1、金华义乌江大桥计算书35+95+35m自锚式悬索桥解析悬索桥计算书一、设计资料(一) 计算基本参数主缆跨径布置：35m95m35m加劲梁跨径布置：32.5m95m32.5m桥面宽度：0.3m(护栏)+4.7m(人行道)+8.7m(非机动车道)+0.3m(护栏)中跨矢跨比：1/10，边跨矢跨比：1/28.4中跨跨中主缆中心标高：74.498m主索鞍顶主缆中心标高：83.709m散索鞍顶主缆中心标高：71.713m中跨跨中加劲梁设计标高：72.998m竖曲线半径：R3000m吊杆间距5m。(二) 计算荷载1、恒载(1)主缆：2.6kN/m(2)加劲梁：标准段为31.5 kN/m，跨中35m范围为3
2、4.4 kN/m，塔柱附近20m范围为39.3 kN/m(3)桥面二期恒载：行车道板和人行道板集度：35.8 kN/m（加劲梁固接前作用的二期恒载不得小于35.8 kN/m）其他二期恒载集度：50.9 kN/m 共计：86.7 kN/m(4)纵桥向一个吊点处索夹、锚头等的自重：11 kN/m2、活载：按4.5 kN/m2计算得60.3 kN/m3、温度荷载：全桥整体升温为20全桥整体降温为25(三) 结构物理力学特性1、主缆弹性模量：E1.96108kPa截面积：Ac0.0324 m22、加劲梁弹性模量：E2.1108kPa标准段纵梁截面特性：A0.0812 m2，I0.125 m4跨中加强段
3、纵梁截面特性：A0.1198 m2，I0.1875 m4塔柱支点加强段纵梁截面特性：A0.1404 m2，I0.2188m43、索塔混凝土弹性模量：3.5107kPa钢弹性模量：2.1108kPa塔柱截面特性如表1所示。表1塔柱材料标高（m）面积（m2）惯矩（m4）左塔柱混凝土59.90713.522.7868.90713.522.78钢68.9070.35680.439370.6250.25020.384475.2110.22440.284379.7110.19900.206182.9290.27680.1678右塔柱钢60.4070.34153.005768.9070.34151.8128
4、75.9070.34151.141882.9290.34150.6392二、主缆和加劲梁内力计算采用二维有限元程序计算，计算结果如表2表9。主 缆 拉 力（kN） 表2左锚碇处左边跨塔处中跨塔处跨中恒载12465.813019.312561.911756.5活载2529.82651.94332.24026.4温升-926.7-960.0-631.9-592.1温降1119.41181.8777.0727.3吊 索 拉 力（kN） 表3左 边 跨中 跨No.1No.3No.5No.1L/4处L/2处恒载567.2457.5576.5573.6454.0475.8活载136.589.973.217
5、0.4187.7195.2温升-42.6-38.9-43.6-28.6-21.5-21.2温降51.447.153.835.825.925.0加 劲 梁 弯 矩（kNm） 表4左 边 跨中 跨No.1No.3No.5No.1L/4处L/2处恒载-1683.0-6245.6-13764.7-12237.45678.712474.9活载4222.75311.61129.2587.88507.511455.6-4880.5-9868.0-13287.9-12402.0-3212.1-5.4温升-315.8-1117.3-2803.6-2757.41025.32553.5温降384.51417.735
6、97.93574.6-1317.3-3343.3左 塔 柱 内 力 表5塔 顶塔 底N (m)Q (kN)M (kNm)N (m)Q (kN)M (kNm)恒载10155.80016359.219.4226.6活载2658.9-1596.204166.5-1585.6-36591.6-152.7223.501036.8231.85237.5温升-624.4-267.5119.7-179.5-264.3-5990.0温降768.0329.30221.0325.47524.3右 塔 柱 内 力 表6塔 顶塔 底N (m)Q (kN)M (kNm)N (m)Q (kN)M (kNm)恒载10163.
