本科毕业设计成果
小跨度吊桥设计
作者姓名朱杰
指导教师秦值海
所在院系浙江工业大学
专业班级土木09
提交日期2011年10月7日
小跨度吊桥设计
The Design of Shot-span Suspension Bridge
Abstract
学生姓名：朱杰Student: ZhuJie
指导教师：秦值海Advisor: QinZhiHai
浙江工业大学
成人教育学院
毕业设计成果
A Thesis
Submitted to Zhejiang University of Technology
in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Undergraduate Thesis in Automation
2012年6月
摘要
本设计为公路（13m+68m+13m）三跨柔性悬索桥，主跨68m，边跨对称13m。桥面系为钢结构，桥塔为钢筋混凝土结构。悬索桥很早以前就有了，到了近代发展速度十分迅猛，在现代桥梁工程实践中开始广泛应用，其特点是受力性能好、跨越能力大、轻型美观、抗震性能好。是跨越大江大河、海峡港湾等交通障碍的首选桥型。
本设计以悬索桥设计基本理论和静动力分析为理论基础，以成功修建的悬索桥为例，根据桥梁的位置、布置形式，拟定桥梁的跨度、矢高、吊杆间距、锚索倾角、桥塔高度和截面、塔基形式、锚碇构造等，说明选择相关参数的过程、依据、和考虑的主要因素，然后进行桥面系、主索边索、吊杆、索夹、抗风索、桥塔、锚碇等具体尺寸设计、配筋和验算。
桥面系采用工字钢横纵梁布置，主索用7×19钢丝绳，桥塔用C20钢筋混凝土，本桥相对悬索桥跨度较小，设计考虑恒载、风荷载和温度荷载，活载为汽-10和人行荷载，不考虑地震荷载。
由于悬索桥是超静定结构，计算较为烦琐，故在该设计中，结构单元划分和内力计算采用专业设计软件ansys进行，计算方法为有限元法，使设计工作量大大的简化，内力求出后，根据桥梁规范进行结构内力组合。最后，按容许应力法和极限状态法来验算主要截面，以判定设计的合理性。
关键词：悬索桥，桥面系，主索，桥塔，锚碇
THE DESIGN OF SHOT-SPAN SUSPENSION
BRIDGE
ABSTRACT
The subject of this thesis is the design of a suspension bridge, which the arrangement is 13m+68m+13m. The deck system is made of steel and the tower is composed concrete. Suspension brides with a long history are developing rapidly recently. In the family of bridge, the suspension bridges are widely applied in practical. For their merit of light distinguished capability of span, and aesthetic shape. It is the very best kind bridge to across wide rive, strait and gulf.
The subject is performed in according with the basic theory of suspension bridge dynamic and stationary analysis theory. The span, main cables tower and anchorages are designed in line with the arrangement of span. The way choose the parameters and decisive elements are illustrated. Thereafter, the sizes of deck system, main cables, end link, cable bands, storm system and anchorages are designed.
As a highly redundant system, it is inevitably brings us much difficult in the analysis of the internal forces by hand. The computer program, which named Ansys are used in course of calculation in order to simply the work. When the internal stress is carried out, the arrangement of internal stress is implemented in light of bridge specification. After checking the items required in the code for the across-sections, we can know the feasibility of the design.
Key word: suspension bridge ，deck system ，main cables ，pylons anchorages
目录
第一章绪论 (1)
1.1 悬索桥的分类、构造及主要特点 (1)
1.1.1 分类 (1)
1.1.2 主要构造 (1)
1.2 悬索桥的发展概况 (3)
1.3 悬索桥的计算理论简介 (4)
1.4 本文的主要工作 (5)
第二章悬索桥结构设计 (6)
2.1 设计方案比选 (6)
2.2 桥面系计算 (6)
2.2.1 桥面系构造 (6)
2.2.2 桥面系纵、横梁内力计算 (7)
2.3 主索和边索的计算 (20)
2.3.1 基本参数 (20)
2.3.2 主索内力计算 (20)
2.3.3 边索内力计算 (22)
2.3.4 索的强度验算 (22)
2.4 挠度验算 (22)
2.4.1 主索因温度及荷载作用下的挠度计算 (22)
2.4.2 边索因温度及荷载作用下引起主索跨中挠度的计算 (25)
2.4.3 最不利情况下跨中失高变化值的计算 (27)
2.5 抗风索的计算 (27)
2.5.1 抗风索布置 (27)
2.5.2 抗风索的设计 (28)
2.5.3 抗风索锚碇的设计 (30)
2.6 吊杆设计 (32)
2.6.1 吊杆形式和各部尺寸 (32)
2.6.2 吊杆承受的荷载内力 (32)
2.6.3 吊杆及连接件设计 (33)
2.7 索夹设计 (34)
2.7.1 索夹尺寸 (34)
2.7.2 U形环强度验算 (34)
2.7.3 索夹净截面强度验算 (34)
2.8 桥塔设计 (35)
2.8.1 桥塔及基本尺寸 (35)
2.8.2 桥塔计算 (35)
2.8.3 桥塔基底应力检算 (51)
2.9 锚碇设计桥塔基底应力检算 (51)
第三章设计总结 (55)
参考文献 (56)
致谢 (57)
附录1 (58)
附录2 (87)
第一章绪论
1.1悬索桥的分类、构造及主要特点
1.1.1 分类
悬索桥按有无加劲梁可分为无加劲梁和有加劲梁悬索桥两种。现代大跨度悬索桥都是有加劲梁的，根据已建和在建大跨度悬索桥的结构形式，悬索桥有以下几种：
1.1.1.1 美国式悬索桥
其基本特征式采用竖直吊索，并用钢桁架作为加劲梁。这种形式的悬索桥绝大部分为三跨地锚式。加劲梁是不连续的，在主塔处有伸缩缝，桥面为钢筋混凝土桥面，主塔为钢结构。其优点是可以通过增加桁架高度来保证桥梁有足够的刚度，且便于实现双层通车。
1.1.1.2 英式悬索桥
60年代英国提出了新型的悬索桥，突破了悬索桥的传统形式。英国式悬索桥的基本特征是采用呈三角形的斜吊索和高度较小的流线型扁平翼状钢箱梁作为加劲梁。除此之外，这种形式的悬索桥采用连续的钢箱梁作为加劲梁，桥塔处设有伸缩缝，用混凝土桥塔代替钢桥塔。有的还将主缆与加劲梁在主跨中点处固结。英式悬索桥的优点是钢箱加劲梁可减轻恒载，因而减小了主缆的截面，降低了用钢量总造价。
1.1.1.3 日式悬索桥
日本的悬索桥出现在20世纪70年代以后，国际上悬索桥的技术发展已日臻完善，日本结合自己的国情，吸收了世界上先进的技术，形成了日式流派，其主要特征是：主缆一律采用预制束股法架设成缆。加劲梁主要沿袭美式钢桁梁形式，少数公路桥也开始采用英式流线形箱梁结构。吊索沿用美式竖向4股骑挂式钢丝绳。桥塔采用钢结构，主要采用焊接，少数用栓接。鞍座采用铸焊混合式，主缆采用预应力锚固系统。
1.1.1.4 混合式悬索桥
其特点是采用竖直吊索和流线型钢箱梁作为加劲梁。混合式悬索桥的出现，显示了钢箱加劲梁的优越性，同时避免了采用有争议的斜吊索。
1.1.2 主要构造
现代悬索桥通常有桥塔、锚碇、主缆、吊索、加劲梁及鞍座等主要部分组成。
1.1.
2.1 桥塔
桥塔是支撑主缆的重要构件。悬索桥的活载和恒载(包括桥面、加劲梁、吊索、主缆及其附属构件，如鞍座和索夹等的重量)以及加劲梁主承在塔身上的反力，都将通过桥塔传递到下部分的塔墩和基础。桥塔采用钢结构，随着预应力混凝土和爬模技术的发展，造价经济的混凝土桥塔将有发展的趋势。
1.1.
2.2 锚碇
锚碇是主缆的锚固体。锚碇将主缆的拉力传递给地基基础。通常采用的有重力式锚碇和隧洞式锚碇。重力式锚碇依靠巨大自重来抵抗主缆的垂直分力，水平分力则由锚碇与地基间的摩擦力或嵌固力来抵抗。隧洞式锚碇则是将主缆中的拉力直接传递给周围的基岩。
1.1.
2.3 主缆
主缆是悬索桥的主要承重构件。除承受自身恒载外，主缆本身又通过索夹和吊索承受活载和加劲梁(包括桥面)的恒载。除此之外，主缆还承担一部分横向风载，并将它直接传递到桥塔顶部。主缆有钢丝绳和平行线钢缆等，由于平行线钢缆弹性模量高，空隙率低抗锈性能好，因此大跨度悬索桥的主缆都采用这种形式。现代悬索桥的主缆多采用直径5mm 的高强度镀锌钢丝组成，设计中一般将主缆设计成二次抛物线的形状。
1.1.
2.4 吊索
吊索也称吊杆。是将活载和加劲梁的恒载传递到主缆的构件。吊索的布置形式有垂直式和倾斜式等。其上端与索夹相连，下端与加劲梁连接。吊索宜用有绳蕊的钢丝绳制作，其组成可以是一根、二根或四根一组。
1.1.
2.5 加劲梁
加劲梁的主要功能是提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲变形和扭曲变形。加劲梁是承受风荷载和其他横向水平力的主要构件，长大悬索桥的加劲梁均为钢结构，一般采用桁架梁形式和箱梁形式。目前看来预应力混凝土加劲梁仅适用于跨径500m以下的悬索桥。在长大悬索桥设计中，加劲梁宽度与主跨径的比例，即宽跨比将是一个涉及风动稳定的突出问题。由于板梁作加劲梁抗风稳定性很差，因此现在已不再用板梁作为长大悬索桥加劲梁了。
1.1.
