毕业设计辅导2-斜拉桥的总体布置.ppt

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桥梁工程桥梁工程斜拉桥组斜拉桥组毕业设计辅导毕业设计辅导v200811/4/20221第二章第二章斜拉桥的设计构思斜拉桥的设计构思11/4/202211/4/202222把握总体的重要性把握总体的重要性了解局部的重要性了解局部的重要性由于斜拉桥的变量很多，且它们又互相关连，由于斜拉桥的变量很多，且它们又互相关连，相互制约，不可能单独孤立地分别设计主梁、相互制约，不可能单独孤立地分别设计主梁、塔和索，因此，一开始就应该总体考虑进行塔和索，因此，一开始就应该总体考虑进行全桥的综合设计。

设计构思必须对具体桥梁全桥的综合设计。

设计构思必须对具体桥梁的经济性、安全性、设计、施工、材料、机的经济性、安全性、设计、施工、材料、机具、时间进度、空间布置等各方面问题，经具、时间进度、空间布置等各方面问题，经过深入、综合分析后才能得出。

过深入、综合分析后才能得出。

设计构思过程设计构思过程设计构思是一项极为重要的决策性工作。

设计构思是一项极为重要的决策性工作。

为了作好这一工作，首先要全面了解斜拉为了作好这一工作，首先要全面了解斜拉桥结构各组成部分的特点，然后对影响斜桥结构各组成部分的特点，然后对影响斜拉桥总体桥型设计的各个变量参数作拉桥总体桥型设计的各个变量参数作深入深入的分析。

的分析。

11/4/202211/4/202233一、结构特点回顾主梁与斜拉索关联后的特点一、结构特点回顾主梁与斜拉索关联后的特点第一节第一节设计总思路设计总思路结构特点回顾结构特点回顾跨越能力大跨越能力大建筑高度小建筑高度小以弯为主的压弯构件以弯为主的压弯构件恒载内力可调整恒载内力可调整施工方法灵活方便施工方法灵活方便主梁在斜拉索支承下，就象多跨弹性支承主梁在斜拉索支承下，就象多跨弹性支承连续梁那样工作，使连续梁那样工作，使“局部跨度局部跨度”显著减显著减小，让小，让“整体跨度整体跨度”能显著提高，主梁高能显著提高，主梁高度度“相对相对”降低。

降低。

主梁把斜拉索索力的水平分力作为轴力传主梁把斜拉索索力的水平分力作为轴力传递，形成自锚体系结构。

递，形成自锚体系结构。

借助斜拉索的预拉力，可以对主梁的内力借助斜拉索的预拉力，可以对主梁的内力进行调整。

进行调整。

用于大跨度桥梁施工的传统施工方法，不用于大跨度桥梁施工的传统施工方法，不仅可用，而且还能借助斜拉索的联合作用仅可用，而且还能借助斜拉索的联合作用来减轻施工机具对结构的影响。

来减轻施工机具对结构的影响。

11/4/202211/4/202244第一节第一节设计总思路设计总思路结构特点回顾结构特点回顾塔是以压为主的压弯构件塔是以压为主的压弯构件斜拉索是受拉构件斜拉索是受拉构件自重与斜拉索张力的竖向分力自重与斜拉索张力的竖向分力表现为轴力表现为轴力两侧索力纵向不平衡的水平力两侧索力纵向不平衡的水平力产生弯矩产生弯矩顺桥向的刚度与后锚索的顺桥向的刚度与后锚索的关系很大关系很大斜拉索是容易振动斜拉索是容易振动拉力来源于（拉力来源于

（1）施工时的主）施工时的主动张拉动张拉拉力来源于（拉力来源于

（2）外荷载下的）外荷载下的被动受力被动受力一、结构特点回顾桥塔与斜拉索关联后的特点一、结构特点回顾桥塔与斜拉索关联后的特点11/4/202211/4/202255二、总体构思框架二、总体构思框架第一节第一节设计总思路设计总思路总体构思总体构思斜拉桥桥型总体设计中，影响因素多，变量参数也复杂，交叉组合的方案更是斜拉桥桥型总体设计中，影响因素多，变量参数也复杂，交叉组合的方案更是千变万化。

但为了抓住主要矛盾，其总体构思时，首先要考虑如下五个问题：

千变万化。

但为了抓住主要矛盾，其总体构思时，首先要考虑如下五个问题：

跨度划分跨度划分索塔类型和结构型式索塔类型和结构型式主梁类型和结构型式主梁类型和结构型式梁、塔、墩连结型式梁、塔、墩连结型式斜拉索布置类型（索面）斜拉索布置类型（索面）塔墩位置塔墩位置主跨大小主跨大小边跨大小边跨大小主梁材料主梁材料桥面桥面宽度宽度索面数量索面数量主梁截面主梁截面索塔形式索塔形式索塔高度索塔高度索塔截面索塔截面11/4/202211/4/2022661.准备工作及材料选择准备工作及材料选择桥位处的条件（气候、水文、地形地质、通航、交通要求等）情况的掌握。