7、80013518.2-16-179.7活载2110.92787.903772.52778.362669.9-74.5-395.601091.4-402.3-8992.9温升-716.2453.4-127.2-235.2450.610047.5温降873.9-555.60283.2-552.2-12469.8支 座 反 力 （kN） 表7左梁端处支座左塔墩处支座恒载-225.02318.1活载637.22656.7-736.7-213.1温升-42.12412.9温降51.1-3019.6位 移（m） 表8左塔顶水平位移左梁端水平位移塔墩处加劲梁水平位移中跨l/4处加劲梁挠度中跨l/2处加劲梁挠
8、度活载0.0330.0110.0110.0200.021-0.005-0.012-0.012-0.186-0.251温升0.005-0.019-0.011-0.028-0.043温降-0.0070.0240.0150.0360.056内力及位移组合 表9缆 力（kN）左锚碇处16115左边跨塔处16853中跨塔处17671吊索拉力（kN）左边跨No.1755No.4595No.6704中跨No.1780L/4处668L/2处696加劲梁弯矩（kNm）左边跨No.12924 / -6879No.4484 / -17231No.6-9038 / -29856中跨No.1-8075 / -27397
9、L/4处15212 / 1149L/2处26484 / 9126塔底左塔柱轴力(kN)20346剪力(kN)-1831弯矩(kNm)-42355 / 12988右塔柱轴力(kN)17056剪力(kN)3213弯矩(kNm)72538 / -21643支座反力左梁端处-1004 / 463左塔墩处7388 /-915三、主缆和加劲梁强度验算根据表-9中内力组合最大内力进行强度验算1、主缆强度验算Tmax=17671kN（中跨塔处）Ac0.0324 m2，Ry1670Mpa根据公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86），钢索的弯曲应力按下式计算：式中：主缆钢丝直径，0.005m；E主缆弹
10、性模量，E1.96105MPa；d主缆直径，d0.177mR索鞍弯曲半径，R2.1m代入上式计算：25.06MPa主缆弯曲拉力T弯25.061030.0324811.9kN安全系数2、加劲梁强度验算正弯矩以中跨跨中最大，Mmax26484 kNm负弯矩以边跨最长一根吊杆处最大，Mmin-29856m则跨中处纵梁中轴力为N=26484/1.25=21187.2kNkPa=176.9Mpa=200MPa边跨最长一根吊杆处纵梁轴力为N=29856/1.25=23884.8kNkPa=170.1MPa=200MPa四、加劲梁挠度计算中跨跨中处加劲梁由活载产生的正负挠度绝对值之和最大，为0.271m。五
11、、施工控制参数计算(一) 主缆无应力长度计算结果（单位：m）中跨（指两主索鞍中心之间）：97.144边跨（指主索鞍中心至散索鞍中心之间）：37.026锚跨（指散索鞍中心至前锚面之间）：22.450全长：216.096 (二) 空缆状态控制参数计算结果（主缆中心处控制参数）主缆架设前，主索鞍向岸侧的预偏量为0.130m。空缆形成后，中跨跨中主缆中心标高为75.439米，左边跨X坐标为-65.092米处标高为76.623米，右边跨X坐标为65.092米处标高为76.623米。(三) 空缆索夹安装位置计算结果 空 缆 索 夹 安 装 位 置 编号 索夹位置 X Z 倾角 1 -72.57021 74
12、.21856 16.19495 2 -67.58941 75.76716 18.28162 3 -62.60449 77.51160 20.28695 4 -57.61744 79.45402 22.26804 5 -52.63652 81.59367 24.19875 6 -42.58199 82.13849 -17.59921 7 -37.55363 80.63894 -15.59049 8 -32.52561 79.33207 -13.54495 9 -27.50515 78.21748 -11.48455 10 -22.49122 77.29279 -9.41224 11 -17.48
13、427 76.55593 -7.32915 12 -12.48359 76.00504 -5.23983 13 -7.48808 75.63882 -3.14565 14 -2.49607 75.45597 -1.04921 15 2.49485 75.45603 1.04935 16 7.48687 75.63889 3.14586 17 12.48237 76.00524 5.24116 18 17.48306 76.55605 7.33047 19 22.49001 77.29302 9.41257 20 27.50383 78.21779 11.48551 21 32.52430 79
14、.33240 13.54511 22 37.55233 80.63928 15.59066 23 42.58077 82.13901 17.60079 24 52.63692 81.59350 -24.19880 25 57.61894 79.45344 -22.26703 26 62.60647 77.51084 -20.28641 27 67.59147 75.76637 -18.28153(四) 吊杆成桥应力下的下料长度(五) 顶推阶段及顶推量为确保施工过程中塔柱应力不超过容许值，主缆安装前主索鞍设置偏向岸侧的预偏量，且要求中、边跨加劲梁对称吊装、桥面铺装也对称施工。施工过程中以塔顶容许
