优秀毕业设计-李木森

2010年优秀毕业设计摘要1某吊桥设计与施工土木工程系土木工程专业李木森指导老师：刘杰【摘要】：本设计为主跨为68m的公路柔性悬索桥。桥面系为钢结构，桥塔为钢筋混凝土结构。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。本设计以悬索桥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、吊杆间距，拟定桥梁的跨度、矢高、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。本设计的重心项目桥塔的设计是在几项基本假设的情况下进行的。其主要原则是简化问题，忽略次要因素的影响。如桥塔本身看作一框架结构等。本桥相对悬索桥跨度较小，设计考虑恒载、温度荷载和风荷载基本风压500Pa，验算活载为汽-10和人行荷载为3.5kN/m2，不考虑地震荷载。本设计参考了多种资料，实现了悬索桥设计的一般过程，期望对初学者有一定参考性。【关键字】：悬索桥桥面系主索桥塔锚碇【Abstract】：Thisdesignforthemainspanisthe68mroadflexiblehangingbridge.Thefloorsystemisthesteelstructure,thebridgetoweristhereinforcedconcretestructure.Hangingbridgeveryearlybeforehad,hasbeenextremelyswiftandviolenttothemoderntimesdevelopmentspeed,startsinthemodernbridgebuildingpracticewidelytoapply,itscharacteristicisthestressperformancegood,spanningabilitybig,lightartistic,theearthquakeresistanceperformanceisgood.Issurmountstransportationbarrierandsoonthebigrivers,channelharborfirstchoicebridges.Thisdesigntakethehangingbridgedesignelementarytheoryandthestaticmechanicalanalysisastherationale,takesucceedstheconstructionhangingbridgeastheexample,accordingtothebridgeposition,thearrangementform,thesuspensionbarspacing,drawsupthebridgethespan,rising,theanchorcableinclinationangle,thebridgetowerhighlywiththesection,thetowerprimitiveformtype,theanchoragestructureandsoon,Theshowingchoicecorrelationparameterprocess,thebasis,andtheconsiderationprimaryfactor,thencarriesonnearbythefloorsystem,themainlinetherope,thesuspensionbar,thecordclips,thewindresistantrope,thebridgetower,theanchorageandsoontheconcretesizedesign,matchesthemuscleandthecheckingcalculation.Thisdesigncenterofgravityprojectbridgetowerdesigniscarriesoninseveralbasicsuppositionsituations.Itsmainprincipleissimplifiesthequestion,theneglectsecondaryfactorinfluence.Ifbridgetoweritselfregardsasaportalframeconstructionandsoon.Thisbridgerelativehangingbridgespanissmall,thedesignconsideredthedeadload,temperatureloadgentlebreezeloadbasicwindpressure500Pa,thecheckingcalculationliveloadforthesteam-10andthehumangoodloadis3.5kN/m2,doesnotconsidertheearthquakeload.Thisdesignhasreferredtomanykindsofmaterials,hasrealizedthegeneralprocesswhichthehangingbridgedesigns,expectedhascertainreferencetothebeginner【KeyWords】：Hangingbridgefloorsystemmainlinebridgetoweranchorage2010年毕业设计摘要21绪论1.1悬索桥的分类、构造及主要特点1.1.1分类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，悬索桥有以下几种：1.1.1.1国外悬索桥①美国式悬索桥其基本特征式采用竖直吊索，并用钢桁架作为加劲梁。