桥位处的条件（气候、水文、地形地质、通航、交通要求等）情况的掌握。

2a.跨径布置确定主跨跨度跨径布置确定主跨跨度根据地形、地质、河床水文和通航要求，结合经济性和适用性原则决定根据地形、地质、河床水文和通航要求，结合经济性和适用性原则决定斜拉桥主跨大小。

斜拉桥主跨大小。

2b.跨径布置确定边中跨比跨径布置确定边中跨比独塔和双塔的比值是不同的。

独塔和双塔的比值是不同的。

3.确定桥面宽度确定桥面宽度按交通量、列车通过量确定了车行道和人行道数目和宽度等，也就确定按交通量、列车通过量确定了车行道和人行道数目和宽度等，也就确定了桥面总宽。

了桥面总宽。

4.确定索面形式索面数量和索型选择确定索面形式索面数量和索型选择决定索面数量（一个、两个或三个索面）以及索面内索型（辐射型、扇决定索面数量（一个、两个或三个索面）以及索面内索型（辐射型、扇型或竖琴型），考虑整个斜拉桥结构的锚固方式。

塔的结构型式、高度、断型或竖琴型），考虑整个斜拉桥结构的锚固方式。

塔的结构型式、高度、断面积会随着斜缆的布置型式差异。

面积会随着斜缆的布置型式差异。

三、斜拉桥（总体）设计构思的实现步骤三、斜拉桥（总体）设计构思的实现步骤第一节第一节设计总思路设计总思路总体构思总体构思11/4/202211/4/2022775.体系选择梁、塔、墩相互连接型式体系选择梁、塔、墩相互连接型式6.塔型选择塔型选择7.主梁施工工艺选择主梁施工工艺选择8.主梁材料及截面选定主梁材料及截面选定

（1）材料（钢、砼、结合、混合）选择）材料（钢、砼、结合、混合）选择

（2）截面设计：

截面形式及主要设计参数）截面设计：

截面形式及主要设计参数a.梁高、梁宽、各板板厚（顶板、底板、腹板）形成截面的主要受力性梁高、梁宽、各板板厚（顶板、底板、腹板）形成截面的主要受力性能（抗压刚度、抗弯刚度、抗扭刚度）；能（抗压刚度、抗弯刚度、抗扭刚度）；b.横隔板的设置（构造、板厚、设置间距）；横隔板的设置（构造、板厚、设置间距）；C.梁段重量梁段重量d.截面的抗风性能截面的抗风性能9.斜拉索索距确定和拉索断面的初步匡算斜拉索索距确定和拉索断面的初步匡算拉索在塔和主梁上的索距应配合塔和梁的高度、刚度、材料以及整个斜拉索在塔和主梁上的索距应配合塔和梁的高度、刚度、材料以及整个斜拉桥的桥型综合考虑，同时应考虑施工能力。

拉桥的桥型综合考虑，同时应考虑施工能力。

主梁上的索距标准索距、边跨加密索距。

主梁上的索距标准索距、边跨加密索距。

10.桥塔的高度和断面桥塔的高度和断面11.锚固墩和辅助墩的考虑锚固墩和辅助墩的考虑三、斜拉桥（总体）设计构思的实现步骤三、斜拉桥（总体）设计构思的实现步骤第一节第一节设计总思路设计总思路总体构思总体构思11/4/202211/4/20228812.结构整体计算结构整体计算斜拉桥活载等级一般是由设计条件给定的，活载计算相对简单。

斜拉桥活载等级一般是由设计条件给定的，活载计算相对简单。

斜拉桥的整体计算主要是恒载计算，特别是斜拉索张拉索力的确定，斜拉桥的整体计算主要是恒载计算，特别是斜拉索张拉索力的确定，以实现合理的恒载内力状态。

以实现合理的恒载内力状态。

13.根据总体计算情况完善设计构思根据总体计算情况完善设计构思

（1）确定各拉索的内力，设计拉索的断面）确定各拉索的内力，设计拉索的断面

（2）优化主梁、索塔的断面）优化主梁、索塔的断面（3）协调塔、梁、索间因设计造成内力和刚度关系）协调塔、梁、索间因设计造成内力和刚度关系14.根据上述工作的结果进行斜拉桥的细化设计和计算根据上述工作的结果进行斜拉桥的细化设计和计算

