目录

1.桥型布置.......................................................................................... 3

1.1 结构尺寸.................................................................................................. 3 1.2主要构件尺寸........................................................................................... 3 1.3结构类型及其特点................................................................................... 3 1.4结构模型的建立....................................................................................... 3

2、桥面系设计及主梁计算 .............................................................. 4

2.1桥面系形式.............................................................................................. 4 2.2主梁形式................................................................................................... 4

3、主缆及钢箱梁计算 .................................................................... 10

3.1基本数据................................................................................................. 10 3.2恒载计算................................................................................................. 10 3.3主缆验算................................................................................................. 11

3.3.1主缆满布荷载验算....................................................................... 11 3.3.2 midas下局部布人群荷载主缆验算 ............................................ 16 3.4 吊杆验算................................................................................................ 21 3.5 主梁承载能力计算................................................................................ 23 3.6索夹的计算............................................................................................. 28

4.主塔计算........................................................................................ 30

4.1设计资料................................................................................................. 30 4.2 设计计算................................................................................................ 30

4.2.1 截面性质...................................................................................... 30 4.2.2强度计算....................................................................................... 31 4.3稳定性计算............................................................................................. 41 4.4 柱脚设计................................................................................................ 41

5.桩基础设计 ................................................................................... 42

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5.1 承台设计................................................................................................ 42 5.2 桩基础设计............................................................................................ 42 5.3桩身内力及变位计算............................................................................. 45

5.3.1地基土的比例系数m和m0 ...................................................... 45 5.3.2桩的计算宽度b1的确定............................................................ 45 5.3.3桩柱顶水平位移计算................................................................. 46 5.3.4 桩的内力及变位计算................................................................ 46 5.4 承载力复核............................................................................................ 48

参考文献........................................................................................... 49 致谢 ................................................................................................... 51

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1.桥型布置

1.1 结构尺寸

全桥计算长度取132米，桥面宽取4米。跨中计算跨径取75米计算，边跨计算跨径取28.5米，吊杆间距为3米，跨中布置24对吊杆，边跨布置7对吊杆。塔顶距桥面11米，桥面距桥塔底部7.5米。 1.2主要构件尺寸

各种结构的截面选取都通过本人运用midas软件多次建模计算后选取，具体如下：

主梁：采用钢箱梁，梁高1.1米，顶板、底板厚16毫米，腹板厚12毫米，箱内设置有横隔板。

主缆：采用热挤聚乙烯高强钢丝，标准强度为1670MPa，规格241φ7，其等效截面直径取,110毫米。

吊杆：采用19φ5钢丝，其等效截面直径取30毫米。 桥塔：采用1000mm*600mm的箱型截面，板厚30毫米。 1.3结构类型及其特点

该桥采用了自锚式悬索桥结构体系，这种结构体系具有以下特点：

（1）自锚式悬索桥省去了锚碇，主缆锚固于加劲梁两端，悬索受拉，加劲梁受压，形成内部自身平衡体系，结构工作效率高，像连续梁一样工作，跨中和塔架支承处的正、负弯矩最大，与斜张桥有异曲同工之理。

（2）桥面共同承受主缆传来的巨大水平压力，提高了加劲梁的抗弯刚度，能减小活载挠度，整体和稳定性都好。施工安全和方便，造价经济合理，大大降低了悬索桥的造价。

（3）加劲梁是主缆通过吊杆弹性的平衡稳定支承着，桥面的轴向压力对预拱度和挠度不产生附加偏心弯矩，因为附加偏心弯矩被加劲梁和桥面的巨大重量所平衡，这和一般无平衡稳定支承的自由状态情况不同。 1.4结构模型的建立

自锚式悬索桥结构的内力计算复杂，应采用非线性有限单元法来计算。对于几何可变的缆索单元，需作加大弹性模量的应力刚化处理。悬索作为几何可变体系，活载作用的变形影响很大，是非线性变形影响的主要因素。本设计采用midas软件建立了该桥三维空间有限元计算模型，可以充分考虑结构的几何非线性，精度较高。主缆和吊杆采用只受拉单元模拟，桥面和桥塔采用梁单元模拟。

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表1-1:主要材料力学参数

主缆 吊杆 主梁 主塔

弹性模量（N/mm） 2.1E11 2.1E11 2.1E11 2.1E11 抗拉强度屈服强度（N/mm） （N/mm） 1670 1670 470 345 470 345

容重 7861

7861 7861 7861

截面积(mm) 等效直径110 等效直径30 1100*4000 1000*600

2、桥面系设计及主梁计算

2.1桥面系形式

桥面板采用两块钢筋混凝土∏形板，间距1.5m，桥面板高0.28m，当吊装就位后，用30号水泥砂浆填缝。按铰接板进行计算，计算过程从略。

桥面铺装采用1.5cm人行道沥青砂垫层，上铺有4cm的人行道地板砖。 2.2主梁形式

主梁纵梁为钢梁，单箱双室箱型断面，其标准截面尺寸：高1100mm，宽4000mm，底宽1500mm，顶、底板厚16mm，中腹板厚12mm，边腹板厚12mm，斜腹板厚12mm，图样如下图2-1。

图2-1 主梁截面尺寸

主梁截面性质如下表2-1。 项目 单位 面积 mm2 Ix mm4 Iy mm4 Cx(+) mm Cx(-) mm Cy(+) mm Cy(-) mm 数值 152230.796450 34994880742.660362 262550224967.686770 2000 2000 457.172213 642.827787 4

表2-1主梁截面性质