2.6 鞍座
鞍座是支承主缆的重要构件，通过它可以使主缆中的拉力以垂直力和不平衡水平力的方式均匀地传到塔顶式锚碇的支架处。鞍座可以分为塔顶鞍座，设置在桥塔顶部，将主缆荷载传到塔上；锚固鞍座(亦称扩展鞍座)设置在锚碇的支架处，主要目的是改变主缆索的方向，把主缆的钢丝绳股在水平及竖直方向分散开来，并把它们引入各自锚固位置，为了减少塔顶鞍座处钢丝的弯曲次应力，塔顶鞍座弯曲半径一般为主缆主径的8-12倍；而扩展
鞍座必须按照钢丝绳股的水平曲率半径的3倍以上来确定鞍座的形状。
1.2悬索桥的发展概况
1.2.1 中国悬索桥的发展历程
中国近代悬索桥的发展。1938年，湖南一座公路悬索桥建成，该桥可通行10吨汽车，随后又有一批悬索桥建成通车。新中国成立后，共建成70多座悬索桥，但其结构形式都比较简洁，跨径不太大，工程规模较小。进入20世纪90年代，中国现代悬索桥的建设揭开了新的历史篇章，修建了一批结构复杂，造型美观的大跨悬索桥。可以预见，随着我国桥梁科研、设计、施工队伍科技水平的不断提高，跨越中国辽阔大地上的江河湖泊、海峡港湾的悬索桥会修建得更多更美。
1.2.2 欧洲悬索桥的发展历程
20世纪以前欧洲的悬索桥。国外悬索桥的修建历史较中国晚了1000多年，据文献史料记载，1734年萨克森的军队远征但泽，途径奥得河时，修建了西方第一座临时性铁索桥。1741年，英国建成一座铁链悬索桥，跨度21.34m，使用了61年，毁坏于1802年。
20世纪的欧洲悬索桥：欧洲悬索桥的建设继续发展并有所创新。法国于1959年建成了主跨为680m的缇卡维尔悬索桥是发展中的一个新的里程碑。该桥的创新特点体现在第一次采用了扁平纤细，截面具有良好的抗风性能的全焊流线型钢箱梁，打破了钢桁架加劲梁一统天下的局面，另外，该桥还采用了斜吊索以提高桥梁的抗风阻尼。
欧洲现代大跨度悬索桥的修建确定了混凝土桥塔，扁平流线型全焊加劲钢箱梁悬索桥的优势。且此桁架式加劲梁节省工程投资费用10%左右。因此欧洲大部分悬索桥为英国人设计，所以形成了英国悬索桥风格。
1.2.3 美洲悬索桥的发展历程
美洲20世纪前的悬索桥。李约瑟认为是由中国人传入美洲的。20世纪美国的悬索桥，20世纪中叶，美国大城市的兴起，促进了大跨桥梁建设的发展，至今美国仍是世界上拥有悬索桥最多的国家。在科研、设计和施工技术上形成优势，是悬索桥成为唯一超过千米的成熟桥型，并形成美国流派的悬索桥风格。
1.2.4 日本悬索桥的建设
日本近代悬索桥发展势头迅猛，后来居上，日本的悬索桥，大部分为钢塔和钢桁加劲梁，并且大多为公铁两用悬索桥。
综上所述，国内外悬索桥的建设一次次刷新了桥梁的跨径记录，并将在21世纪桥梁的建设中，继续显示出特大跨悬索桥的勃勃生机。
1.3 悬索桥的计算理论简介
1.3.1 传统的“弹性理论”简介
大缆支点位于塔顶，越过塔顶后，大缆两端在地面附近进入锚碇。在主跨范围内，其加劲梁的跨度是
L。在主跨之内，用许多竖向设置的吊索将缆和加劲梁连接起来。在缆的
B
边跨范围，可设置若干个小跨度，因其在结构上同所说的悬索桥无关，这里不再分析。
弹性理论是悬索桥最早的计算理论，它使用超静定结构计算方法，将悬索桥的结构看作主缆与加劲梁的结合体，在计算中只考虑由荷载产生的新的构件之间的平衡，其特点是恒载与活载的内力计算方法没有差别，也就是在计算活载内力时没有计入恒载产生的初始内力，此理论已经对悬索桥的整体刚度作出贡献。此理论是建立在不考虑荷载的产生会影响内力大小与方向的基础之上。因此，弹性理论是基于变形非常微小而可以忽略的计算假设，只能满足早期跨度较小且加劲梁刚度相对较大的悬索桥的使用。
1.3.2 挠度理论
挠度理论认为主缆在恒载作用下取得平衡时的几何形状(二次抛物线)将因活载的作用而发生改变。主缆因活载作用而增加的拉力所引起的伸长量也应当在计算中加以考虑。用挠度理论计算所得内力比用弹性理论要小得多，根据悬索桥跨度大小，加劲梁的刚度大小，以及活载影响与恒载影响的比例，一般挠度理论的内力计算值比弹性理论减少/1，因此，采用挠度理论来设计大跨悬索桥可比弹性理论大大节约材料。这也是相2/1-10
当长的一段时期内挠度理论在大跨度悬索桥设计计算中一直起主导作用的原因。
1.3.3 有限位移理论
当现代悬索桥的跨径进一步增大时，加劲梁的刚度不断相对减小。当加劲梁的高跨比不小于300
/1时，采用线性挠度理论分析悬索桥产生的误差将不容忽视，为此，有限位移理论开始应用于现代悬索桥的结构分析中，基于矩阵位移法的有限元技术更能适应解决复杂结构的受力分析。一些有代表性的研究成果逐渐完善和发展了有限位移理论，应用有限位移理论的矩阵法可以综合考虑体系节点位移影响和轴力效应，把悬索桥结构分析方法统一到一般非线性有限元中，是目前大跨悬索桥分析计算中普遍采用的方法。
1.4 本文主要工作
本文主要设计13m+68m+13m三跨柔性悬索桥，上部结构设计包括桥面系、横梁、纵梁、主索、边索、吊杆等。下部结构设计包括索塔、基础、锚碇。在下面几章详细介绍和计算各部结构。
第二章 悬索结构设计
2.1 设计方案比选
布置形式三跨(13m+68m+13m) 失高7.158m 垂跨比
l f =5
.91 吊杆间距3.5m
2.2 桥面系的计算
2.2.1 桥面系构造
桥面系采用I 字钢横梁，I 字钢纵梁上加钢板组成 横梁间距3.5m 采用I36b 纵梁间距0.35m 采用I14
桥面钢板厚0.01m 上加0.06m 沥青砼铺装 纵梁共12根I14钢 ，衡梁全桥共18根I36b 钢 栏杆和缘石共宽0.4m
纵梁跨径为3.5m 的多跨连续梁 横梁跨径为4.9m 的简支梁
2.2.2 桥面系纵、横梁内力计算
470
390
490 37.5
9×35
37.5
假定钢桥面板宽为 4.9m 的简支无限长板，纵横梁构造如图2-2采用《钢桥》Pelikan-Esslinger 法计算。即第一阶段把纵梁作为横梁刚性支承的多跨连续梁，第二阶段考虑横梁的弹性变形对多跨连续纵梁内力进行修正。
2.2.2桥面系纵、横梁内力计算
2.2.2.1 截面几何特征值的计算
(1)第一阶段计算
○1第一阶段计算时纵梁有效宽度
考虑到车轮承受处桥面板要与纵肋共同工作，应计算纵肋的有效宽度，而纵肋的有效宽度与纵肋间距和纵肋的有效跨径有关，也就是在计算有效宽度前应确定纵肋有效跨径。纵肋的有效跨径t ，在第一阶段中，认为纵肋是支承在横肋上的刚性支承连续梁，这样假设的情况下的有效跨径可取弯矩部分的平均长度，其值一般为0.7倍的纵肋跨长 即
t t 7.01=
又纵肋跨径5.3=t m (横肋间距)，45.25.37.0=?=t m ，汽车-10级的后轮荷载着地宽
度5.02=g m ，根据=a g 2428.135
.05
.0= 在《钢桥》图 1.32(b)
图2-2 纵、横梁布置
曲线上查得
m 595.035.07.1)(*
*0
=?==a a a a
又由
37.5 37.5
I14
350
I36b
9×35
243.045
.2595.01*0==t a 查《钢桥》图1.33得
91.0*00'
=a a ；m 54.0595.091.0)(*
0*0
'
0'0=?==a a a a 由此可求出图1-4a 所示相应与第一阶段的纵梁截面几何特征值 ○2第二阶段计算时纵梁有效宽度
在计算第二阶段横肋变形影响时，纵肋有效跨径往往很大，故可近似采用∞=1t ；纵肋有效间距近似等于纵肋间距，
m 35.0*==a a
0*
=1
t a 查《钢桥》图1.33得
099.1*'0
=a
a 得纵肋在计算第二阶段时有效宽度为
m 385.035.0099.1**'0
'0
=?==a a a a
由上面的有效宽度，可求出图2-3b 所示相应于第二阶段纵梁的截面几何特征值 ○3横梁桥面钢板有效宽度
图2-3a 第一阶段截面几何特征
54.145
14
图2-3b 第二阶段截面几何特征
图2-3c 工字钢工36b 截面
按纵横梁重叠的构造处理(图2-2)，横梁翼缘有效宽度为I 字钢的翼缘宽，其截面几何特征值列于图(2-3c)。用于第二阶段计算中的相关刚度系数γ，可根据《钢桥》公式(1.1136)计算得
0356
.0165304.9710288.435224.149110765.516530
4.9735035224.149149071034434=??????=
????=
=
横
纵J at J b πγ
2.2.2.2 第一阶段的计算
(1)作用于纵梁上的荷载计算 作用于纵梁上的活载：
汽-10加重车作用下，冲击系数3.0=μ 前轮
kN 5.323.12
50
=?=
P 7143.035
.025.02==a g 从《钢桥》图1.32查得
I36b
14
38.5
kN 55.30kN 5.3294.00=?=A
后轮
kN 653.12100
=?=
P 4286.135
.05.02==a g 从《钢桥》图1.32查得，
kN 8.466572.00=?=A
作用于纵梁上的恒载： 纵梁单位长度重力：
kN/m 169.01=g
[见《公路桥涵设计手册—基本资料》上册(人民交通出版社，1976)表2—99] 钢板单位长度重力：
kN/m 4239.05.7801.054.02=??=g
截面几何特性按有效宽度计算，重力同样按有效板宽度m 54.0计算 沥青铺装
kN/m 483.02306.035.03=??=g
总重力
kN/m 0759.1483.04239.0169.0321
=++=++=∑g g g
g
(2)纵梁跨中弯矩计算
如图2-4布置活载，纵梁跨中弯矩根据《钢桥》公式(1.39d)计算
cm 10=c cm 350=t
图2-4 荷载布置图
175
225
350
350
350
350
m
kN 82.26350101057.03501025.01708.05.38.461057.025.0017082
2
0?=???
