1．懸索橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

懸索橋的設(shè)計(jì)順序一般可以分為兩部分考慮，先考慮主纜及加勁梁的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)已決定的主纜及加勁梁體系來考慮橋塔的設(shè)計(jì)。

(1)加勁梁

①擬定懸索橋的形式，即采用單跨懸吊還是三跨懸吊。

②根據(jù)橋位處地形及地質(zhì)條件，選擇邊孔與主孔的跨度比，以及初步?jīng)Q定主纜的垂跨比。

③假定加勁梁的恒載及剛度，可參照已有類似跨度和規(guī)模的實(shí)橋數(shù)據(jù)來假定。必要時(shí)也可根據(jù)所設(shè)計(jì)橋梁的具體要求擬定初步的尺寸與截面來計(jì)算而定。設(shè)計(jì)風(fēng)力可根據(jù)橋位處的風(fēng)力或風(fēng)速觀測資料來推算主纜及加勁梁高處的設(shè)計(jì)風(fēng)力。

(2)主纜

①確定主纜的垂跨比f/l。

②參考既有類似跨度、規(guī)模、形式與垂跨比的懸索橋來初步假定主纜的鋼絲索股數(shù)與每殷的鋼絲根數(shù)。

上述的恒載、截面及剛度等假定之后即可選擇適宜的計(jì)算理論進(jìn)行各種初步的計(jì)算，但對地震反應(yīng)分析一般宜放在最終的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行驗(yàn)算。經(jīng)過初步計(jì)算之后，即可根據(jù)計(jì)算結(jié)果決定主纜與加勁梁的必要截面，并由此算出恒載與剛度。將計(jì)算所得的截面、剛度及恒載等數(shù)據(jù)與原先假設(shè)的進(jìn)行比較。如果原先的假設(shè)有較大的富余或不足，則應(yīng)重新進(jìn)行假設(shè)并再次進(jìn)行計(jì)算，直到假設(shè)與計(jì)算結(jié)果比較吻合為止。

(3)橋塔

首先確定橋塔的構(gòu)架形式，橋塔的構(gòu)架形式一般有門架式、具有多層橫梁的剛架式以及具有一組或若干組交叉斜桿的桁架式。各部分的截面尺寸可以參考已有類似的懸索橋來做初步的假設(shè)。

橋塔計(jì)算應(yīng)根據(jù)主纜與加勁梁的結(jié)構(gòu)體系來進(jìn)行，對橋塔應(yīng)考慮縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力的影響。同時(shí)應(yīng)驗(yàn)算橋塔的穩(wěn)定性。

2.斜拉橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)結(jié)構(gòu)幾何尺寸的確定

斜拉橋作為由塔、梁、索組成的組合體系，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮塔、梁、索三者之間的相互關(guān)系。在橋跨布置、主梁斷面形式、索塔形式、索塔高度及支承體系確定后，就可擬定主梁高度以及索塔截面尺寸，并根據(jù)主梁高度、受力及構(gòu)造要求初擬各部分尺寸，然后用平面桿系程序進(jìn)行試算調(diào)整。

調(diào)整的原則：

①邊跨配重應(yīng)使結(jié)構(gòu)在恒載作用下邊墩支座不產(chǎn)生拉力，且在運(yùn)營期間邊墩支座的拉力應(yīng)控制在一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)值內(nèi)（便于邊墩設(shè)計(jì)和支座生產(chǎn)）。

②斜拉索的應(yīng)力、索塔混凝土的壓應(yīng)力、主梁恒載彎矩都應(yīng)根據(jù)橋梁的實(shí)際情況控制在合適的幅度內(nèi)。

③結(jié)構(gòu)體系剛度必須滿足要求，主梁在汽車荷載作用下的撓度小于規(guī)范規(guī)定，并有一定的富余。

④盡量減少梁段類型，方便施工。

幾何尺寸的擬定過程中還應(yīng)結(jié)合橋位考慮結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)和抗震要求，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行節(jié)段或全橋的風(fēng)洞模型試驗(yàn)。

