第十一章 斜拉桥的计算

斜拉桥设计计算参数分析1 概述斜拉桥属高次超静定结构,所采用的施工方法和安装程序与成桥后的主梁线形、结构内力有着密切的联系。

并且在施工阶段随着斜拉桥结构体系和荷载状态的断变化,主梁线形和结构内力亦随之不断发生变化。

因此,需对斜拉桥的每一施工阶段进行详尽的分析、验算,从而求得斜拉索张拉吨位和主梁挠度、主塔位移等施工控制参数,并依此对施工的顺序做出明确的规定,并在施工中加以有效的管理和控制。

2 设计参数分析2.1 主梁的中、边跨跨径比主梁的中、边跨跨径比反映了结构体系的变形特性和锚索的抗疲劳性能：从图1、图2可见，三跨钢斜拉桥的中边跨跨径比较多地位于2．0～3．5之间，集中在2．5处；三跨混凝土斜拉桥的相应数值则为1．5～3．0，较集中于2．2处。

就一般而言，中、边跨跨径的比值大于2．0，将能控制锚索的应力幅度在一定的范围内，并提高结构体系的总体刚度。

在许多斜拉桥中，虽然中、边跨跨径的比值较小，但边跨中往往采用设置辅助墩或将主梁与引桥连接形成组合体系以提高结构刚度，适应结构的变形要求。

2.2 主梁自重分析选取某斜拉桥桥5号、9号梁段(见图3)，各自增重5 %(其它参数取理论值) ,分别计算得到在浇筑完5号、9号梁段后各控制点挠度及主梁控制截面弯矩变化情况，见图3 、图4 。

图3：主梁自重增大5 %的梁段挠度影响图4：主梁自重增大5 %的梁段弯矩影响从图3 、图4可见,梁段自重对控制点挠度的影响较大,且悬臂越大,影响越明显。

梁段自重对控制点弯矩的影响更加不容忽视, 9 号梁段自重增大5 %,导致6 号梁段的弯矩值增加至1 200 kN •m ,达到合理成桥状态下该截面弯矩值的7 %。

2.3 主梁弹性模量分析选取该桥5号、9号梁段弹性模量增大10 %(其它参数取理论值) ,分别计算得到在浇筑完9号梁段后主梁控制截面弯矩变化及各控制点挠度影响情况，见图5 、图6 。

图5：主梁弹性模量增大10%的梁段弯矩影响图6：主梁弹性模量增大10%的梁段挠度影响从图5 、图6 可见,主梁混凝土弹性模量增大10 %时,控制点挠度变化的最大值仅为1 mm ,弯矩变化的最大值也只有220 kN •m。

斜拉索桥需要计算的内容及对应的公式以斜拉索桥需要计算的内容及对应的公式为标题斜拉索桥是一种常见的桥梁结构，它通过悬挂在桥塔上的斜拉索来支撑桥面，具有较高的承载能力和美观的外观。

在设计和建造斜拉索桥时，需要进行一系列的计算和分析，以确保桥梁的安全可靠性。

本文将介绍斜拉索桥设计中需要计算的内容及对应的公式。

1. 斜拉索的张力计算斜拉索的张力是设计斜拉索桥时需要计算的重要参数。

张力的大小决定了斜拉索的承载能力和桥梁的稳定性。

斜拉索的张力计算通常使用以下公式：张力 = 力的大小其中，力的大小可以通过桥梁的设计载荷和斜拉索的倾斜角度来确定。

根据力的平衡原理，可以得出张力的计算公式。

2. 斜拉索的倾斜角度计算斜拉索的倾斜角度是设计斜拉索桥时需要确定的另一个重要参数。

倾斜角度的大小直接影响到斜拉索的张力分布和桥梁的结构形式。

斜拉索的倾斜角度计算通常使用以下公式：倾斜角度 = 反正切(高度/水平距离)其中，高度是斜拉索的垂直距离，水平距离是斜拉索的水平投影距离。

倾斜角度的计算可以通过测量斜拉索的实际高度和水平距离来进行。

3. 桥塔的稳定性计算桥塔是支撑斜拉索的重要部分，其稳定性对整个桥梁的安全性至关重要。

桥塔的稳定性计算主要包括抗侧倾稳定和抗滑稳定两个方面。

抗侧倾稳定计算通常采用力的平衡原理和力矩平衡原理，通过计算桥塔所受的横向力和力矩来确定桥塔的稳定性。

抗滑稳定计算主要是通过计算桥塔所受的水平荷载和摩擦力来确定桥塔的稳定性。

根据力的平衡原理和摩擦力的计算公式，可以得出桥塔的抗滑稳定性计算公式。

4. 桥面的自振频率计算桥面的自振频率是衡量桥梁结构动态特性的重要参数。

桥面的自振频率计算通常使用以下公式：自振频率= (1/2π) * √(刚度/质量)其中，刚度是桥面的刚度系数，质量是桥面的质量。

自振频率的计算可以通过测量桥面的刚度和质量来进行。

5. 斜拉索的阻尼计算斜拉索的阻尼是指斜拉索对振动的抑制作用。

斜拉索的阻尼计算通常采用以下公式：阻尼 = 阻尼系数 * 振动速度其中，阻尼系数是斜拉索的阻尼特性参数，振动速度是斜拉索的振动速度。

摘要本设计根据设计任务要求,依据现行公路桥梁设计规范, 兼顾技术先进，安全可靠，适用耐久，经济合理的原则，提出了预应力混凝土双索面双塔斜拉桥、预应力混凝土连续刚构、变截面连续梁桥三个比选桥型。