?
??????? ??+??? ??-?=??
?
???????? ??+??? ??-=t c t c t A M
m
后轮
同样的根据《钢桥》公式(1.39c)计算0=m cm 225=y
()
m
kN 38.2m kN 377756.2350225134.0350225317.0350225183.05.355.30134.0317.0183.02679.03
23
20?-=?-=??
?
?
??????? ??-??? ??+??? ??-?=??
?
???????? ??-??? ??+??? ??--=t y t y t y t A M m
m 前轮
式中：y ——荷载作用点与支点的距离
m ——是加载节点编号中数值较小的那个编号 活载作用下纵梁跨中弯矩：
m kN 44.2438.282.26m p ?=-=M
恒载作用下纵梁跨中弯矩：
m kN 549.024
5.30759.12422m g
?=?==gt M (3)纵梁支点弯矩计算
纵梁支点o 的弯矩，按荷载最不利布置，如图2-5对称o 点布置。根据《钢桥》公式(1.38a)计算支点o 的弯矩(cm 150=y cm 350=t )
图2-5 荷载布置图
200
200
400
350
350
350
350
m
kN 765.133********.0350150866.0_3501505.05.38.46366.0866.05.03
23
200
?-=???
?
??????? ??-??? ????? ??-?=??
?
???????? ??-??? ??+??? ??-=t y t y t y t A M
后轮
同样根据《钢桥》公式(1.38b)计算y =200cm t =350cm
()
()m
kN 041.2350200366.0350200866.03502005.02679.05.355.30366.0866.05.02679
.03
23
200?=???
?
??????? ??-??? ???+??? ??--?=??
?
???????? ??-??? ??+??? ??--=t y t y t y t A M m
前轮
活载作用下纵梁支点弯矩
m kN 724.11041.2765.13op ?-=+-=M
恒载作用下纵梁支点弯矩
m kN 0983.112
5.30759.11222og
?-=?-=-=gt M
(4)横梁内力计算
()
()kN
136.622679.0350505885.0350503923.1350508038.05.32652679.05885.03923.18038.01
13
21
0=-???????
???? ??-??? ??+??? ??-+=-??????
??? ??-??? ??+??? ??-+=--m t y t y t y P P A 前轮后轮
横梁跨中弯矩
活载作用下梁跨中弯矩，按荷载对称布置最为不利如图2-6
m kN 32.969.029.4136.629.0200p ?=??
? ??-=?-?
=A l A M 横载作用下梁跨中弯矩m 9.4=l
I 字钢横梁单位长度重力kN/m 656.01=g (据《公路桥涵设计手册-基本资料》下册)表20-10查得
桥面铺装单位长度重力
kN/m 337.49.423
06.05.34.42=???=
g
钢桥面板单位长度重力
kN/m 467.29
.45
.7801.05.34.43=???=
g
纵梁单位长度重力(横桥共12根)
kN/m 449.19
.4125.3169.04=??=g
kN/m 909.8449.1467.2337.4656.04321
=+++=+++=∑g g g g
g
m kN 7.268
9.4909.882
2g ?=?==gl M
2.2.2.3 第二阶段的计算(考虑横梁的弹性变形的修正)
根据前面求得的相关刚度系数0356.0=γ ，从《钢桥》图1.58-图1.60求出等跨弹性支承上的无限长连续梁的跨中弯矩支点弯矩和支点反力影响线纵距m ，s ，0等值列于表2-1。
表2-1 m η ，s η ，0θ
支点编号 0 1 2 3 4 t m /η 0.022 -0.021 0 0.001 0.001 t s /η 0.083 -0.040 -0.003 0.001 0 0θ
0.728
0.160
-0.039
(1)纵梁弯矩修正值计算
首先假定横梁为刚性支承，按图2-4和图2-5布载情况，各支点反力根据《钢桥》 公式(1.40)进行计算。 当荷载作用在所求支点节间时
3
2
1962.11962.21??
? ??+??? ??-=t y t y p K m
当荷载作用在其他节间时
()???????
???? ??-??? ??+??? ??--=-3
21
5885.03923.18038.02679.0t y t y t y p K m m 纵梁跨中弯矩修正值：
按图2-4荷载作用于节间荷载中时，各支点反力值(列于表2-2)计算纵梁跨中弯矩修正值。
计算横梁挠曲影响时，为了求出作用于纵梁上的计算荷载，应把作用于桥面的荷载按富里叶级系数展开正弦分布荷载(取n =1)
表2-2 图2-4荷载位置的支点反力
支点m
0 1 2
3
4
5 6 P
K m
后轮
0.6005
-0.1274 0.03413 -0.00914 0.00245 -0.000656 0.0002 前轮 0.41016 0.7744 -0.13629 0.036512 -0.00978 0.00262 -.0007 合计 1.01066
0.674 -0.10216
0.0274 -0.00733 0.001964
-.0005 支点m
0 1 2
3
4
5 6 P
K m
后轮 0.6005
-0.1274
0.03413 -0.00914 0.00245 -0.000656 0.0002
前轮 -0.09768 0.026169 -0.00701 0.00188 -0.0005 0.0001 0 合计 0.50282 -0.10123 0.02712 -0.00726 0.00195
-0.00056
0.0002
只有一辆车时，按《钢桥》公式(1.34)计算
??
?
??+=b Z b y b Z x ππππθθcos 1sin cos 401 (2-0) 将cm 90=Z cm 25=y cm 490=b 代入(2-0)式得
()[]313098261
.0838088104.01159599895.0838088104.04
49090cos 149025sin 49090cos 401=+??=??
? ???+??=π
ππππθθx
纵梁跨中弯矩修正值按《钢桥》公式(1.116a)计算(见表2-3)
表2-3
t p K m
m η∑的计算
支点m
0 1 2
3 4
5
6
p K m /
1．01066 0.647 -0.10216
0.0274 -0.00733 0.001964 -0.0005 t m /η
0．022 -0.021 0 0.001
0.001
0 0 ()()t P K m m //η?
0．0222 -0.0136 0 0.000027 -.000007
0 0 支点m
1
2
3
4
5
6
p K m /
0．50282 -0.10123 0.02712 -0.00726 0.00195 -0.00056 0.0002 t m /η
0．022 -0.021 0 0.001
0.001
0 0 ()()t P K m m //η?
