某人行悬索桥的动力设计研究

71第1卷　第7期产业科技创新　2019，1（7）：71~72Industrial Technology Innovation 人行悬索桥设计浅谈常　佳（河南省交通科学技术研究院有限公司，河南　郑州　450015）摘要：鉴于目前景区人行悬索桥流行及大范围的建设，文章综合介绍了人行悬索桥的总体设计及计算要点，并对人行悬索桥桥塔、锚碇、主缆、索夹、索鞍等的构造和计算做了总体分析。

关键词：人行；悬索桥；总体设计；设计流程中图分类号：U448.25　文献标志码：A 文章编号：2096-6164（2019）07-0071-02悬索桥是通过索塔悬挂并锚固于两岸（桥两端）的缆索作为上部主要承重构件的桥梁。

悬索桥作为桥梁类型的一个分支，尤其优点明显，跨越（公路，不良地质段，河流）能力大，施工速度快，造价低。

随着景区旅游蓬勃发展，景区人行悬索桥成为了能够适应复杂地形，施工迅速，投资回报高的娱乐项目。

悬索桥结构总体论述：图1　悬索桥立面构造图由图1可知，人行悬索桥总体结构主要构成为：桥塔、锚碇、主索、索夹、吊杆基础等。

在进行设计之前，必须搞清楚所在地的基本气象、水文、地质条件，并根据安全施工及运营的要求，获得设计所需的各种数据。

人行悬索桥总体设计细分为如下：材料设计、荷载作用设计、桥塔设计、锚碇设计、主缆设计、吊索设计、索夹设计、索鞍设计、桥面系设计、支座及伸缩缝设计、结构防护设计、抗风设计。

1　人行悬索桥主要构成部分桥梁主缆是整个结构体系的主要承重构件，承担了全桥的所有动载及静载；桥塔为桥梁抵抗竖向荷载的主要承重构件。

主要承担主索传递下来的竖向力及水平风力、地震力；吊索是将桥面加劲梁、外荷载传递到主缆的传力构件，是联系加劲梁和主缆的纽带，主要受拉；锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆的索力传递给地基；桥塔基础和锚碇基础是将竖向力及弯矩传递给地基的载体。

2　人行悬索桥的设计参数，设计参数选择人行悬索桥设计要根据桥位所在的地质条件，在满足基本荷载及安全的前提下，科学和经济的设计恒载（包含桥面、主缆、吊杆、加劲梁和桥面系）。

278理论研究0　引言 1940年，塔科马桥的风毁事故震惊了桥梁工程界。

纵观桥梁发展历史发现，桥梁风毁案列也远不止这一个。

早在1879年，英国的Tay 大桥由于暴风雨的袭击而垮塌，造成了75人死亡的惨剧。

自1918年到1940年，短短二十几年的时间内，就约有11座桥梁因风而发生损坏[1]。

塔科马桥风毁事故后，世界的桥梁工程师们纷纷开始关注桥梁在风作用下的稳定性研究。

悬索桥由于其跨越能力大、柔度大等特点自身特点，使得它的抗风性能研究尤为重要，因此，悬索桥的动力特性分析也成为桥梁抗风设计的关键问题。

桥梁结构的动力特性包括自振频率和振型等，它反映了桥梁结构的刚度和刚度分布的合理性，是桥梁结构振动响应分析、抗风稳定性研究和抗震设计的基础。

1　动力特性分析有限元原理 运用软件进行悬索桥结构动力特性分析的实质是有限元法。

其基本原理是将连续的空间对象离散为若干个规则的单元，这些单元之间通过共同节点相连接，由于单元形状规则，便于建立平衡关系。

单元内部的待求量可以由单元节点量通过选定的函数关系插值得到。

最后将各单元方程组成方程组，再加上给定的边界条件，便可以求解。

2　动力特性的有限元计算 动力特性的有限元计算以坝陵河大桥为例，该桥为主跨1088米的单跨钢桁加劲梁悬索桥。

跨径布置为：48m+1088m+228m，桥梁全长2237米。

2.1　模型简化 悬索桥加劲梁常用的简化模式有脊梁模式（鱼骨刺模式），∏形模式，双主梁模式，三主梁模式。

这些模式都有各自的优缺点，而脊梁模式的简化方法多被悬索桥梁所采用。

本次分析也采用脊梁模式，它把桥面系的竖向刚度、横向刚度、扭转刚度及平动质量、转动惯量都集中在中间节点上。

2.2　单元的选择 根据各个构件的受力形式不同而采用不同的单元类型。

加劲梁与桥塔采用Beam4单元，Beam4是一种可用于承受拉、压、弯、扭的单轴受力单元，每个节点有六个自由度。

主缆与吊杆因不承受弯矩而采用Link8单元，Link8为三维空间承受单轴拉力-压力，每个节点有X，Y，Z 位移方向的三个自由度。

大跨度悬索桥的动力特性分析研究摘要：悬索桥又称吊桥，是一种古老的桥型，是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的悬索作为上部结构主要承重构件的桥梁类型。