（1）进行考虑施工过程的结构整体计算；进行考虑施工过程的结构整体计算；

（2）为下部结构设计计算提供数据；为下部结构设计计算提供数据；（3）进行主梁结构的专项计算：

钢结构的第二、三体系和空间受力进行主梁结构的专项计算：

钢结构的第二、三体系和空间受力计算；砼结构的有效宽度计算；计算；砼结构的有效宽度计算；PC梁的预应力布置和计算；梁体结构的梁的预应力布置和计算；梁体结构的受压稳定计算等；受压稳定计算等；（4）进行索塔结构的专项计算：

横向受力计算、抗压稳定计算；进行索塔结构的专项计算：

横向受力计算、抗压稳定计算；（5）进行斜拉索的专项计算：

斜拉索的疲劳；进行斜拉索的专项计算：

斜拉索的疲劳；（6）进行连接细节的设计和空间分析计算；进行连接细节的设计和空间分析计算；（7）进行抗风和抗震研究；进行抗风和抗震研究；三、斜拉桥（总体）设计构思的实现步骤三、斜拉桥（总体）设计构思的实现步骤第一节第一节设计总思路设计总思路总体构思总体构思11/4/202211/4/202299斜拉桥的跨度划分是很重要的问题。

应在全桥经济和施工方便的斜拉桥的跨度划分是很重要的问题。

应在全桥经济和施工方便的前提下，配合以往国内、外已建成斜拉桥的实践经验综合加以分前提下，配合以往国内、外已建成斜拉桥的实践经验综合加以分析比较。

一般应作如下考虑析比较。

一般应作如下考虑:

11/4/202211/4/20221010第二节第二节跨度的决择跨度的决择决择一单塔还是双塔单塔还是双塔p应尽量选取较短的主跨长度，并尽量先考虑独塔方案，只有在独塔方案不能应尽量选取较短的主跨长度，并尽量先考虑独塔方案，只有在独塔方案不能满足通航、排洪或流冰等的要求时，才考虑用双塔方案。

满足通航、排洪或流冰等的要求时，才考虑用双塔方案。

决择二多大的主跨多大的主跨p

（1）根据地形、地质、河床水文和通航要求，（）根据地形、地质、河床水文和通航要求，

（2）结合经济性和适用性原则结合经济性和适用性原则决定斜拉桥主跨大小。

决定斜拉桥主跨大小。

p如无（如无

（1）的限制，可以先确定总斜拉桥长度，再根据合理边中跨比确定主）的限制，可以先确定总斜拉桥长度，再根据合理边中跨比确定主跨跨度。

跨跨度。

决择三多大的边跨多大的边跨p采用双塔三跨时，边主跨比约采用双塔三跨时，边主跨比约0.350.5较合理。

较合理。

p采用独塔两跨时，边主跨比约采用独塔两跨时，边主跨比约0.51.0较合理。

较合理。

LcLcLs1Ls1Ls2Ls211/4/202211/4/20221111第二节第二节跨度的决择跨度的决择决择四是否采用协作跨是否采用协作跨p如有引桥，可让引桥与主跨或边跨连在一起，使得主梁连续延长，协同受力，如有引桥，可让引桥与主跨或边跨连在一起，使得主梁连续延长，协同受力，利用引桥主梁的跨越能力提高斜拉桥的跨越能力。

利用引桥主梁的跨越能力提高斜拉桥的跨越能力。

是否设置辅助墩是否设置辅助墩决择五p当边跨离地面不高时，若在边跨内加设若干辅助墩，将边跨再分成若干小跨，当边跨离地面不高时，若在边跨内加设若干辅助墩，将边跨再分成若干小跨，则可使桥塔的弯矩大大减小，并能提高整个桥跨的结构刚度。

此外，加设辅助则可使桥塔的弯矩大大减小，并能提高整个桥跨的结构刚度。

此外，加设辅助墩，也便于采用顶推法施工。

墩，也便于采用顶推法施工。

11/4/202211/4/20221212主梁主梁索塔索塔斜拉索斜拉索索梁锚固索梁锚固索塔锚固索塔锚固塔梁关系塔梁关系11/4/202211/4/20221313第三节第三节构件及其关系的决择构件及其关系的决择主梁主梁一、主梁类型的选择一、主梁类型的选择钢梁钢梁混凝土梁混凝土梁轻轻柔柔贵贵刚刚重重贱贱强度低强度低强度高强度高造价低造价低造价高造价高刚度大刚度大自重大自重大自重小自重小刚度小刚度小材料上的决择混合梁混合梁混凝土混凝土钢钢结合梁结合梁养护容易养护容易养护困难养护困难强强弱弱造价高造价高抗拉强度低抗拉强度低抗压强度高抗压强度高造价低造价低拉压强度高拉压强度高压板易失稳压板易失稳11/4/202211/4/20221414第三节第三节构件及其关系的决择构件及其关