0．0111
0.002125
-7.26E-6 1.95E-6
02183969.0=?∑t p K m
m η
kN/m 1305.06520===
g p Q m
kN 08895.102183969.0313098261.035.05.31300
10?=????=?=∑t
p K ta
M m m x m ηθθθ? 纵梁支点弯矩修正值
纵梁支点弯矩修正值同跨中弯矩修正值一样计算。首先按图1-6对称于所求支点布载，然后求出各支点反力。计算公式同样采用《钢桥》公式(1.40)计算，现将结果列于表2-4
表2-4 图2-5荷载位置的支点反力
支点m
1
2
3
4
5
6
7
p
K m
后轮 .5067 -.11449 .03067 -.00822 .002201 -5.9E-4 1.58E-4 -4.2E-5
前轮 .5067 .69078 -.13508 .036189 -.00969 .002597 -.0007 1.86E-4 合计 1.0134
.5763 -.1044 .0280 -.0075 .0020 -.0005 .0001 支点m
1
2
3
4
5
6
p
K m
前轮 -.1145 .03067 -.00822 .002201 -.000059 1.58E-4 合计 .5763
-.10441
.0280
-.0075
.0020
-.0005
1θθx 同前计算313098261.001=θθ
x
纵梁支点弯矩修正，同样按《钢桥》公式(1.116a)计算(见表2-5)
表2-5
t p K s
m η?∑的计算
支点m
0 1 2 3 4 5 6 p K m /
1.0134 0.5763 -0.1044 0.028 -0.0075 0.0020 -0.005 t s /η
0.083
-0.040
-0.003
0.001
*第八节悬索 悬索有许多工程应用，常见的有高压输电线、架空索道、悬索桥等。悬索结构两端固定，它和梁的主要区别在于悬索不能抵抗弯曲，只能承受拉力。在初步的力学计算中，假设悬索具有充分的柔软性，故称为柔索。本节讨论的悬索均为柔索。对于已经处于平衡状态的悬索，根据刚化原理可知，作用在悬索上的力应该满足刚体的平衡条件。同时需要注意的是，绳索不是刚体，平衡方程表示绳索平衡的必要条件但非充分条件。 工程实际中经常碰到的问题是：在给定载荷作用下，求悬索的形状、索内拉力和绳索长度，以及它们与跨度、垂度、载荷之间的关系，以作为设计、校核悬索的根据。 悬索在工作中受到的载荷可以分为两类：（1）集中载荷；（2）分布载荷。其中分布载荷中最常见的是水平均布载荷、沿索均布载荷。当不计钢索自重时，旅游胜地高空缆车的索道受到车厢集中力（即重力）的作用（图8-39a）；装有吊篮的架空索道，同样受吊篮的集中力（即重力）的作用。这些都是悬索受集中载荷作用的例子。悬索直拉桥主索上承受的载荷可看成是水平均布载荷（图8-39b)。高空输电线（图8-39c)和舰船的锚链上承受的载荷可看成是沿索均布载荷。 (a) (b) (c) 图8-39 当悬索两支座A和B高度相同时，两个支承点之间的水平距离称为跨度；在载荷作用下，悬索上每一点下垂的距离称为垂度，由悬挂点到最低点的垂直距离称为悬索的垂度。在悬索计算中，跨度和索上最低点的垂度通常是已知的。 一、集中载荷 设绳索（柔索）连接在两个固定点A和B并有n个垂直集中载荷P1、P2、…、P n，如图8—39(a)所示，绳索的重力与绳索承受的载荷相比可以忽略。因此当绳索系统处于平衡状态时，相邻载荷之间的绳索段AC1、C1C2、C2C3和C3B均被拉紧成直线段，即在集中载荷作用下，绳索成折线状。故绳索段AC1、C1C2、C2C3和C3B均可以当作二力杆，绳索中任
大跨度现代悬索桥的设计创新与技术进步 <讲稿） 杨进 <中铁大桥勘测设计院有限公司） 1.前言 自20世纪90年代开始，原铁道部大桥局自主设计建造了广东省汕头海湾现代悬索桥，随后又设计建成三峡坝下的西陵长江现代悬索桥。从此开始在中国大陆地区逐步形成了现代悬索桥在设计、计算、施工、构件制造、机械设备以及主缆、吊索与防腐材料等方面的产业链。从而使悬索桥结构在大陆地区得到了蓬勃的发展与应用。 2005年前后，中铁大桥勘测设计院在承担安徽省马鞍山长江大桥的“予可”、“工可”研究工作中，根据江段的河势演变情况，放弃了当地推荐的一跨2000M的悬索桥方案，建议考虑三塔双主跨悬索桥的等效方案，以节约工程费用。随后，江苏省决定兴建泰州长江大桥。在建桥方案的征集评议之后，建桥主管采纳了本人推荐的三塔双大跨的悬索桥方案。并于2007年正式被批准开工建设。 悬索桥是以主缆、主塔和与之相匹配的两端锚碇为主体的承重结构。主梁退居为只对体系具有加劲的作用。承重主缆受拉明确，所用材料得以充分发挥其极限强度。桥梁的工程造价与其主跨的大小直接关连。在宽阔深水的江河和海域，在不影响通航顺畅和水流态势的条件下，采用多塔多主跨悬索桥方案，将是在技术上和经济上较为合理可行的选择。在设计中，只要注意处理好位于主孔中间各塔在顺桥向的可挠性；以保持在单跨活载满布的条件下的主缆水平拉力的平衡传递问题。其他方面似无太大的技术难点。 下面分别介绍工程完成过半的泰州长江公路大桥的工程实际情况。以及正待国家审批即将开工的武汉市中环线鹦鹉洲长江城市公路大桥的设计方案研究。两者均为大跨度三塔悬索桥，因其所在的环境条件各有不同，从而在技术方案上各自具有不同代表性的特点。 2．泰州长江公路三塔双主跨悬索桥 2．1 泰州长江公路大桥采用三塔双主跨悬索桥的环境适应性
悬索桥设计说明 一、概述 本项目为配合XXX工程建设所进行的库区淹没路桥复建工程。 原XXX人行索桥全长约60m，桥面高程约为1284.0m，两岸为人行便道。XX水电站库区蓄水后，正常蓄水位为1335.0m，将淹没原人行索桥。为保证黔中水利枢纽工程建成后两岸交通的恢复，按照国家有关水库淹没赔偿的“三原”原则及有关规定，重建XX县化乐乡夺泥村河边组人行索桥及两岸人行便道。 二、设计技术标准和主要参数 1、设计依据 （1）《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）； （2）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）； （3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）； （4）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024—85）； （5）《钢结构设计规范》（GB50017—2003）； （6）《重要用途钢丝绳》（GB8918—2006）； （7）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）； （8）《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）； （10）《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）； （11）《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）； （12）《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG DF40-2003）； （13）《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG F30-2003）。 2、设计标准 （1）人行索道技术标准 荷载：人群荷载2.0kN/m2。 桥面宽度：净－2.3m。 合龙温度：15℃。 （2）人行便道技术标准 技术等级：等外公路； 计算行车速度：20km/h； 路面宽度：2m； 路面类型：泥结碎石路面。 三、桥梁地质概况 1、自然条件 （1）气候、水文 桥址区属亚热带常绿阔叶林红黄壤带的岩溶高原中山区，年平均气温13～15℃，年降雨量1000～1100mm，是贵州热量较低、雨量较多、海拔较高的剥蚀、侵蚀高原山地区。 （2）地形、地貌 桥位区为河谷斜坡地形，总体上两侧高中间低，呈“V”字型，其地面标高1269.20m～1348.92m，相对高差79.72m, 河床标高约为1268.7m。两侧地形坡角较大，一般坡角30～60°，南岸一侧谷坡较陡，地形综合坡角近于垂直；北岸一侧谷坡下缓上陡，地形坡角一般30～60°。桥位区地貌为岩溶化脊状中低山地形地貌，属溶蚀地貌，河岸两侧以高山峰林为主，山脊山顶为条形
计算说明 1、钢丝绳的实际参数由的产品质量保证书确定后，再进行复核验算。 2、在猫道承重索的计算中，风力根据设计提供的信息，按桥面处14.7m/s计，中跨、边跨分别计算。 3、在猫道承重索的荷载计算中，未计扶手绳及其绳卡的重量，施工人员按4人/4m，每副中跨猫道最多一次上20人计，每副边跨猫道最多一次上10人计。 4、猫道线性依据主缆空缆线形为基础进行计算。 泓口悬索桥猫道检算书 1、编制依据 （1）泓口大桥猫道设计图 （2）公路桥涵设计规范（JTJ025-86） （3）钢丝绳产品质量说明书（E04-426,B04-12496） （4）公路桥涵设计手册——《参考资料》 （5）简易架空缆索吊（段良策，人民交通出版社） 2、工程概况 泓口悬索桥为三结构，理论跨径42m+102m+42m。猫道系统顺桥向按三跨分离式设置，边跨的两端分别锚固于5#、10#过渡墩箱梁顶面，中跨两端均锚固于塔柱上。横向通道在跨中位置一个。每幅猫道宽3.0m，高1.0m，处于主缆正下方，面层与主缆中心距1.4m，与主缆线型基本一致。 每幅猫道承重索采用4根υ22.5钢丝绳（6W(19)-公称抗拉强度
