　1.1.3.2 主梁内力计算 学习ansys程序，建立成桥模型，求得主梁分别在恒载、活载、温度作用下的内力，再进行内力组合，画出主梁的内力包络图。　　1.1.3.3 主梁配筋计算 由于主梁承受很大的轴向力，相当于提供了免费的预应力，只需配普通钢筋。按偏心受压构件进行主梁配筋计算并验算。　　1.1.3.4 绘图 绘制桥型布置图、结构图、配筋图。　　

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