由于其结构比较轻柔对动荷载比较敏感，进行桥梁结构的动力特性分析对桥梁的抗震设计、健康检测和维护具有十分重要的意义。

随着桥梁跨度的增大，加之悬索桥是一种刚度小、变形大的柔性结构，体系的几何非线性突出，基于有限元法对悬索桥的动力特性以及结构刚度对其影响进行研究具有重要的理论意义和工程实际价值。

结构刚度是影响悬索桥动力特性的重要因素，本文就加劲梁刚度、索塔刚度、主缆刚度、吊索刚度等对双塔单跨悬索桥固有频率的影响进行研究。

关键词：大跨度；悬索桥；动力分析1.大跨度悬索桥的动力分析的意义悬索桥的振动特性是悬索桥动荷载行为研究的基础。

桥梁结构的振动包括自振频率和振型等,它反映了桥梁结构的刚度和质量分布的合理性,是桥梁结构振动响应分析、抗震设计和抗风稳定性研究的基础。

桥梁结构的动力特性包括自振频率、振型和阻尼。

悬索桥结构在动力激励作用下,在空间上各向振动的振型和频率都是需要的。

但一般被分为四种类型:竖向、纵向、横向和扭转振型。

然而,实际情况却是一种位移通常会与另外一种位移耦合,特别是竖向位移与纵向位移耦合在一起,横向位移与扭转位移耦合在一起。

甚至有时候,四种位移同时耦合在一起。

耦合情况决定于结构几何和支撑条件等因素。

一阶扭转振动频率与一阶竖向振动频率比值越大,桥梁具有更好的抗风稳定性;桥梁抖振则需要考虑多振型的参与。

因此,动力特性分析是桥梁结构动力性能研究的重要内容之一。

在悬索桥进入大跨径结构的阶段,其加劲梁的刚度不断地相对减少,当加劲梁的高跨比小于1/300时,采用线性挠度理论分析悬索桥所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,使悬索桥的分析计算更加精确。