(2)整體靜力分析

一般來講，斜拉橋靜力分析是先確定合理的成橋狀態(tài)，再進(jìn)行施工過程計(jì)算，通過控制施工中每根拉索的安裝索力來確保實(shí)現(xiàn)預(yù)定的合理成橋狀態(tài)。

①合理的成橋狀態(tài)

在確定成橋狀態(tài)時(shí)，起控制作用的往往是主梁的應(yīng)力。因此，成橋狀態(tài)的確定應(yīng)以主梁受力合理為目標(biāo)，以應(yīng)力平衡法來設(shè)計(jì)主梁恒載內(nèi)力為佳。該方法是：以主梁各截面上下緣的最大最小應(yīng)力作為控制條件來確定其預(yù)應(yīng)力大小和恒載彎矩。對于混凝土梁一般以拉壓應(yīng)力控制，以截面上下緣的最大應(yīng)力滿足拉壓應(yīng)力控制條件為最理想。用這種方法確定的預(yù)應(yīng)力和主梁成橋恒載彎矩稱之為理想值，其成橋狀態(tài)稱之為理想狀態(tài)。但恒載彎矩在一些控制區(qū)域（如跨中）準(zhǔn)確地為理想值實(shí)際很難實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)時(shí)一般允許恒載彎矩有一定的活動范圍，并將由此確定的預(yù)應(yīng)力和主梁成橋恒載彎矩稱之為合理值，其成橋狀態(tài)稱之為“合理狀態(tài)”。

②靜力分析計(jì)算成果

合理的成橋狀態(tài)確定之后，就可以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的靜力分析計(jì)算。靜力分析的主要內(nèi)容有：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的施工流程在各階段的應(yīng)力、變形、初始索力等，以及成橋運(yùn)營狀態(tài)下，各截面的應(yīng)力和變形。

(3)索塔分析計(jì)算

索塔分析計(jì)算與斜拉橋整體分析計(jì)算密切相關(guān)，一般情況下是在斜拉橋合理成橋狀態(tài)確定后，再對索塔進(jìn)行平面和空間計(jì)算。

①截面強(qiáng)度計(jì)算

計(jì)算各種可能的荷載組合下，索塔典型截面順橋向和橫橋向應(yīng)力，以及角點(diǎn)方向按順橋向和橫橋向可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載組合進(jìn)行最大最小應(yīng)力疊加。為保證塔身混凝土不產(chǎn)生壓碎破壞，角點(diǎn)最大壓應(yīng)力控制在混凝土容許壓應(yīng)力之內(nèi)，允許角點(diǎn)出現(xiàn)拉應(yīng)力，但塔身各計(jì)算截面順橋向和橫橋向均處于小偏心受壓狀態(tài)。

②索塔穩(wěn)定性計(jì)算

索塔穩(wěn)定性計(jì)算包括彈性穩(wěn)定性計(jì)算和彎壓穩(wěn)定性計(jì)算。進(jìn)行彈性穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算裸塔狀態(tài)和成橋狀態(tài)的縱橫穩(wěn)定性。裸塔狀態(tài)按一端固定，一端自由的壓桿計(jì)算；成橋狀態(tài)考慮拉索的扶正影響，按一端固定，一端鉸支計(jì)算。

③索塔錨固區(qū)局部應(yīng)力計(jì)算

計(jì)算錨固區(qū)內(nèi)最大主壓應(yīng)力和最大主拉應(yīng)力，并控制其值滿足規(guī)范要求。

③索塔錨固區(qū)局部應(yīng)力計(jì)算

計(jì)算錨固區(qū)內(nèi)最大主壓應(yīng)力和最大主拉應(yīng)力，并控制其值滿足規(guī)范要求。

(4)橋面板受力計(jì)算

對橋面板進(jìn)行配筋計(jì)算，控制配筋率符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定。