2000MP a）,其两端分别锚固于两岸锚固端前端的型钢预埋件上，在两岸塔顶处断开，与塔顶顺桥向两侧的调节装置连接。 每幅猫道面层由［10槽钢（间距2.0m）/50×50mm］防滑方木条（间距0.5m）和υ1.6mm小孔（16×16mm）钢丝网、υ5mm大孔（50×100mm）钢丝网组成；两侧设1根υ16扶手钢丝绳，并每隔2.0m 设一道∠63×4mm角钢栏杆立柱，侧面防护网采用υ5mm（80×100mm）大孔钢丝网绑扎在立柱与扶手索上。 猫道选用钢丝绳相关参数如下 3、中跨猫道承重索检算 3.1荷载计算（按单幅猫道分析） 荷载包括恒载、活载及风力、温度等附加荷载。 3.1.1恒载 恒载包括承重索、面层、栏杆、索股滚轮支架、横通道抗风缆及其张力，其中横通道、抗风绳以集中荷载计，其余以均布荷载计。 3.1.1.1恒载均布荷载
悬索桥的总体设计 作者：周世忠 简介：本文综合了40余座大跨悬索桥资料、对主边跨比、垂跨比、桥面宽跨比，加劲梁高宽或高跨比进行分析．提出常规选用值，以及对支承体系做了简单描述。关键字：悬索桥总体设计 悬索桥适用于大跨度的桥梁结构。桥面是由钢缆和吊索来承受，作为桥面主要结构物的加劲梁的跨度相当于吊索的间距．成为一个小跨度的弹性支承连续梁，所以主跨的大小与加劲梁刚度没有很直接的关系。而作为承受桥面的关键构件的铜缆是由塔支承着并由强大的锚碇锚固着，只有塔和锚碇的稳定才能使钢缆来承受桥面上的各种荷载。因此，悬索桥在适合的地形、水文和地质条件下都可以建造，只是造价比较高。往往适用于其他桥型难以适用的特大跨径桥梁。以目前来说，当主跨超过700m的桥，几乎都是悬索桥（已建成的其他桥型只有斜拉桥，主跨为890m的多多罗桥和856m的诺曼底桥）。而小于700mm的跨径中，悬索桥和斜拉桥还是有很大的竞争力，有好的地质条件，锚往比较容易建造，如汕头海湾桥和鹅公岩长江大桥；有时有特殊要求，如厦门海沧桥和日本东京湾的彩虹桥．航空的限高和航运要求的通航净空，迫使他们选用悬索桥，因为悬索桥的塔高是斜拉桥的1/2；在施工过程中，悬索桥始终在一个静定稳定结构状态下，容易控制，风险小，也使一些人偏爱悬索桥的原因。表1列出40余座世界大跨度悬索桥的主要尺寸。
桥梁总体设计是一个很复杂的问题，首先要适应地形、水文、地质等自然条件的限制，也要符合桥面交通和通航的使用要求。本文主要以50年代以后建的悬索桥进行分析，因为它们充分吸取Tacoma大桥被风吹毁的教训，以下讨论的参数仅仅是一般情况的参考值，对于有特殊条件和特殊要求不必苛求。 一、跨度比 跨度比是指边孔跨度与主孔跨度的比值。其中对单跨悬索桥而言边孔跨度可视为主塔至锚碇散索鞍处的距离．跨度比受具体桥位处的地形与地质条件制约，每座桥都不同。如三跨悬索桥的跨度比就比单跨悬索桥的大一些，这是为了减少边孔的水中墩并减少主孔跨径。 由以上两表看来，三跨悬索桥跨度比一般在0.25～0．4之间，但世界上最大的悬索桥--明石海峡大桥在0．51。单跨悬索桥跨度比一般在0.2～0．3之间。为了使在恒载条件下，主缆在塔两侧的水平力相等，要求主缆与塔两侧的倾角相等，单跨的悬索桥的边跨主缆是直拉式，因此，一般情况单跨的边主跨比应该比三跨悬索桥小，单跨的边跨跨径与散索鞍位置还有很大的关系。 从结构特性方面来考虑，假设主孔的跨度以及垂跨比等皆为定值，在用钢塔时悬索桥单位桥长所需的钢材重量随跨度比减小而增大；当用钢筋混凝土塔时，跨度比减少增加的延米用钢量很小，当跨度比由0．5～0．3时，增加用钢量约5％，跨度越大时，增加钢用量的百分比越小。 二、垂跨比 悬索桥的垂跨比是指主缆在主孔内的垂度和主孔跨度的比值，垂跨
悬索桥的计算方法及其发展 悬索桥是一种古老的桥梁结构形式，也是目前大跨度桥梁的主 要结构型式之一。悬索桥主要是由缆索、吊杆、加劲梁、主塔、锚 碇等构成。从结构形式上看，它是一种由索和梁所构成的组合体系，在受力本质上它是一种以柔性索为主要承重构件的悬挂结构。悬索 桥随着跨度的增大，柔性加大，在荷载作用下会呈现出较强的非线性，所以悬索桥宜采用非线性方法来进行结构分析。 考虑悬索桥非线性因素的结构分析方法主要有挠度理论和有限 位移理论。挠度理论考虑了悬索桥几何非线性的主要因素，可用比 较简便的数值方法来分析，又有影响线可资利用，故很适用于初步 设计阶段的结构设计计算。有限位移理论则全面地考虑了悬索桥几 何非线性因素，计算结果较挠度理论精确，但计算过程复杂，直接 用于设计计算有诸多不便和困难。 悬索桥挠度理论是一种古典的悬索桥结构分析理论。这种理论 主要考虑悬索和加劲梁变形对结构内力的影响，在中小跨度范围内 其计算结果比较接近结构的实际受力情况，具有较好的精度。悬索 桥挠度理论主要分为多塔悬索桥挠度理论和自锚式悬索桥挠度理论。 最初的悬索桥分析理论是弹性理论。弹性理论认为缆索完全柔性，缆索曲线形状及坐标取决于满跨均布荷载而不随外荷载的加载 而变化，吊杆受力后也不伸长，加劲梁在无活载时处于无应力状态。弹性理论用普通结构力学方法即可求解，计算简便，至今仍在跨径 小于200米的悬索桥设计中应用[1]。但弹性理论假定缆索形状在加 载前后不发生变化，显然与悬索桥的可挠性不符，因此发展出计入 变形影响的悬索桥挠度理论。
古典的挠度理论称为“膜理论”。它是将悬索桥的全部近视看成是一种连续的不变形的膜，当缆索产生挠度时，加劲梁也随之产生相同的挠度。由于根据作用于缆索单元上吊杆力与缆索拉力的垂直分力平衡以及作用于加劲梁单元上的外荷载及吊杆力与加劲梁弹性抗力平衡的条件建立力的平衡微分方程而求解。挠度理论和弹性理论的最大区别是摒弃了弹性理论中关于缆索形状不因外荷载介入而改变的假设，相应建立缆索在恒载下取得平衡的几何形状将因外荷载介入而改变及同时计入缆索因外荷载所增索力引起的伸长量的假设，极大的接近悬索桥主索的实际工作状态，对悬索桥的发展起到了很大的推动作用。 悬索桥的挠度理论也是一种非线性的分析方法，至今仍不失为分析悬索桥的较简单实用的手段。但挠度理论在基本假设中忽略了吊杆的变位影响及加劲梁的剪切变形影响等，使分析结果的精度受到限制。随着计算方法、计算手段的发展，悬索桥的计算理论也发展到将悬索桥作为大位移构架来分析的有限位移理论。有限位移理论将整个悬索桥包括缆索、吊杆、索塔、加劲梁全部考虑在内，分析时可以将各种二次影响包括进去，从而使悬索桥的分析精度达到新的水平。 有限位移理论是20世纪60年代提出的计算理论。它是一种精确的理论，不需挠度理论所作的那些假定。其计算值一般要小于挠度理论[3]。根据参考文献，主跨为380m时，用有限位移理论计算的内力、挠度值，比挠度理论小10﹪；主跨768m时，在半跨加均
在学**阶段的各种设计练**及实际工作中，可能会经常遇到悬索桥的设计计算。本文结合笔者自身体验，叙述Midas/Civil计算悬索桥的基本步骤及使用中的心得技巧和注意事项。注：本文以Midas/Civil 2012为参照版本。 Midas/Civil计算悬索桥中的关键问题在于初始成桥线性的确定，这是由于悬索桥为大变形二阶柔性结构决定的。其分析过程及每步中的要点如下： 1.建立新文件，为了便于区分和查找，建议命名时加入文件创建日期及文件主要特征等信息； 2.按照初步设计，定义主缆、桥塔、横梁、加劲梁、横隔板等部件的材料及截面特性值； 3.在结构-悬索桥按钮点出“悬索桥建模助手”，在其中输入相关信息，利用建模助手功能生 成初步模型以便后续修改。在此需指出，利用悬索桥建模助手可以确定索单元大致的初始内力，利于后面的精细分析。实际上也完全可以自行建立悬索桥的全部梁、索单元，再进行非线性分析控制和迭代，但该步骤比较繁琐，因此一般推荐采用悬索桥建模助手生成初步模型； 在建模助手中有几个要点和技巧： 1）建模助手采用的默认对象是双塔三跨悬索桥。当建立的模型为双塔单跨悬索桥时，可以在边跨长度框内输入一个很小的数值（如1e-6），一般在Midas/Civil中，距离小于1e-5的节点将被合并，从而达到实际只建立了中跨的效果； 2）桥面系宽度，在桥塔竖直、索面竖直时指的是桥塔间距，也即主缆间距、吊杆吊点间距，在索面倾斜或桥塔倾斜时，一般理解为吊杆在加劲梁上的吊点间距更加方便； 3）桥面系单位重量，此处输入的单位重量必须等于加劲梁的自重加上二期恒载等以梁单元均布荷载形式施加给加劲梁单元的梁单元荷载的和，否则后面难以计算收敛。另外，当建立的模型为双塔单跨悬索桥时，应勾选此处“详细”对话框，并在对话框中分别设置边、中跨桥面系荷载集度，为了便于收敛，可以将实际不存在的边跨设置一个非常小的集度，如1e-6； 4）其余各项按照对话框要求及初步设计填写即可，点击“实际形状”，会给出初步计算的主缆横向内力，该值应该记下，以便在后面悬索桥分析控制中使用； 5）填写完成后建议命名并保存该wzd文件，以便后面再修改或重复利用。 4.建模助手填写完毕后，点击“确定”，即开始进行第一轮悬索桥生成时的初步非线性分析 计算，根据悬索桥复杂程度不等，通常该过程会持续数秒到数十秒，此时宜耐心等待。该过程运行结束后，程序会自动生成几何刚度初始荷载，并自动生成“自重”荷载工况； 5.悬索桥建模助手生成的是程序默认形式的地锚式竖直索面悬索桥，此时我们需根据实际桥 梁情况进行修改：比如自锚式悬索桥、空间主缆悬索桥、单塔悬索桥等，修改的内容包括节