15、最大水平位移的0.7倍作为控制值，依据主鞍滑移量历程曲线来确定主鞍的顶推时间和顶推量，共分三次顶推主索鞍，第一次顶推时间为加劲梁吊装完成，顶推量为4厘米；第二次顶推时间为人行道板和行车道板安装完成，顶推量为4厘米；第三次顶推时间为现浇层浇注完成，顶推量为5厘米。(六) 各关键阶段计算结果（见附件）1、空缆状态2、加劲梁吊装完成状态3、成桥状态附件 * 空缆状态计算结果 * 结构各部位结点坐标 主缆系 点号 X Z 第 1跨 1 -82.55045 71.69235 2 -76.29736 73.20971 3 -72.57022 74.21860 4 -70.07494 74.97630 5
16、-67.58942 75.76721 6 -65.09160 76.62292 7 -62.60450 77.51165 8 -60.10503 78.46651 9 -57.61745 79.45406 10 -55.12051 80.50779 11 -52.63652 81.59369 12 -50.12820 82.75186 主索鞍 1 与主缆相切点坐标 位 置 X Z 鞍顶缆底左切点 -48.52905 83.51016 主索鞍中心顶点 -47.63028 83.71221 鞍顶缆底右切点 -46.95097 83.59930 索鞍中心与塔顶中心水平偏心距为 -.13028 点号
17、X Z 第 2跨 1 -45.11400 82.97167 2 -42.58198 82.13849 3 -40.07260 81.37198 4 -37.55362 80.63893 5 -35.04382 79.96859 6 -32.52560 79.33206 7 -30.01888 78.75777 8 -27.50514 78.21746 9 -25.00109 77.73806 10 -22.49122 77.29277 11 -19.99007 76.90719 12 -17.48427 76.55591 13 -14.98570 76.26336 14 -12.48359 7
18、6.00502 15 -9.98702 75.80481 16 -7.48808 75.63879 17 -4.99261 75.53025 18 -2.49606 75.45594 19 .00000 75.43880 20 2.49486 75.45600 21 4.99141 75.53027 22 7.48687 75.63887 23 9.98581 75.80484 24 12.48238 76.00521 25 14.98450 76.26351 26 17.48307 76.55603 27 19.98885 76.90746 28 22.49001 77.29300 29 2
19、4.99938 77.73827 30 27.50383 78.21777 31 30.01756 78.75813 32 32.52430 79.33238 33 35.04251 79.96897 34 37.55233 80.63927 35 40.07131 81.37238 36 42.58077 82.13900 37 45.11278 82.97224 主索鞍 2 与主缆相切点坐标 位 置 X Z 鞍顶缆底左切点 46.95195 83.60057 主索鞍中心顶点 47.62919 83.71277 鞍顶缆底右切点 48.52999 83.50975 索鞍中心与塔顶中心水平偏心距
20、为 .12919 点号 X Z 第 3跨 1 50.12759 82.75215 2 52.63692 81.59351 3 55.12138 80.50737 4 57.61895 79.45345 5 60.10682 78.46580 6 62.60648 77.51084 7 65.09359 76.62218 8 67.59148 75.76638 9 70.07671 74.97564 10 72.57191 74.21807 11 76.29835 73.20942 12 82.55045 71.69235 第 4跨 1 -100.97000 58.87700 2 -91.596
21、14 65.03924 3 -82.55045 71.69235 第 5跨 1 82.55045 71.69235 2 91.59611 65.03921 3 100.97000 58.87700 塔墩系 点号 X Z 塔墩 1 1 -82.30000 71.15300 塔墩 2 0 -47.63028 83.71221 1 -47.49998 82.93221 2 -47.49998 79.71085 3 -47.49999 75.21089 4 -47.50000 70.62494 5 -47.50000 68.90696 6 -47.50000 59.90700 塔墩 3 0 47.62
22、919 83.71277 1 47.49999 82.93277 2 47.49999 75.90682 3 47.50000 68.90689 4 47.50000 60.40700 塔墩 4 1 82.30000 71.15300 散索鞍一 径向倾角 114.90806 相对成桥水平偏移距 -.05045 散索鞍二 径向倾角 65.09167 相对成桥水平偏移距 .05045 结构各部位单元累计内力 塔墩系 单元 位置 (Z) 轴力 剪力 弯矩 左侧应力 右侧应力 塔墩 1 : ( X = -82.30000 ) 塔墩 2 : ( X = -47.50000 ) 1 82.929 423.
