小跨吊桥设计
土木工程分院    土木工程    李仁强
指导教师：张志国
【摘要】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。悬索桥设计以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。
【关键字】悬索桥  桥面系  主索  桥塔  锚碇

【Abstract】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.
【Key Words】Suspension bridge  Deck system  Main cables  Pylons  Anchorages
1  绪论
悬索桥是指以主缆受拉为主要承重构件的桥梁结构。在桥梁设计时，当需要桥梁跨度在600m及以上时，总是首选悬索桥这一经典桥型。其原因是，以高强钢丝作为主要承拉结构的悬索桥具有跨越能力大、受力合理、最能发挥材料强度和造价经济等特点，同时还以其整体造型流畅美观和施工安全快捷等优势而倍受推崇。我国是悬索桥的发源地，古代悬索桥的修建比欧洲早1000多年。现代悬索桥建设以高速公路为契机，揭开了新的历史篇章
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，悬索桥有美国式悬索桥、英式悬索桥、日式悬索桥、混合式悬索桥几种。现代悬索桥通常由桥面系、桥塔、锚碇、主缆、吊索、加劲梁及鞍座等主要部分组成。悬索桥的计算理论有传统的“弹性理论”、挠度理论和有限位移理论。
2  悬索桥结构设计
2.1  设计方案
根据当地的地形地质条件及给定的检算荷载，本桥采用对称三跨（13m+68m+13m）形式布置，矢高7.158m，垂跨比 = ，吊杆间距3.5m。
2.2桥面系的计算
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。
2.3主索和边索计算
主索内力计算：       
主索在索鞍处最大内力计算：
边索内力计算：
最后检算安全系数：   (安全)
2.4  挠度验算
挠度验算包括主索因温度及荷载作用下的挠度计算
在活载作用下
 
在恒载作用下
 
主索伸长引起跨中矢高 的变化
由E.E.吉勃施曼所著《公路钢桥》 公式可得
边索因温度及荷载作用下引起主索跨中挠度的计算，同主索一样的公式进行计算     
边索温度及弹性伸长引起主索跨中矢高 的变化，计算公式按《公路钢桥》 ○11式
最不利情况下跨中矢高变化值计算， ， 安全
2.5  抗风索的计算
抗风索曲线方程   (跨中为坐标原点)，抗风索平面与水平面成 角，抗风索矢高  ( ，按主跨范围内为曲线范围外为直线)，抗风索在跨端处的切线倾角
 
分别进行抗风索主索和边索的内力计算再检算安全系数，主索水平拉力 ，主索最大拉力 ，主索强度验算采用 有机物蕊的 钢绳，破断拉力为 安全系数
2.6  吊杆设计
吊杆由上、下两段组成，上段由一根轧制圆钢通过上连接块连接，下段由两根轧制圆钢与横梁连接，以便在安装和使用过程中适当调节吊杆长度。最小净截面验算实际应力 
2.7  索夹设计
包括U形环强度验算和索夹净截面强度验算
2.8  桥塔计算
设计荷载汽-10，地基：强风化黑云斜长片麻岩 ，风压500Pa，桥塔材料用20号钢筋混凝土，基础下半部用20号混凝土
基本假定
1.桥塔本身为一框架结构，塔脚当作嵌固考虑，桥塔分别按纵向(顺桥方向)及横向(垂直桥轴方向)两种情况计算应力
2.风力只计算横向引起的应力
3.温度变化使桥塔产生的应力只计温度降低的影响，因控制桥塔设计的外力主要是垂直力，而温度降低时产生的垂直力最大。
4.混凝土收缩影响。按照温度降低 考虑。
5．不计地震力
桥塔分别按顺桥方向(纵向)及垂直桥面轴方向(横向)二种情况进行计算，桥塔纵向内力计算
 ，横向内力考虑上下横梁自重、风力和温度的最不利荷载组合进行危险截面检算。
2.9  锚碇计算
锚碇的拉杆按六边形均匀分布于200 150cm的范围内，其锚碇板为板长6.4m宽3m厚1.5m的钢筋混凝土板，混凝土标号为20号，支承于全风化斜长片麻岩。主索最大拉力 ， ，荷载组合：
锚碇基础验算
按现行《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)规定以容许应力法计算。包括岩石承压应力验算，抗剪稳定验算，斜面抗剪验算，竖直面抗剪验算，水平面抗剪验算
参考文献
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指导教师评语
该同学自学能力较强，能在规定的时间内完成设计任务，能熟练使用计算机，计算机绘图水平较高，设计工作量饱满，难度较大，符合毕业设计规范要求，设计质量较高，建议成绩为优秀。

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