悬索桥挠度理论非线性分析计算方法 摘要：为配合大跨度悬索桥的设计,采用悬索桥挠度理论的实用计算方法,提出了通过初拟结构尺寸挠度理论分析改进和优化截面尺寸的反复计算来确定悬索桥各部分结构尺寸的计算方法。 关键词：悬索桥,挠度理论,结构设计,计算方法 悬索桥是一种传统的桥梁结构形式。由于它的跨越能力在各种桥梁结构形式中最大，故一直是大跨和特大跨桥梁的主要形式。悬索桥通常由承重缆索、支承缆索的索塔，锚固缆索的锚碇、直接承受交通荷载的加劲梁以及将加劲梁与缆索连在一起的吊杆组成，因而在理论上悬索桥应是索和梁的组合结构体系。但因悬索桥的跨度一般很大，加劲梁的刚度在全桥刚度中所占比重很小，故在受力本质上悬索桥属于柔性悬挂体系，它在外荷载作用下将产生相当大的变形，如仍按小变形理论进行线性分析，将不能反映实际结构的受力。因此，大跨度悬索桥的分析必须计入内力和结构变形的影响，否则将引起较大的误差。不过悬索桥和拱桥相反，不计入结构变形影响通常将导致缆索内力计算偏大而不是偏于不安全，这也是早期修建的一些悬索桥至今仍能使用的原因之一。 最初的悬索桥分析理论是弹性理论。弹性理论认为缆索完全柔性，缆索曲线形状及坐标取决于满跨均布荷载而不随外荷载的加载而变化，吊杆受力后也不伸长，加劲梁在无活载时处于无应力状态。弹性理论用普通结构力学方法即可求解，计算简便，至今仍在跨径小于200米的悬
索桥设计中应用[1]。但弹性理论假定缆索形状在加载前后不发生变化，显然与悬索桥的可挠性不符，因此发展出计入变形影响的悬索桥挠度理论。 古典的挠度理论称为膜理论。它是将悬索桥的全部近视看成是一种连续的不变形的膜，当缆索产生挠度时，加劲梁也随之产生相同的挠度。由于根据作用于缆索单元上吊杆力与缆索拉力的垂直分力平衡以及作用于加劲梁单元上的外荷载及吊杆力与加劲梁弹性抗力平衡的条件建立力的平衡微分方程而求解。挠度理论和弹性理论的最大区别是摒弃了弹性理论中关于缆索形状不因外荷载介入而改变的假设，相应建立缆索在恒载下取得平衡的几何形状将因外荷载介入而改变及同时计入缆索因外荷载所增索力引起的伸长量的假设，极大的接近悬索桥主索的实际工作状态，对悬索桥的发展起到了很大的推动作用[2]。 悬索桥的挠度理论也是一种非线性的分析方法，至今仍不失为分析悬索桥的较简单实用的手段。但挠度理论在基本假设中忽略了吊杆的变位影响及加劲梁的剪切变形影响等，使分析结果的精度受到限制。随着计算方法、计算手段的发展，悬索桥的计算理论也发展到将悬索桥作为大位移构架来分析的有限位移理论。有限位移理论将整个悬索桥包括缆索、吊杆、索塔、加劲梁全部考虑在内，分析时可以将各种二次影响包括进去，从而使悬索桥的分析精度达到新的水平。 有限位移理论是20世纪60年代提出的计算理论。它是一种精确的理论，不需挠度理论所作的那些假定。其计算值一般要小于挠度理论[3]。根据
设计原始资料 1.地形、地貌、气象、工程地质及水文地质、地震烈度等自然情况 （1）气象：天津地区气候属于暖温带亚湿润大陆性季风气候区，部分地区受海洋气候影响。四季分明，冬季寒冷干旱，春季大风频繁，夏 季炎热多雨，雨量集中，秋季冷暖变化显著。年平均气温12.20C， 最冷月平均气温-40C，七月平均气温26.40C。 （2）工程地质：天津地铁一号线经过地区处于海河冲积平原上，地形平坦，地势低平，地下水位埋深较浅，沿线分布了较多的粉砂、细砂、粉土，均为地震可液化层，局部地段具有地震液化现象。沿线地层 简单，第四系地层广泛发育，地层分布从上到下依次为人工堆积层、新近沉积层、上部陆相层、第一海相层、中上部陆相层、上部及中 上部地层广泛发育沉积有十几米厚的软土。 a.人工填土层，厚度5m，?k=100KP a； b.粉质黏土，中密，厚度15m，?k=150 KP a； c.粉质黏土，密实，厚度15m，?k=180KP a； d.粉质黏土，密实，厚度10m，?k=190KP a。 第一章方案比选 一、桥型方案比选 桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。 桥梁设计原则 1．适用性 桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。 2．舒适与安全性 现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 3．经济性 设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。 4．先进性 桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量
悬索桥 1、什么是悬索桥 悬索桥，又名吊桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的缆索（或钢链）作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由 力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小荷载所引 起的挠度变形。 2、受力特点 悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。由于塔架基本上不受侧向的力，它的结构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的 稳定作用。假如在计算时忽视悬索的重量的话，那么悬索形成一个抛物线。 这样计算悬索桥的过程就变得非常简单了。老的悬索桥的悬索一般是铁链 或联在一起的铁棍。现代的悬索一般是多股的高强钢丝。 悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索， 它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢缆等）制作。由于 悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬 索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。悬 索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需 注意采取相应的措施。 按照桥面系的刚度大小，悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥。柔性悬索桥的桥面系一般不设加劲梁，因而刚度较小，在车辆荷载作用下， 桥面将随悬索形状的改变而产生S形的变形，对行车不利，但它的构造简 单，一般用作临时性桥梁。刚性悬索桥的桥面用加劲梁加强，刚度较大。 加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载。除以上形式外，为增强悬索桥刚 度，还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式，但构造较复杂。 桥面铺在刚性梁上，刚性梁吊在悬索上。现代悬索桥的悬索一般均支承在两个塔柱上。塔顶设有支承悬索的鞍形支座。承受很大拉力的悬索的 端部通过锚碇固定在地基中，也有个别固定在刚性梁的端部者，称为自锚 式悬索桥。
悬索桥的总体设计(1) 摘要：本文综合了40余座大跨悬索桥资料、对主边跨比、垂跨比、桥面宽跨比，加劲梁高宽或高跨比进行分析．提出常规选用值，以及对支承体系做了简单描述。 关键词：悬索桥总体设计 悬索桥适用于大跨度的桥梁结构。桥面是由钢缆和吊索来承受，作为桥面主要结构物的加劲梁的跨度相当于吊索的间距．成为一个小跨度的弹性支承连续梁，所以主跨的大小与加劲梁刚度没有很直接的关系。而作为承受桥面的关键构件的铜缆是由塔支承着并由强大的锚碇锚固着，只有塔和锚碇的稳定才能使钢缆来承受桥面上的各种荷载。因此，悬索桥在适合的地形、水文和地质条件下都可以建造，只是造价比较高。往往适用于其他桥型难以适用的特大跨径桥梁。以目前来说，当主跨超过700m的桥，几乎都是悬索桥（已建成的其他 桥型只有斜拉桥，主跨为890m的多多罗桥和856m的诺曼底桥）。而小于700mm的跨径中，悬索桥和斜拉桥还是有很大的竞争力，有好的地质条件，锚往比较容易建造，如汕头海湾桥和鹅公岩长江大桥；有时有特殊要求，如厦门海沧桥和日本东京湾的彩虹桥．航空的限高和航运要求的通航净空，迫使他们选用悬索桥，因为悬索桥的塔高是斜拉桥的1/2；
在施工过程中，悬索桥始终在一个静定稳定结构状态下，容易控制，风险小，也使一些人偏爱悬索桥的原因。表1列出40余座世界大跨度悬索桥的主要尺寸。 桥梁总体设计是一个很复杂的问题，首先要适应地形、水文、地质等自然条件的限制，也要符合桥面交通和通航的使用要求。本文主要以50年代以后建的悬索桥进行分析，因为它们充分吸取Tacoma大桥被风吹毁的教训，以下讨论的参数仅仅是一般情况的参考值，对于有特殊条件和特殊要求不必苛求。 一、跨度比 跨度比是指边孔跨度与主孔跨度的比值。其中对单跨悬索桥而言边孔跨度可视为主塔至锚碇散索鞍处的距离．跨度比受具体桥位处的地形与地质条件制约，每座桥都不同。如三跨悬索桥的跨度比就比单跨悬索桥的大一些，这是为了减少边孔的水中墩并减少主孔跨径。 由以上两表看来，三跨悬索桥跨度比一般在～0．4之间，但世界上最大的悬索桥--明石海峡大桥在0．51。单跨悬索桥跨度比一般在～0．3之间。为了使在恒载条件下，主缆在塔两侧的水平力相等，要求主缆与塔两侧的倾角相等，单跨的悬索桥的边跨主缆是直拉式，因此，一般情况单跨的边主跨比应该比三跨悬索桥小，单跨的边跨跨径与散索鞍位置还有很大的关系。