23、59 -4.92 42.60 2359.09 1898.13 1 79.711 473.92 -4.92 26.75 2526.19 2236.79 2 79.711 473.92 -4.92 26.75 2231.42 1992.46 2 75.211 553.19 -4.92 4.60 2485.74 2444.64 3 75.211 553.19 -4.92 4.60 1885.71 1839.50 3 70.625 660.11 -4.92 -17.97 2132.35 2312.86 4 70.625 660.12 -4.92 -17.97 1933.39 2079.47 4 68.
24、907 704.49 -4.92 -26.43 2033.89 2248.70 5 68.907 704.56 -4.92 -26.43 49.58 54.80 5 59.907 3863.56 -4.92 -70.72 279.20 293.17 塔墩 3 : ( X = 47.50000 ) 1 82.929 423.59 4.96 -42.30 1152.76 1328.00 1 75.907 611.94 4.96 -7.43 1776.53 1807.31 2 75.907 611.95 4.96 -7.43 1780.25 1803.65 2 68.907 799.60 4.96
25、27.31 2384.46 2298.43 3 68.907 799.61 4.96 27.31 2372.87 2310.08 3 60.407 1027.48 4.96 69.50 3088.61 2928.83 塔墩 4 : ( X = 82.30000 ) 主缆 单元 位置 (X) 轴力 应力 温度 第 1跨 1 -76.250 360.86 11137.60 .000 2 -70.000 365.61 11284.10 .000 3 -65.000 369.91 11417.00 .000 4 -60.000 374.59 11561.30 .000 5 -55.000 379.40
26、 11710.00 .000 6 -50.000 385.11 11886.20 .000 索鞍左侧主缆倾角 25.40664 水平分力 -348. 垂直分力 -165. 第 2跨 索鞍右侧主缆倾角 161.02176 水平分力 355. 垂直分力 -122. 单元 位置 (X) 轴力 应力 温度 1 -45.000 374.95 11572.50 .000 2 -40.000 370.93 11448.40 .000 3 -35.000 367.17 11332.30 .000 4 -30.000 363.90 11231.50 .000 5 -25.000 361.13 11146.00
27、.000 6 -20.000 358.86 11076.10 .000 7 -15.000 357.07 11020.80 .000 8 -10.000 355.76 10980.20 .000 9 -5.000 354.94 10954.90 .000 10 .000 354.60 10944.50 .000 11 5.000 354.73 10948.60 .000 12 10.000 355.35 10967.50 .000 13 15.000 356.43 11000.90 .000 14 20.000 357.98 11048.80 .000 15 25.000 360.05 111
28、12.70 .000 16 30.000 362.60 11191.20 .000 17 35.000 365.65 11285.60 .000 18 40.000 369.21 11395.30 .000 19 45.000 373.32 11522.30 .000 索鞍左侧主缆倾角 18.97889 水平分力 -353. 垂直分力 -121. 第 3跨 索鞍右侧主缆倾角 154.59294 水平分力 350. 垂直分力 -166. 单元 位置 (X) 轴力 应力 温度 1 50.000 387.25 11952.30 .000 2 55.000 381.80 11783.80 .000 3 60.000 376.37 11616.30 .000 4 65.000 371.36 11461.80 .000 5 70.000 366.54 11313.00 .0