这种形式的悬索桥绝大部分为三跨地锚式。加劲梁是不连续的，在主塔处有伸缩缝，桥面为钢筋混凝土桥面，主塔为钢结构。②英式悬索桥英国式悬索桥的基本特征是采用呈三角形的斜吊索和高度较小的流线型扁平翼状钢箱梁作为加劲梁。除此之外，这种形式的悬索桥采用连续的钢箱梁作为加劲梁，桥塔处设有伸缩缝，用混凝土桥塔代替钢桥塔。③日式悬索桥日本的悬索的特征是：主缆一律采用预制束股法架设成缆。加劲梁主要沿袭美式钢桁梁形式，少数公路桥也开始采用英式流线形箱梁结构。鞍座采用铸焊混合式，主缆采用预应力锚固系统。④混合式悬索桥其特点是采用竖直吊索和流线型钢箱梁作为加劲梁。混合式悬索桥的出现，显示了钢箱加劲梁的优越性，同时避免了采用有争议的斜吊索。1.1.1.2国内悬索桥我国悬索桥起源较早，已有3000余年历史，居世界前列。其发展可分为三个时期：古代悬索桥、近代悬索桥和现代悬索桥[5]。目前，我国拟建、在建和已建的十几座特大跨径悬索桥已在世界上居于先进行列，有些甚至是世界第一。如汕头海湾大桥，采用预应力混凝土悬索桥，跨度为154+452+154，1995年建成后为此类悬索桥世界第一，是国内第一座大跨度现代悬索桥。1999年建成的，主跨为230+648+230的福建厦门大桥，是国内首座三跨连续漂浮式悬索桥，位居同类桥型世界第二。1.1.2主要构造现代悬索桥通常有桥塔、锚碇、主缆、吊索、加劲梁及鞍座等主要部分组成。1.1.2.1桥塔桥塔是支撑主缆的重要构件。悬索桥的活载和恒载以及加劲梁主承在塔身上的反力，都将通过桥塔传递到下部分的塔墩和基础。1.1.2.2锚碇锚碇是主缆的锚固体。锚碇将主缆的拉力传递给地基基础。通常采用的有重力式锚碇和隧洞式锚碇。1.1.2.3主缆主缆是悬索桥的主要承重构件。除承受自身恒载外，主缆本身又通过索夹和吊索承受活载和加劲梁(包括桥面)的恒载。除此之外，主缆还承担一部分横向风载，并将它直接传递到桥塔顶部。1.1.2.4吊索吊索也称吊杆。是将活载和加劲梁的恒载传递到主缆的构件。吊索的布置形式有垂直式和倾斜式等。作者姓名：李木森某吊桥设计与施工31.1.2.5加劲梁加劲梁的主要功能是提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲变形和扭曲变形。加劲梁是承受风荷载和其他横向水平力的主要构件，长大悬索桥的加劲梁均为钢结构，一般采用桁架梁形式和箱梁形式。1.1.2.6鞍座鞍座是支承主缆的重要构件，通过它可以使主缆中的拉力以垂直力和不平衡水平力的方式均匀地传到塔顶式锚碇的支架处。1.1.2.7支座悬索桥加劲梁的支座在不同的布载情况下，要产生正的和负的支座反力。悬索桥的发展概况1.2.1中国悬索桥的发展历程中国近代悬索桥的发展。1938年，湖南一座公路悬索桥建成，该桥可通行10吨汽车，随后又有一批悬索桥建成通车。新中国成立后，共建成70多座悬索桥，但其结构形式都比较简洁，跨径不太大，工程规模较小。进入20世纪90年代，中国现代悬索桥的建设揭开了新的历史篇章，修建了一批结构复杂，造型美观的大跨悬索桥。可以预见，随着我国桥梁科研、设计、施工队伍科技水平的不断提高，跨越中国辽阔大地上的江河湖泊、海峡港湾的悬索桥会修建得更多更美。1.2.2欧洲悬索桥的发展历程20世纪以前欧洲的悬索桥。国外悬索桥的修建历史较中国晚了1000多年，欧洲悬索桥的建设继续发展并有所创新。法国于1959年建成了主跨为680m的缇卡维尔悬索桥是发展中的一个新的里程碑。1.2.3美洲悬索桥的发展历程美洲20世纪前的悬索桥。李约瑟认为是由中国人传入美洲的。在科研、设计和施工技术上形成优势，是悬索桥成为唯一超过千米的成熟桥型，并形成美国流派的悬索桥风格。1.2.4日本悬索桥的建设日本近代悬索桥发展势头迅猛，后来居上，日本的悬索桥，大部分为钢塔和钢桁加劲梁，并且大多为公铁两用悬索桥。综上所述，国内外悬索桥的建设一次次刷新了桥梁的跨径记录，并将在21世纪桥梁的建设中，继续显示出特大跨悬索桥的勃勃生机。1.3悬索桥的计算理论简介1.3.1传统的“弹性理论”简介该理论是一种将悬索桥看作主缆与加劲梁结合体的最早的计算理论。它是建立于超静定结构分析方法上的一种方法。它只考虑由荷载产生的新的截面内力之间的平衡，其特点是活载与恒载的作用没有本质的区别。1.3.2挠度理论其特点是，当悬索桥因活载产生竖向变形时，在基本计算式中开始引入这样一个事实，原有恒载已产生的主缆轴力由于变形的关系将产生新的抗力。1.3.3有限位移理论该方法可以综合考虑体系节点位移影响和轴力效应，把悬索桥结构分析方法统一到一般非线性有限元中，是目前大跨度悬索桥分析计算中普遍采用的方法。2010年毕业设计摘要41.4本文主要工作本文主要设计68m柔性悬索桥，上部结构设计包括桥面系、横梁、纵梁、主索、边索、吊杆等。下部结构设计包括索塔、基础、锚碇。在下面几章详细介绍和计算各部结构。2悬索结构设计2.1设计方案比选布置形式主跨68m失高5.913m人行荷载3.5kN/m2验算荷载汽-10级垂跨比111.5fl=吊杆间距3.6m2.2桥面系的计算2.2.1桥面系构造桥面系采用I字钢横梁，I字钢纵梁上加钢板组成横梁间距3.5m采用I36b纵梁间距0.35m采用I14桥面钢板厚0.01m上加0.06m沥青砼铺装纵梁共12根I14钢，横梁全桥共18根I36b钢栏杆和缘石共宽0.4m纵梁跨径为3.5m的多跨连续梁横梁跨径为4.9m的简支梁2.2.2桥面系纵、横梁内力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主索和边索计算主跨：m68l取5.111n计算跨径：m681ll计算矢高：m913.51ff计算矢跨比：5.1111n作者姓名：李木森某吊桥设计与施工5主索在桥塔顶倾角：421.0tan边索在桥塔顶倾角：3.21tan02.4挠度验算at