斜拉桥与悬索桥计算理论简析 以前忘记在哪里看到这篇文章了，感觉就像是研究生交的作业一样，呵呵，不过深入浅出，讲的挺明白，把斜拉桥和悬索桥基本的东西都写出来了。我把它修改了一下贴出来，大家可以当科普性的东西看看。 正文：斜拉桥与悬索桥是桥梁结构中跨越能力最大的两种桥型，随着桥梁建造向大跨径方向发展，它们越来越成为人们研究的热点。通过大跨径桥梁理论的学习，我对斜拉桥与悬索桥的计算理论有了较为系统的了解。在本文中，我想从一个设计者的角度，在概念层次上，对斜拉桥与悬索桥的计算理论做个总结，以加深自己对这些计算理论的理解。 一、斜拉桥的计算理论斜拉桥诞生于十七世纪，在最近的五十年间，斜拉桥有了飞速的发展，成为200米到800米跨径范围内最具竞争力的桥梁结构形式之一。有理由相信，在大江河口的软土地基上或不适合建造悬索桥的地区，有可能修建超过1200米的斜拉桥。斜拉桥是塔、梁、索三种基本结构组成的缆索承重结构体系，一般表现为柔性的受力特性。 （一）、斜拉桥的静力设计过程 1、方案设计阶段此阶段也称为概念设计。本阶段的主要任务是凭借设计者的经验，参考别的斜拉桥的设计，结合自己的分析计算，来完成结构的总体布置，初拟构件尺寸。根据此设计文件，设计者或甲方（有些地方领导说了算）进行
方案比选。 2、初步设计阶段本阶段在前一阶段工作的基础上进一步细化。主要任务是：通过反复计算比较以确定恒活载集度、恒载分析、调索初定恒载索力、修正斜拉索截面积、活载及附加荷载计算、荷载组合及梁体配索、索力优化以及强度刚度验算等。 3、施工图设计阶段此阶段要对斜拉桥的每一部位以及每一施工阶段进行计算，确保结构安全。主要计算内容有：构件无应力尺寸计算、对施工阶段循环倒退分析、计算斜拉索初张力、预拱度计算、强度刚度稳定性验算以及前进分析验算等。 （二）、斜拉桥的计算模式 1、平面杆系加横分系数此模式用在概念设计阶段研究结构的设计参数，以求获得理想的结构布置。还可用于技术设计阶段，仅仅计算恒载作用下的内力。 2、空间杆系计算模式此模式用在空间荷载（风载、地震荷载以及局部温差等）作用下的静力响应分析。此模式按照主梁可分为三种：“鱼骨”模式、双梁式模式与三梁式模型。 3、空间板壳、块体和梁单元计算模式此模式用在计算全桥构件的应力分布特性，这类模式要特别注意不同单元结合部的节点位移协调性。 4、从整体结构中取出的特殊构件此模式主要是为了研究斜拉索锚固区等的应力集中现象。根据圣维南原理，对结构进行二次分析。 （三）、斜拉桥的计算理论根据线性与非线性将其分为三类。 1、微小变形理论，即弹性理论这种计算方法将拉索简化为桁单元，其余部分用梁单元进行模拟，不考虑非线性影响。此计算方法适用于中小跨径的斜拉桥，或用于方案设计阶段。 2、准非线性计算理论包
悬索桥的受力分析 一、选题 在前面的PreSentation 部分，我与张玉青同学合作完成了上海东海大桥的建模，在此次的实例分析中，我参考了《ANSYSfc木工程实例应用》中的悬索桥部分，并在建模的基础上对其进行受力分析和施工过程中跨中挠度变化情况的分析。 二、实例 1?问题的描述 材料性能 悬索和吊杆：E=2.5e11, μ=0.1, P g=1e4 梁：E=3.0e11, μ=0.1, P C=Ie4 截面尺寸 悬索：A=I 吊杆：A=0.02 梁：A=0.5, H=1, 1=1/24 几何参数：桥长400m双索塔，自桥面算起塔高20m全桥模型成对称分布。两塔之间 跨度为200m,左右塔距岸边各100m悬索间距为10m 初始条件：悬索和吊杆初应变为ε=1e-5。 边界条件：悬索两端铰支，大梁布置成简支结构。 以上都统一采用国际单位制。 2.悬索桥结构的建模 把悬索体系的主要承重结构模拟为由铰链环组成的在节点上加荷载的悬挂索链。这种模型不但能很好地表现实际节点索链的性质，还能表现由金属丝。股或索组成的缆的性质，由于它不具有抗弯的能力，所以用LINK180单元模拟是非常好的，计算的精度和索长度的选取 有很大的关系，同时要考虑索的应力变化问题。 当给索缆装配加劲梁时，由于加劲梁还只是外荷载，不参与结构受力，所以可以将缆索 结构当成是受集中荷载的体系。荷载按照实际的情况阶段施加。 当桥建成之后，可以将缆索和加劲梁当做一个整体来分析，在条件允许的情况下可以一 次性施加活载在桥上来模拟其受力分析。 三、建模过程及分析过程 1. 设置单元及材料参数 定义单元类型 定义材料属性 实常数 定义截面 2. 建模 生成区段模型 主缆单元类型为1号，材料类型为1,截面实常数R1 ;悬索单元类型为1号，实常数为2,桥面主梁单元类型为2号，材料类型为2号，截面实常数为1。 定义局部坐标 在X=100处生成局部坐标系，新的坐标系代号必须大于10 ,再将局部坐标系设为当前 坐标系，以当前坐标系的YZ面为对称面，镜像生成另一区段模型。再返回到全局笛卡尔坐 标（CSYS=O，再将当前所有模型相对YZ面为镜像生成另一半模型。
悬索桥的总体设计(1) 本文综合了40余座大跨悬索桥资料、对主边跨比、垂跨比、桥面宽跨比，加劲梁高宽或高跨比进行分析．提出常规选用值，以及对支承体系做了简单描述。 关键词：悬索桥总体设计 悬索桥适用于大跨度的桥梁结构。桥面是由钢缆和吊索来承受，作为桥面主结构物的加劲梁的跨度相当于吊索的间距．成为一个小跨度的弹性支承连续梁，所以主跨的大小与加劲梁刚度没有很直接的关系。而作为承受桥面的关键构件的铜缆是由塔支承着并由强大的锚碇锚固着，只有塔和锚碇的稳定才能使钢缆来承受桥面上的各种荷载。因此，悬索桥在适合的地形、水文和地质条件下都可以建造，只是造价比较高。往往适用于其他桥型难以适用的特大跨径桥梁。以目前来说，当主跨超过700m的桥，几乎都是悬索桥（已建成的其他 桥型只有斜拉桥，主跨为890m的多多罗桥和856m的诺曼底桥）。而小于 700mm的跨径中，悬索桥和斜拉桥还是有很大的竞争力，有好的地质条件，锚往比较容易建造，如汕头海湾桥和鹅公岩长江大桥；有时有特殊求，如厦门海沧桥和日本东京湾的彩虹桥．航空的限高和航运求的通航净空，迫使他们选用悬索桥，因为悬索桥的塔高是斜拉桥的1/2；在施工过程中，悬索桥始终在一个静定稳定结构状态下，容易控制，风险小，也使一些人偏爱悬索桥的原因。表1列出40余座世界大跨度悬索桥的主尺寸。 桥梁总体设计是一个很复杂的问题，首先适应地形、水文、地质等自然条件的限制，也符合桥面交通和通航的使用求。本文主以50年代以后建的悬索桥进行分析，因为它们充分吸取Tacoma大桥被风吹毁的教训，以下讨论的参数仅仅是一般情况的参考值，对于有特殊条件和特殊求不必苛求。 一、跨度比 跨度比是指边孔跨度与主孔跨度的比值。其中对单跨悬索桥而言边孔跨度可视为主塔至锚碇散索鞍处的距离．跨度比受具体桥位处的地形与地质条件制约，每座桥都不同。如三跨悬索桥的跨度比就比单跨悬索桥的大一些，这是为了减少边孔的水中墩并减少主孔跨径。 由以上两表看来，三跨悬索桥跨度比一般在0.25～0．4之间，但世界上最大的悬索桥--明石海峡大桥在0．51。单跨悬索桥跨度比一般在0.2～0．3之间。为了使在恒载条件下，主缆在塔两侧的水平力相等，求主缆与塔两侧的倾角相等，单跨的悬索桥的边跨主缆是直拉式，因此，一般情况单跨的边主跨比应该比三跨悬索桥小，单跨的边跨跨径与散索鞍位置还有很大的关系。
悬索桥施工实例简介
附录三：悬索桥施工实例简介 一. 汕头海湾大桥简介 汕头海湾大桥位于汕头经济特区的汕头港东部出海口处，是深汕高速公路上的一座特大桥，其主桥为154+452+154m的三跨双铰预应力混凝土悬索桥，是我国第一座现代化的悬索桥。全桥总体布置见图附录3-1： 图附录3-1 汕头海湾桥桥式布置图 汕头海湾悬索桥各主要组成构造简介如下： 1. 索塔： ⑴. 索塔为钢筋混凝土三层框架，基础承台顶以上高度为95.10m，塔柱内侧净宽 24.1m，外侧边到边为31.2m，塔柱为D型截面，顺桥向宽6m，横桥向宽3.5m，为空心结构。 ⑵. 索塔顶设置大型铸钢鞍座，每个鞍座座体分为两部分，通过塔顶组拼的桁架式吊机安装。鞍座安装时向岸侧预偏1200mm，在跨中对称架设12对梁段时逐段顶推使鞍座复位到位，共分12次进行。 ⑶. 每跨混凝土加劲梁在主塔以及边墩处设置竖向拉压支座，在塔柱内侧设置阻尼束。 2. 主缆： ⑴. 每根主缆由10010根ф5.1mm镀锌高强度钢丝组成，分成110束预制平行钢丝束，每束91根钢丝，长1030m左右，两根主缆的横向中距为25.2m。 ⑵. 主缆采用PWS法架设编制，架设时先将110股预制平行钢丝束编排成六角形截面，再用挤紧机挤成圆形，截面挤紧的孔隙率在一般部位按20％考虑，其相应的外径为570mm左右，在安装索架的部位由于索夹的紧固作用，孔隙率将压缩至18％左右，此处主缆的外径约为560mm；主缆采用重力式锚碇方式，在锚碇前端的铸钢散索鞍座处，各索股分散并通过锚头与锚固构架上的锚杆相连进行锚固；在N2、S2墩顶处设置竖向支撑摆柱。见图附录3-2示意。