基于矩阵位移法的有限元技术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。

独塔异形悬索桥静力及动力性能分析独塔异形悬索桥静力及动力性能分析引言：悬索桥作为现代桥梁工程中一种重要的桥梁形式，在跨越河流、峡谷等场地中起到了巨大的作用。

而独塔异形悬索桥是悬索桥中一种较为特殊的形式，它以其独特的结构形态和卓越的技术性能而备受瞩目。

本文旨在对独塔异形悬索桥的静力及动力性能进行深入分析，以期对其设计、建造和运行提供参考和指导。

一、独塔异形悬索桥的结构形态独塔异形悬索桥采用了一根主悬索和多根斜拉索交织组成的结构形式，主悬索呈S型或Z型，塔身造型独特，整体形态美观大方。

该桥悬索设计在主悬索两侧布置了多根辅助悬索，这种设计赋予了悬索桥更高的刚度和抗风性能。

通过这种结构形态的优化设计，独塔异形悬索桥能够充分发挥材料的强度和刚度特性，同时确保桥梁的稳定性和安全性。

二、独塔异形悬索桥的静力分析1. 荷载分析：独塔异形悬索桥在承受荷载时，主要考虑自重、活载和风荷载等因素。

通过深入分析桥梁所受荷载的大小及分布情况，可以计算出主悬索、斜拉索和塔身等结构元件的内力和应力状况。

2. 内力计算：根据悬索桥的静力平衡条件，可以采用等截面法对独塔异形悬索桥的内力进行计算。

通过等截面法，可以有效地计算各个结构元件受力情况，包括主悬索的受力状态、塔身的内力分布等。

3. 力学稳定性分析：独塔异形悬索桥中主要考虑桥塔和主悬索的稳定性。

通过分析主悬索与斜拉索、塔身等之间的相互作用，可以确定桥梁的力学稳定性。

这包括塔身的倾覆稳定性、主悬索的锚固稳定性等。

三、独塔异形悬索桥的动力分析1. 风振分析：独塔异形悬索桥在面对风荷载时容易发生颤振现象，因此风振分析是非常重要的一项工作。

通过数值模拟和试验方法，可以得到桥梁在不同风速下的振动频率和振幅，以及桥梁的阻尼等重要参数。

2. 地震响应分析：独塔异形悬索桥作为一种重要的交通设施，需要在地震发生时保证其结构的安全性和可靠性。

通过模拟地震波的输入，可以对桥梁的地震响应进行分析，并评估桥梁结构在地震作用下的可靠性。

悬索桥结构的动力特性分析与优化设计悬索桥结构的动力特性分析与优化设计摘要：悬索桥作为一种独特的桥梁结构，具有较好的经济性和美观性。

本文主要对悬索桥结构的动力特性进行分析与优化设计，通过使用有限元分析方法，对悬索桥结构的固有频率、振型形状以及振动行为进行模拟和预测。

在此基础上，通过参数化设计，对悬索桥结构进行优化，提高其动态性能，从而为悬索桥的设计与建设提供参考。

关键词：悬索桥；动力特性；有限元分析；优化设计1. 引言悬索桥是一种以悬垂在主塔两侧的主缆为主要受力构件，通过搭设横向桥臂和垂直支撑塔而将主缆与桥面连接起来的桥梁结构。

悬索桥具有结构简单、清晰，且对环境影响小的特点。

然而，由于悬索桥结构具有较大的跨度和柔性特性，其动力特性对桥梁的安全性和舒适性具有重要影响。

2. 悬索桥的动力特性分析2.1 悬索桥结构的固有频率悬索桥结构的固有频率是指结构在自由振动状态下的振动频率。

固有频率的大小决定了悬索桥结构的振动特性。

通常情况下，悬索桥的固有频率较低，需要尽量避免与车辆行驶频率相同，以免发生共振现象。

2.2 悬索桥结构的振型形状悬索桥结构在自由振动时，会产生特定的振型形状。

振型形状描述了结构不同部位在振动过程中的运动方式和振动幅度。

通过对悬索桥结构的振型形状进行分析，可以了解结构的振动模态和振动特性，为结构的设计与优化提供依据。

2.3 悬索桥结构的振动行为悬索桥结构在使用过程中，会受到各种外部荷载的作用，如车辆荷载、风荷载等。

这些外部荷载的作用会引起悬索桥结构的振动。

振动行为的分析可以预测悬索桥结构在不同工况下的振动响应，为结构的安全性和舒适性评估提供依据。

3. 悬索桥结构的优化设计悬索桥结构的优化设计主要包括结构参数的确定和材料的选择。

通过参数化设计的方法，可以对悬索桥结构进行优化，提高其动态性能。

例如，可以通过调整主缆的刚度、加大横向桥臂的刚度和强度等方式，改善悬索桥的动力特性。

在优化设计过程中，需要考虑结构的经济性和安全性。

悬索桥的结构原理、力学性能及建造方法一、原理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，那么悬索形成一个双曲线。

