同升湖悬索桥的设计31929.docx
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1、同升湖悬索桥的设计关键词:同升湖悬索桥设计1工程概况某湖人行桥位于旅游休闲区内,是一座主跨为150m,全长192m的4跨连续式悬索钢桥。其跨径组成为:18m+10.35m+150m+13m。人行桥一跨跨过宽阔的湖面,连结着两岸的青山。白天,桔红色的钢梁倒映在绿色的水面,夜晚,桥面上七彩的灯光形成一道五彩缤纷的彩虹,非常富有时代气息。结构轻盈,美观大方,与周围景色十分协调。本桥桥宽3.74m,钢梁高0.75m。桥面板采用9cm厚、25cm宽的C30混凝土预制板,板间间距2.5cm。主桥塔高29.5m,主缆矢跨比为1/8。2设计构思由于选定桥位处湖水较深,且该湖本身为一大型水库,水体必须得到保护。
2、故我们在进行人行桥方案设计时只提出了中承式拱桥、悬索桥及单塔斜拉桥等几个跨径大、造型优美的方案。考虑到与地形地貌的配合,各方案桥型的特点,虽然悬索桥造价相对最高,但从景观设计的角度来看,悬索桥建成后的造型最优美,在建设方的大力支持下,最后选择了悬索桥为实施方案。为了跨越湖畔的两条道路以及施工的方便,最终跨径组成为18m+10.35m+150m+13m,四跨连续。其总体布置、主梁横断面及桥墩平面。3静力计算及构造设计由于悬索桥为索结构,属于非线性体系,一般的平面线性结构分析程序如QJX等无法对其进行计算。基于本单位的实际情况,我们一方面采用平面计算,解决静力方面的问题,确定各个构件的尺寸、配筋、
3、钢板厚度等。另一方面与科研单位、大专院校联合,着重解决动力性方面如抗风、抗震等问题。由于钢梁单位重量较轻,本桥的活恒比大于1且绝对值偏小,计算时发现恒载索力很小,全桥的重力刚度很小。不得已放弃了方案设计时准备采用的木制桥板,改为9cm厚、25cm宽的C30混凝土预制板以增大恒载索力和重力刚度。预制板用两颗M18螺栓与钢梁连结。预制板与钢梁接触面上涂抹了沥青油膏以保护钢梁的涂装。活恒比大于1且绝对值偏小带来了两个问题。一是结构设计难度增加。后来从有关资料可知塞文桥活恒比仅0.19,恒伯尔桥活恒比仅0.25,博斯普鲁斯海峡二桥活恒比为0.26。桁架式加劲梁由于梁高的关系虽活恒比较大,但其刚度较大可
4、作弥补。二是大量行人在桥上行走时产生的主梁的晃动及振动。英国切斯特尔的一座总跨径大约100m的Groves悬索桥在1977年一次划船比赛时,大量激动的人群涌到桥上,结果发生了比较大的晃动。最近的例子是伦敦横跨泰吾士河的千年桥在开放日因人流过大而出现的没有预见到的横向晃动,不得不关闭进行加固。因此我们也进行了一些这方面的探讨。最后的我们采取的措施是:利用抗风缆与主缆平面形成一个小的夹角,产生水平力来加强横向约束。同时另外预留了位置来加大抗风缆与主缆平面的夹角,以增加抗力。同时请管理单位在两个桥头设置了比较醒目的告示牌,对一些“恶意”行为作了限制。悬索桥的两根主缆是主要的受力构件,其安全关系到全桥
5、的安全,且无法更换。参照国内外的一些成功经验,我们选用了厂制斜拉桥专用拉索及配套锚具,按斜拉索国标生产,安全系数K3.0。出厂前按规定预拉。吊索采用优质中15.2无粘结预应力钢绞线,并考虑了更换的可能,其间距为375cm。索夹具采用45号铸钢制造。型钢梁高75cm,中心距350cm,采用国产16Mnq优质钢材,钢板厚均为1cm。为增大主梁的抗扭刚度,横隔梁间距加密至187.5cm。桥台采用C25砼,桥塔、横梁、锚碇及桥墩采用C30砼,塔顶鞍座下1m高范围采用了C30钢纤维砼,其它按规范要求进行设计。4风致振动的抗风设计由于本桥梁高与跨径比为1/200,宽跨比为1140,均超过公路桥涵钢结构及木
6、结构设计规范(JTJ025-86)第1.5.34条中的规定。由于活恒比大于1且恒活载绝对值较小,对风致振动比较敏感,而上述指标与结构稳定性密切相关,因此我们对本桥抗风设计比较重视。根据公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)中全国基本风压分布图,该地区的基本风压为500Pa,推算出相应的基本风速为.Ulo=23.6m/s。作|类场地及高度修正(Z=8.12m)后,100年重现期桥梁设计基准风速Ud=22.8m/s,50年重现期桥梁设计基准风速Ud=21.7m/s。根据公路桥涵抗风设计指南计算可得50年重现期颤振检验风速U=35m/s,驰振检验风速U=28m/s。采用Ansys空间有限元动力分
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