(1)结构几何尺寸的确定
斜拉桥作为由塔、梁、索组成的组合体系,进行设计时必须综合考虑塔、梁、索三者之间的相互关系。在桥跨布置、主梁断面形式、索塔形式、索塔高度及支承体系确定后,就可拟定主梁高度以及索塔截面尺寸,并根据主梁高度、受力及构造要求初拟各部分尺寸,然后用平面杆系程序进行试算调整。
调整的原则:
①边跨配重应使结构在恒载作用下边墩支座不产生拉力,且在运营期间边墩支座的拉力应控制在一个适当的数值内(便于边墩设计和支座生产)。 ②斜拉索的应力、索塔混凝土的压应力、主梁恒载弯矩都应根据桥梁的实际情况控制在合适的幅度内。
③结构体系刚度必须满足要求,主梁在汽车荷载作用下的挠度小于规范规定,并有一定的富余。 ④尽量减少梁段类型,方便施工。
几何尺寸的拟定过程中还应结合桥位考虑结构的抗风和抗震要求,必要时应进行节段或全桥的风洞模型试验。 (2)整体静力分析
一般来讲,斜拉桥静力分析是先确定合理的成桥状态,再进行施工过程计算,通过控制施工中每根拉索的安装索力来确保实现预定的合理成桥状态。
①合理的成桥状态
在确定成桥状态时,起控制作用的往往是主梁的应力。因此,成桥状态的确定应以主梁受力合理为目标,以应力平衡法来设计主梁恒载内力为佳。该方法是:以主梁各截面上下缘的最大最小应力作为控制条件来确定其预应力大小和恒载弯矩。对于混凝土梁一般以拉压应力控制,以截面上下缘的最大应力满足拉压应力控制条件为最理想。用这种方法确定的预应力和主梁成桥恒载弯矩称之为理想值,其成桥状态称之为理想状态。但恒载弯矩在一些控制区域(如跨中)准确地为理想值实际很难实现,设计时一般允许恒载弯矩有一定的活动范围,
并将由此确定的预应力和主梁成桥恒载弯矩称之为合理值,其成桥状态称之为“合理状态”。 ②静力分析计算成果
合理的成桥状态确定之后,就可以对结构进行详细的静力分析计算。静力分析的主要内容有:结构设计的施工流程在各阶段的应力、变形、初始索力等,以及成桥运营状态下,各截面的应力和变形。 (3)索塔分析计算
索塔分析计算与斜拉桥整体分析计算密切相关,一般情况下是在斜拉桥合理成桥状态确定后,再对索塔进行平面和空间计算。 ①截面强度计算
计算各种可能的荷载组合下,索塔典型截面顺桥向和横桥向应力,以及角点方向按顺桥向和横桥向可能同时出现的荷载组合进行最大最小应力叠加。为保证塔身混凝土不产生压碎破坏,角点最大压应力控制在混凝土容许压应力之内,允许角点出现拉应力,但塔身各计算截面顺桥向和横桥向均处于小偏心受压状态。 ②索塔稳定性计算
索塔稳定性计算包括弹性稳定性计算和弯压稳定性计算。进行弹性稳定性计算时,应分别计算裸塔状态和成桥状态的纵横稳定性。裸塔状态按一端固定,一端自由的压杆计算;成桥状态考虑拉索的扶正影响,按一端固定,一端铰支计算。 ③索塔锚固区局部应力计算
计算锚固区内最大主压应力和最大主拉应力,并控制其值满足规范要求。 ③索塔锚固区局部应力计算
计算锚固区内最大主压应力和最大主拉应力,并控制其值满足规范要求。 (4)桥面板受力计算
对桥面板进行配筋计算,控制配筋率符合相关规范规定。
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