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。

二、结构悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，许多桥梁使用这种结构方式。

现代悬索桥，是由索桥演变而来。

适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结构。

是大跨径桥梁的主要形式。

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。

1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米，是目前世界上跨径最大的桥梁。

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。

三、性能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。

桥面支承在悬索（通常称大揽）上的桥称为悬索桥。

英文为Suspension Bridge，是“悬挂的桥梁”之意，故也有译作“吊桥”的。

“吊桥”的悬挂系统大部分情况下用“索”做成，故译作“悬索桥”，但个别情况下，“索”也有用刚性杆或键杆做成的，故译作“悬索桥”不能涵盖这一类用桥。

人行桥动力设计范文一、引言人行桥作为城市交通基础设施的一部分，在城市发展中发挥着重要的作用。

为了解决人行桥行人流量大、跨度大的问题，动力设计就显得尤为重要。

本文将讨论人行桥动力设计的相关内容。

二、人行桥动力设计的需求1.人行桥行人流量控制需求：人行桥作为提供临时交通通道的建筑，需要根据行人流量来确定桥梁的宽度和承重能力，以保证行人的安全通行。

2.人行桥跨度需求：由于城市道路的宽度限制和桥梁的设计，人行桥可能需要较大的跨度。

因此，动力设计需要考虑跨度的长度，以确保桥梁的稳定性和承重能力。

3.人行桥材料需求：动力设计需要选择适当的桥梁材料，以确保桥梁在各种环境条件下的使用寿命和稳定性。

三、人行桥动力设计的方法1.结构分析方法：通过有限元分析等方法，对人行桥进行静力和动力分析，以确定桥梁的最大载荷和抗震能力。

2.抗风设计方法：由于人行桥通常较高，容易受到风力的影响，因此需要进行抗风设计。

抗风设计包括选择合适的桥梁剖面形状，以减小风力对桥梁的作用力，并采取风洞试验等方法进行验证。

3.振动控制设计方法：人行桥的振动可能对行人的舒适度和桥梁的稳定性造成影响，因此需要进行振动控制设计。

振动控制设计包括使用振动吸收器等装置，以减小桥梁的振动幅度。

四、人行桥动力设计的注意事项1.安全性考虑：人行桥是行人通行的重要通道，因此安全性是动力设计的重要考虑因素。

动力设计应包括结构的抗震设计、材料的耐久性和整体的结构稳定性等方面的考虑。

2.环境适应性考虑：人行桥需要在各种环境条件下使用，因此动力设计需要考虑不同环境条件下的适应性。

例如，桥梁材料的耐腐蚀性和耐久性需考虑周围的气候和环境。

3.经济性考虑：动力设计应根据预算和具体情况考虑经济性。

需要根据实际需求选择合适的材料和设计方案，以实现在经济条件下的最佳动力设计效果。

五、结论人行桥作为城市交通基础设施的重要组成部分，其动力设计需要考虑行人流量控制、跨度需求和材料需求等方面的情况。

某风景区人行悬索桥设计构思江名宝(河南省交通规划勘察设计院有限责任公司河南郑州450000) 摘要：根据桥址具体特点及风景区的要求，本文介绍了该人行桥的总体布置、主缆选择、吊杆及索夹选择、桥塔设计、锚碇及风缆的构造及布置。

该桥取得即经济又美观的效果，符合风景区的地质条件及对周围环境的协调作用。

关键词：人行悬索桥；设计理念；主缆；桥面系；锚碇；风缆前言视所处环境的不同，人选悬索桥可以做成多种桥型以满足地形要求。

当桥梁两边有较坚硬的山岩时，还可以直接不修建桥塔而将主缆锚固于岩石上，节省了大量的造价。

同时，人行悬索桥经常被用于建造城市景观桥或公园景观桥，因为其具有良好的视觉效果以及外部曲线，与外界环境融合的非常和谐，因而人行悬索桥兼具桥型美观的特点。

根据工程实际所处的地形及地质条件，通过设计优化选择悬索桥桥型。

下面主要介绍改桥的总体布置、主缆、风缆、桥台及锚碇的设计。

1 工程概况某风景区人行吊桥跨越水库北侧峡谷，是景区内水库北侧连接观光步道与水库坝顶的人行专用桥梁。

桥梁东岸经隧道通往坝顶，西岸连接沿库区北岸光道步道，该桥是风景区为观光道避开不稳定山体而设。

拟建工程场地为构造剥蚀、侵蚀溶蚀中山峡谷地貌，河谷大致呈“V”字型，两岸基岩裸露，第四系河流阶地不发育。

通过优化对比，选择悬索桥中跨跨度78m，桥面净宽2.0m，主索矢跨比为1/14.18，全桥设2根主缆。

每根主缆由139根φ5mm镀锌钢丝组成，主缆成品索外包双层HDPE护套；桥面系为由工字钢横梁与槽钢纵梁组成的纵横梁体系，桥面板为木板；在桥梁两侧各设置一组风缆，风缆采用直径为32mm 的AB类镀锌钢丝绳；桥塔造型采用门型塔，基础采用扩大基础；东西两个桥台高程一致，东岸直接锚入岩体，西岸边跨长 3.02米。

桥型立面布置图见图1所示。

图1 桥梁立面布置图(cm)2 设计理念2.1 总体设计与大跨公路悬索桥相比，人行悬索桥的跨度要小得多，一般在30M到120M左右，桥面宽度也较窄，一般在1.8M左右，加劲梁高度很小(h/l<100)或者不设加劲梁，因此又常简称为柔性吊桥。