综合各个方案的优缺点并考虑与环境协调，把预应力混凝土双索面双塔斜拉桥作为推荐设计方案。

进行结构细部尺寸拟定，并利用Midas6.7.1 建模，进行静活载内力计算、配筋设计及控制截面应力验算、变形验算等。

经验算表明该设计计算方法正确，内力分布合理，符合设计任务的要求。

独塔斜拉桥方案斜拉桥方案造型美观，气势宏伟，跨越能力强，55 米的主塔充分显示其高扬特性，拉索的作用相当于在主梁跨内增加了若干弹性支撑，从而减小了梁内弯矩、梁体自重，从而减小梁体尺寸。

施工技术较成熟。

斜拉桥设计与计算第 1 部分总体设计第 1 节斜拉桥概述斜拉桥是一种桥面体系受压、支承体系受拉的结构，其桥面体系由加劲梁构成，其支承体系由钢索组成。

上世纪70 年代后，混凝土斜拉桥的发展可分成三个阶段：第一阶段：稀索，主梁基本上为弹性支承连续梁；第二阶段：中密索，主梁既是弹性支承连续梁，又承受较大的轴向力；第三阶段：密索，主梁主要承受强大的轴向力，又是一个受弯构件。

近年来，结构分析的进步、高强材料的施工方法以及防腐技术的发展对大跨斜拉桥的发展起到了关键性的作用。

斜拉桥除了跨径不断增加外，主梁梁高不断减小，索距减少到10m以下，截面从梁式桥截面发展到板式梁截面。

混凝土斜拉桥已是跨径200m- 500m范围内最具竞争力的桥梁结构。

（一）技术指标1 ，路线等级：公路一级，双向四车道：2，设计车速：100km/h;3, 桥面宽：1.5m （拉索区）+0.5m（防撞护栏）+0.5m（过渡带）+7.5m（行车道）+ 0.5m（过渡带）+0.5m（防撞护栏）+1m（隔离带） +0.5m（防撞护栏） +0.5m（过渡带）+7.5m（行车道）+0.5m（过渡带）+0.5m（防撞护栏）+1.5m （拉索区）。

斜拉索桥需要计算的内容及对应的公式以斜拉索桥需要计算的内容及对应的公式为标题，写一篇文章。

标题：斜拉索桥的设计与计算斜拉索桥是一种通过斜拉索来支撑主梁的桥梁结构，它具有美观、经济、适应性强等优点，因此在现代桥梁工程中得到了广泛应用。

在设计和建造斜拉索桥时，需要进行各种计算，以确保桥梁的安全性和可靠性。

本文将介绍斜拉索桥设计与计算中的几个关键内容及其对应的公式。

一、索力计算斜拉索桥的设计中，首先需要计算斜拉索的索力。

索力是指斜拉索中承受的拉力，它的大小决定了斜拉索的材料选择和结构设计。

斜拉索的索力计算可以通过以下公式得到：T = (P * L) / sinθ其中，T为索力，P为主梁上的荷载，L为主梁长度，θ为斜拉索与主梁的夹角。

二、斜拉索的布置斜拉索桥的设计中，斜拉索的布置是一个重要的问题。

合理的斜拉索布置可以使桥梁结构更加均衡和稳定。

斜拉索的布置需要考虑索力的分布、桥梁的几何形状和荷载情况等因素。

一般来说，斜拉索的布置可以通过以下公式计算：n = L / s其中，n为斜拉索的数量，L为主梁长度，s为斜拉索的间距。

三、主梁截面计算主梁的截面计算是斜拉索桥设计中的关键环节。

主梁的截面尺寸直接影响桥梁的承载能力和刚度。

主梁的截面计算需要考虑桥梁的几何形状、材料的力学性能和荷载情况等因素。

一般来说，主梁的截面计算可以通过以下公式得到：M = W * L / 8其中，M为主梁的弯矩，W为主梁上的荷载，L为主梁长度。

四、塔柱的尺寸计算斜拉索桥的设计中，塔柱的尺寸计算是非常重要的。

塔柱的尺寸直接影响桥梁的稳定性和承载能力。

塔柱的尺寸计算需要考虑塔柱的高度、横向刚度和纵向稳定性等因素。

一般来说，塔柱的尺寸计算可以通过以下公式得到：H = (T * L) / (2 * K * sinθ)其中，H为塔柱的高度，T为斜拉索的索力，L为主梁长度，K为塔柱的刚度，θ为斜拉索与主梁的夹角。