第一章、工程基本情况 一、工程概述 本工程为核桃基地景观桥工程，位于核桃基地景观带，计划在现有优质1200核桃基地、采摘园的基础上，在山上建设一处长150米，宽2米的景观桥，一桥两亭，融桥于景，营造和谐、怡人的气氛，满足人们精神文化生活的需求。 二、工程内容 本项目为景观人行桥，位于规划景观带内，主体结构主索为高强平行钢丝，桥面系为木质桥面，桥面结构为热轧H型刚组合焊接而成，桥面两侧防护栏为钢丝绳护栏。桥梁为单跨悬索桥，跨径组合为152，主索矢高为1m；垂跨比为1/152，两侧通过引桥与河堤相连。桥面宽度为2.4m，吊杆间距为2.4m。两侧采用岩石地基锚碇。全桥结构轻盈，简洁美观。计划工期: 2017年8月4日--2017年10月4日。质量标准：达到国家验收合格标准。 第二章、编制依据 我们编制的原则是：在确保工程质量合格的前提下，安全、快速、低造价、操作性强”，同时保证施工现场周边有良好环境。 1、核桃基地景观桥工程施工图设计文件； 2、设计交底文件； 3、施工现场踏勘情况；
4、投标文件和招标文件 5、国家现行的相关技术规范 1、本工程各项专项施工方案是严格按照本工程的施工组织设计要求进行策划后编制的，在人员、机械、材料供应、平衡调配、施工方案、质量要求、进度安排、资金计划等方面统一进行部署下完成。 本着对建设单位负责和资金的合理使用、对工程质量的高度责任感，并针对本工程设计特点和功能要求，我公司高度重视本工程专项施工方案的编制工作，特邀请曾经从事过类似工程的技术专家、有关负责人攻克本工程的重点、难点及特殊部位的施工技术，力求各专项方案重点突出，具有针对性和可操作性。 第三章、施工准备情况 一、准备工作内容 1、项目管理机构的组建； 2、施工技术及设备准备； 3、施工机具设备准备； 4、班组人员准备； 5、临时设施准备 1、项目管理机构的组建 我公司高度重视本工程的建设，已把本工程列为重点工程，根据本工程的规模和特点，选派思想好、业务精、能力强、能融洽、合作好的具有丰富实践经验的年富力强、颇具开拓精神的管理人员进入项目管理班子。对外适应业主管理的要求，充分发挥公司的经济技术优势和精诚合作的诚意，对内建立健全
本科毕业设计成果 小跨度吊桥设计 作者姓名朱杰 指导教师秦值海 所在院系浙江工业大学 专业班级土木09 提交日期2011年10月7日
小跨度吊桥设计 The Design of Shot-span Suspension Bridge Abstract 学生姓名：朱杰Student: ZhuJie 指导教师：秦值海Advisor: QinZhiHai 浙江工业大学 成人教育学院 毕业设计成果 A Thesis Submitted to Zhejiang University of Technology in Partial Fulfillment of the Requirements for the Undergraduate Thesis in Automation 2012年6月
摘要 本设计为公路（13m+68m+13m）三跨柔性悬索桥，主跨68m，边跨对称13m。桥面系为钢结构，桥塔为钢筋混凝土结构。悬索桥很早以前就有了，到了近代发展速度十分迅猛，在现代桥梁工程实践中开始广泛应用，其特点是受力性能好、跨越能力大、轻型美观、抗震性能好。是跨越大江大河、海峡港湾等交通障碍的首选桥型。 本设计以悬索桥设计基本理论和静动力分析为理论基础，以成功修建的悬索桥为例，根据桥梁的位置、布置形式，拟定桥梁的跨度、矢高、吊杆间距、锚索倾角、桥塔高度和截面、塔基形式、锚碇构造等，说明选择相关参数的过程、依据、和考虑的主要因素，然后进行桥面系、主索边索、吊杆、索夹、抗风索、桥塔、锚碇等具体尺寸设计、配筋和验算。 桥面系采用工字钢横纵梁布置，主索用7×19钢丝绳，桥塔用C20钢筋混凝土，本桥相对悬索桥跨度较小，设计考虑恒载、风荷载和温度荷载，活载为汽-10和人行荷载，不考虑地震荷载。 由于悬索桥是超静定结构，计算较为烦琐，故在该设计中，结构单元划分和内力计算采用专业设计软件ansys进行，计算方法为有限元法，使设计工作量大大的简化，内力求出后，根据桥梁规范进行结构内力组合。最后，按容许应力法和极限状态法来验算主要截面，以判定设计的合理性。 关键词：悬索桥，桥面系，主索，桥塔，锚碇
摘要：本文综合了40余座大跨悬索桥资料、对主边跨比、垂跨比、桥面宽跨比，加劲梁高宽或高跨比进行分析．提出常规选用值，以及对支承体系做了简单描述。 关键词：悬索桥总体设计 悬索桥适用于大跨度的桥梁结构。桥面是由钢缆和吊索来承受，作为桥面主要结构物的加劲梁的跨度相当于吊索的间距．成为一个小跨度的弹性支承连续梁，所以主跨的大小与加劲梁刚度没有很直接的关系。而作为承受桥面的关键构件的铜缆是由塔支承着并由强大的锚碇锚固着，只有塔和锚碇的稳定才能使钢缆来承受桥面上的各种荷载。因此，悬索桥在适合的地形、水文和地质条件下都可以建造，只是造价比较高。往往适用于其他桥型难以适用的特大跨径桥梁。以目前来说，当主跨超过700m的桥，几乎都是悬索桥（已建成的其他 桥型只有斜拉桥，主跨为890m的多多罗桥和856m的诺曼底桥）。而小于700mm的跨径中，悬索桥和斜拉桥还是有很大的竞争力，有好的地质条件，锚往比较容易建造，如汕头海湾桥和鹅公岩长江大桥；有时有特殊要求，如厦门海沧桥和日本东京湾的彩虹桥．航空的限高和航运要求的通航净空，迫使他们选用悬索桥，因为悬索桥的塔高是斜拉桥的1/2；在施工过程中，悬索桥始终在一个静定稳定结构状态下，容易控制，风险小，也使一些人偏爱悬索桥的原因。表1列出40余座世界大跨度悬索桥的主要尺寸。 一、跨度比 跨度比是指边孔跨度与主孔跨度的比值。其中对单跨悬索桥而言边孔跨度可视为主塔至锚碇散索鞍处的距离．跨度比受具体桥位处的地形与地质条件制约，每座桥都不同。如三跨悬索桥的跨度比就比单跨悬索桥的大一些，这是为了减少边孔的水中墩并减少主孔跨径。 由以上两表看来，三跨悬索桥跨度比一般在0.25～0．4之间，但世界上最大的悬索桥--明石海峡大桥在0．51。单跨悬索桥跨度比一般在0.2～0．3之间。为了使在恒载条件下，主缆在塔两侧的水平力相等，要求主缆与塔两侧的倾角相等，单跨的悬索桥的边跨主缆是直拉式，因此，一般情况单跨的边主跨比应该比三跨悬索桥小，单跨的边跨跨径与散索鞍位置还有很大的关系。 从结构特性方面来考虑，假设主孔的跨度以及垂跨比等皆为定值，在用钢塔时悬索桥单位桥长所需的钢材重量随跨度比减小而增大；当用钢筋混凝土塔时，跨度比减少增加的延米用钢量很小，当跨度比由0．5～0．3时，增加用钢量约5％，跨度越大时，增加钢用量的百分比越小。 二、垂跨比 悬索桥的垂跨比是指主缆在主孔内的垂度和主孔跨度的比值，垂跨比的大小对主缆中的拉力有很大的影响，因此它在较大程度上影响着主缆的用钢量、结构整体刚度、主孔竖向和横向的挠度。垂跨比与主缆中的拉力和塔承受的压力呈反比。垂跨比与塔的高度也有直接影响，它们呈正比关系。垂跨比越大，悬索桥竖向挠度和横向挠度都加大。一般都在1／10～1／11之间，铁路桥更小一些。 悬索桥的主缆垂跨比除了对结构整体刚度有影响以外，它对结构振动特性也有一定的影响。悬索桥的竖向弯曲固有频率ωb将随垂跨比的加大而减低；悬索桥的扭转固有频率；将随垂跨比的加大而增高；悬索桥扭转与坚弯固有频率比也将随垂跨比的加大而有显著的增大；悬索桥的极惯距<。&将随垂跨比的加大而减小。 三、宽跨比 宽跨比是指桥梁上部结构的梁度（或主缆中心距）与主孔跨度的比值，对于一般桥型的中小跨度而言，可控制在大于1/30左右，有足够的横向刚度。由于桥梁宽度一般由交通要求确定的，对于特大跨度桥梁就很难保证这个要求了。在统计的悬索桥资料中1000m以上跨径的宽跨比都小于1/30，甚至达1／60，虽然有些桥梁为了增加抗风稳定性，在风嘴外侧再增加挑
悬索桥的发展与设计计算理论 摘要：本文先介绍了现代悬索桥的发展历史，而后主要从悬索桥理论发展入手,介绍了弹性理论、挠度理论、有限位移理论的基本原理,并通过对三者的比较分析,说明了在现今计算机高速发展和应用的背景下,有限位移理论是对悬索桥结构进行分析的最适合的理论。 关键词：悬索桥；弹性理论；挠度理论；有限位移理论 我国四川省的灌县早在前年之前就出现了竹索桥。17世纪出现铁链作悬索的桥梁，我国四川省大渡河上由9条铁链组成的泸定桥是在1 706年建成的。19世纪时又发展为采用眼杆与销铰作悬链的桥梁。英国1826年建成的跨度为177m的麦地海峡桥；1864年建成的跨度为214m的克利夫顿桥都是属于这种形式，这两座古老的悬索桥至今尚在使用。利用钢缆绳、钢铰线秘钢丝等现代钢材来制造的悬索桥则基本上是进入20世纪后才开始出现的。 现代悬索桥的发展迄今出现了四次高峰。在第一次与第二次高峰之间的20世纪40年代．因美国塔科马老桥的风毁事故．夫跨度悬索桥的修建停顿了约有10年之久。但在此期间由手悬索桥的抗风设计，引入了风洞试验雨使悬索桥的发展在20世纪50年代得到复苏，并分别在60年代与80年代进式第二次与第三次高峰。进入90年代之后，在全球范围随又出现新的建设高峰。即目前的第四次高峰。以下对四次高峰，包括挫折期与复苏期．分别作概略的叙述。 1883年在纽约建成的主跨为486m的布鲁克林桥是美国，也是世界首座跨度较大的悬索桥。此桥除了具备现代悬索桥的缆索体系外．还混有若干加强的斜拉索。因此，严格地说，它不是一座纯粹的悬索桥。首先是1903年建成的主跨为488m 的威廉姆斯堡，其次是1909年建成的主跨为448m的曼哈顿桥。这两座桥都是纽约市区跨越东河．并且都是在空中甩编丝轮将钢丝编拉后组成主缆的。这种在空中编丝成缆的方法被称为空中编缆法．简称AS法。 而悬索桥的发展又离不开与其密切相关的计算理论的发展。悬索桥的计算理论也已有上百年的历史,它随着时代的发展与科学技术的进步,特别是二次世大战以后的电子计算机技术的发展,有着非常大的演变与发展。19 世纪末至上世纪初的悬索桥早期的计算是采用弹性理论来进行的。当时世界上跨度最大的布