第八章 其他桥型(悬索桥)
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第八章悬索桥的计算悬索桥是一种通过悬挂在主塔上的主梁和悬挂索来支撑桥面的桥梁结构。
悬索桥因其高大雄伟的造型和良好的承载能力而备受推崇,被广泛应用于各种交通工程中。
在计算悬索桥的设计方案时,需要考虑到多个因素,如主梁的形状和尺寸、悬挂索的长度和数量、主塔的高度和稳定性等。
接下来,将详细介绍悬索桥的计算方法。
首先,需要确定悬索桥的主梁形状和尺寸。
主梁的形状有直线型和曲线型两种。
在一般情况下,直线型主梁更容易计算和设计。
主梁的尺寸需要根据交通载荷和桥梁长度来确定。
通常情况下,主梁的高度应为桥梁长的1/10到1/20,宽度为主梁高度的1/5到1/10。
其次,需要计算悬挂索的长度和数量。
悬挂索的长度取决于主梁的跨度和主塔的高度。
悬挂索的数量则取决于主梁的宽度和设计要求。
通常情况下,悬挂索的长度应为主梁跨度的1/3到1/5,而悬挂索的数量应为主梁宽度的1/3到1/5然后,需要计算主梁和悬挂索的受力情况。
主梁的受力主要包括弯矩和剪力,而悬挂索的受力主要包括拉力和压力。
在计算弯矩和剪力时,需要考虑到交通载荷、自重和风荷载等因素。
在计算拉力和压力时,需要根据悬挂索的位置和受力情况来确定。
最后,需要计算主塔的高度和稳定性。
主塔的高度需要根据主梁的跨度和设计要求来确定。
主塔的稳定性则需要考虑到地震和风荷载等因素。
在计算主塔的高度和稳定性时,需要使用结构力学和土木工程的知识。
总之,悬索桥的计算是一个复杂的过程,需要考虑到多个因素。
以上只是悬索桥计算中的一些基本内容,实际的计算应根据具体的设计要求和实际情况来进行。
悬索桥的设计和计算需要借助于专业的工程师和相关的计算软件,以确保桥梁的安全和稳定。
第八章其它桥型本章主要内容第一节预应力混凝土连续梁及连续刚构桥第二节拱桥第三节斜拉桥第四节悬索桥本节主要内容一、总体布置、构造特点和设计概要二、施工概要三、设计计算概要第一节预应力混凝土连续梁桥及连续刚构桥引言连续梁桥与简支梁桥连续梁桥均布荷载q均布荷载q三跨连续梁桥三孔简支梁桥VS由于支点负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩大大减小,恒载、活载均有卸载作用。
由于弯矩图面积的减小,跨越能力增大。
超静定结构,对基础变形及温差荷载较敏感。
行车条件好。
连续梁桥的体系特点引言连续梁与连续刚构均布荷载q连续梁桥均布荷载q均布荷载q三跨连续梁桥三跨连续刚构桥VS恒载、活载负弯矩卸载作用基本与连续梁接近; 桥墩参加受弯作用,使主梁弯矩进一步减小;弯矩图面积的小,跨越能力大,在小跨径时梁高较低; 超静定次数高,对常年温差、基础变形、日照温均较敏感;连续刚构桥的体系特点平面布置方式:¾正交¾斜交¾单向曲线¾反向曲线联-连续梁由若干梁跨(通常为3∼8跨)组成一联,每联两端设置伸缩缝,整个桥梁可由一联或多联组成。
连续梁桥平面布置示例(1)分跨的选择布置原则:减小弯矩、增加刚度、方便施工、美观要求。
等跨布置不等跨布置VS¾适用于中小跨度连续梁。
¾边跨与中跨之比L1/L 一般为0.5~0.8(过大,过小的不利情况)(2)梁高的选择等高度连续梁等截面连续梁变高度连续梁变截面连续梁¾梁高不变。
具有构造、制造和施工简便的特点。
适用于中等跨度(40∼60m左右)的、较长的桥梁。
可按等跨或不等跨布置。
长桥多采用等跨布置,以简化构造,统一模式,便于施工。
¾更能适应结构的内力分布规律。
受力状态与其施工时的内力状态基本吻合。
梁高变化规律可以是斜(直)线、圆弧线或二次抛物线。
箱型截面的底板、腹板和顶板可作成变厚度,以适应梁内各截面的不同受力要求。
VS高跨比h/L (公路:跨中1/30~1/50;中支点1/16~1/25)。
(1)悬索桥的构造组成: 悬索桥是由主缆、加劲梁、桥塔、鞍座、锚固构造、吊索等构件构成的柔性悬吊组合体系。
成桥后,主要由主缆和桥塔承受结构的自重,结构共同承受外荷载作用,受力按刚度分配。
(2)主缆:主缆是悬索桥的主要承重构件,除承受自身恒载外,缆索本身通过索夹和吊索承受活载和加劲梁(包括桥面系)的荷载。
除此以外主缆还承担一部分横向风荷载,并将它传递到桥塔顶部。
主缆不仅可以通过自身弹性变形,而且可以通过其几何形状的改变来影响体系平衡,表现出大位移非线性的力学特征,这是悬索桥区别于其他桥梁结构的重要特征之一。
主缆在恒载作用下具有很大的初始张拉力,对后续结构形状提供强大的“重力刚度”,这是悬索桥跨径得以不断增大、加劲梁高跨比得以减小的根本原因。
主索鞍:主索鞍在桥塔上,用来支承和固定主缆,通过它可以使主缆的拉力以垂直力和不平衡力的方式均匀地传递到塔顶。
(2)悬索桥的结构特点①主缆是几何可变体,只承受拉力作用。
主缆通过自身的弹性变形和几何形状的改变来影响体系的平衡。
所以悬索桥的平衡应建立在变形后的状态上。
②主缆在初始恒载作用下,具有较大的初拉力,使主缆保持着一定的几何形状。
当外荷载作用时,缆索发生几何形状的改变。
初拉力对在外荷载作用下产生的位移存在着抗力,它和位移有关,反映出缆索几何非线性的特性。
③改变主缆的垂跨比将影响结构的受力和刚度。
垂跨比增大,则主缆的拉力减小,刚度减小,恒、活载作用产生的挠度增大。
④悬索桥的跨度越大,加劲梁所受竖向活载的影响越小,竖向活载引起的变形也越小。
⑤增大加劲梁的抗弯刚度对减小悬索桥竖向变形的作用不大,这是因为竖向变形是悬索桥整体变形的结果。
加劲梁的挠度受到主缆变形的影响,跨度增大时加劲梁在承受竖向荷载方面的功能逐渐减小到只能将活荷载传递给主缆,其自身刚度的贡献较小。
这一点和其他桥型中主要构件截面面积总是随着跨径的增大而显著增大不同。
⑥边跨的不同形式对悬索桥有很大的影响,通常悬索桥边跨与中跨跨径比对悬索桥的挠度和内力有影响,当边跨与中跨跨径比减小时,其中跨的跨中和L/4处的挠度和弯矩值减小,而主缆拉力有所增加。