五、锚固设计斜拉索桥的设计中，锚固设计是一个关键的问题。

10.3 斜拉桥的计算分析要点计算机技术的进步对斜拉桥的发展起到了重要的促进作用。

由于斜拉桥，特别是密索体系斜拉桥，为高次超静定结构，因此无论是方案比较，还是技术设计，其结构计算都需要采用有限元法并借助于电子计算机来进行。

斜拉桥是一个空间结构，其受力分析相当复杂，通常在计算中需要根据斜拉桥的结构特性来简化计算图式。

例如，在竖向荷载作用下，可以将双索面斜拉桥简化为两片平面结构，而将荷载在两片平面结构间分配。

这种作法略去了活载偏心作用下结构的扭转效应，而用横向分布系数来粗略计入空间影响。

另外，由于对斜拉索施工阶段所施加的初始张拉力(指活载作用前的索力)足以抵消活载作用下对索产生的压力，斜拉索始终处于张紧状态，因此，即使对于柔性索，计算中仍可将其作为受拉杆单元对待；对于主梁和索塔，则作为梁单元处理。

尽管目前已有商用软件可对斜拉桥结构进行精细的空间分析，但许多采用有限元法编制的实用电算程序中，仍将斜拉桥作为平面杆系结构来处理。

无论计算图式是否简化，在对斜拉桥进行结构分析时，应注意到这是一个非线性结构体系。

结构非线性主要表现在：结构刚度较小，变形较大；索塔及主梁中有弯矩与轴向压力的相互影响，轴向的压力使得塔柱和主梁弯矩有增大的趋势；斜索自重垂度引起的索力与变形之间的非线性变化影响等。

对通常规模(跨度)的斜拉桥，前两种非线性影响并不十分重要，甚至可略去不计，但斜索的非线性影响是必须考虑的。

由于斜索存在有一定的自重垂度，故其弹性模量也存在一定的下降或损失。

在大跨度斜拉桥中，为考虑斜索的非线性影响，一般常用下面的Ernst 公式来计算有效(或修正)弹性模量：030220121E l E E eq σγ+= 式中：——Ernst 修正的有效(或修正)弹性模量；eq E 0E ——不考虑斜索垂度影响的弹性模量，也就是斜拉索钢材的弹性模量值； γ——斜索的单位体积重量；0σ——斜索的初应力；l ——斜索的水平投影长度。

斜拉桥计算流程斜拉桥是一种特殊的桥梁结构，其特点是悬臂梁和斜拉索的组合结构。

计算斜拉桥的流程主要包括以下几个步骤：1.确定桥梁的几何形状：包括桥梁的跨度、跨中高度、支座类型等。

这些参数将直接影响桥梁的结构布置和斜拉索的设置。

2.确定斜拉索的布置形式：根据桥梁的跨度和几何形状，选择合适的斜拉索布置形式。

常见的斜拉索布置形式有一塔一平、两塔一平、两塔两平等。

3.确定斜拉索的参数：斜拉索的参数包括索的数量、索的长度、索的倾角等。

这些参数需要根据桥梁的设计要求和结构特点进行确定。

4.进行桥梁静力分析：根据斜拉桥的结构形式和斜拉索的约束条件，进行静力分析。

静力分析的目的是确定桥梁各部分的受力情况，包括桥墩、主梁、斜拉索等。

常用的静力分析方法有平衡法、变位法、刚度法等。

5.进行结构优化设计：根据静力分析的结果，对桥梁的结构进行优化设计。

优化设计的目的是使得桥梁在满足强度要求的前提下，尽可能减小材料消耗、提高整体结构效益。

6.进行斜拉索的预应力设计：斜拉索是斜拉桥的关键组成部分，其预应力设计至关重要。

预应力设计的目的是使斜拉索在正常使用条件下保持足够的预应力，使得桥梁的受力分布合理、稳定。

7.进行斜拉桥的动力分析：斜拉桥在受到外部荷载作用时，会产生动力响应。

动力分析的目的是确定桥梁在不同工况下的振动特性，包括自振频率、模态形态等。

动力分析结果可以用于优化桥梁的设计和确定桥梁的减振措施。

8.编制施工图纸和技术规范：根据设计计算结果，编制施工图纸和技术规范。

施工图纸是斜拉桥施工的依据，其中包括桥梁的布置、构造、尺寸等详细信息。

技术规范是对施工过程和质量要求的规定，以确保施工的安全和质量。

以上是计算斜拉桥的主要流程，其中涉及到的具体计算方法和设计细节会根据具体情况而有所不同。

设计斜拉桥是一项复杂的任务，需要结构工程师和桥梁专家的深入研究和经验积累。

斜拉桥与悬索桥计算原理斜拉桥与悬索桥计算理论简析分类:桥梁设计2007.3.12 15:32 作者:frustrationwk | 评论:0 | 阅读:0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。