人行悬索桥桥梁结构计算书.docx

人行悬索桥桥梁结构计曹书1 .概况本桥桥型采用单跨入行拈桥，上部结构采用悬索结构，拉索锚固于桥台上。该悬吊桥主跨55m,桥面净宽2.8m,矢跨比为1/30。主索采用抛物线型，主索采用钢绞线挤压式拉索体系IMGJ15-9,其公称直径84mm,抗拉强度1860MPa;破断力P=2083.2KN.平衡索采用抛物线型，采用6×37b类的钢芯钢丝绳,其公称直径52mm,抗拉强度1870MPa;破断力P=157.06KN.抗风索采用抛物线型，主索采用6X37b类的钢芯钢丝绳,其公称直径52un,抗拉强度1870MPa：破断力P=157.06KN,500。m<kom)X三W却W光休0(kw)(IM)力(KM)135-1.，：1.1011.1191.191.2J519230.4I"7M(UI5-34203.3033.»73.574.7)050S3791.25-23/7-12MGJU5604.4044.47b4.765.9M52S141.65-31/7-16GJ1.M786.5055.5955.957.V064a1302.0-397-*GJH8406.606¢.7147.14as«o64681W.45-47/7-24KGJHWO7.7077.S338.339.79064ee122.8S-7-2MGm11208.8088.?9.52n.no7680J.2537-X2MGJU12M9.90910.07110.7113.210848214X6-717-37WGJ1.S-UIMC13212134»I4.2UM684483124.eSS7-4*GJ15-13即14.313U.16.471.4M%100MS.25-103/7-W用GJH419M15.4U15M416.MMWo©%02*56在主索间设置平衡梁，平衡梁所用材料为HW300x300x10/15工字钢：桥面采用硬杂木桥面，满铺于人行道索上，桥面板与人行道索均采用U型螺栓连接：桥跨栏杆采用槽钢穿护手绳的柔性栏杆，扶手索采用规范6X19S+1WS的钢芯钢丝绳，公称直径12Mb抗拉强度1770MPa.桥跨栏杆采用140x60x4.0槽钢，并焊接于横梁端头。2 .设计规范1、公路桥涵设计通用规范BJTGD60-2015：2,公路悬索桥设计规范JTG/G、1)65-20153、人行天桥规范(CJJ69-95);4、公路桥涵设计通用规范JTGD60-2015：5、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG3362-2018)；6,公路桥梁抗震设it细则(JTG/T2231-01-2020)；7、K公路后工桥涵设计规范(JTGD61-2005)；8、公路桥询嵋及基础设计规范3(JTG3363-2019)；9,公路钢结构桥梁设计规能(JTGD642015)；10、*公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件（JT-T7222018）：H,K公路桥涵施工技术规疮3（JTG/T3650-2020）；以及其它国家和重庆市有关规范、规程和规定。3 .技术标准1、使用功能：专用人行桥2、设计荷载：纵向整体计算采用4.0kNm-;人行道板局部计算荷载采用4.0kWm2或1.5kN集中力，栏杆局部构件计免采用竖向荷栽1.2kNm,水平向外荷载2.5kNm.3、桥面标准宽度：桥面笈U以为0.35m（平衡梁、栏杆及扶手索区）÷2.0m（人行道板）+035m（平衡梁、栏杆及扶手索区）=2.7m4、设计安全等级：一级5,环境类别：II类6、桥梁设计基准期：100年7、桥梁使用年限：100年8、通航耍求：无9、设计水位:448.79m10、地震动峰值加速度：005g4 .设计荷载4.1材料项目材料单位钢绞线钢丝绳钢材（0235。标准强度MPa18601770235弹性模量EMPa1.95E+052.05EH)52.06E+05容重kNm378.578.578.5比热,c1.20E-051.20E-051.20I-05泊松比YC0.30.30.3剪切模量:GMPa8.10E+O44.2荷载恒载:考虑主索、平衡梁、桥面板、栏杆及扶手索，结构自重按照实际重量根据面积与容重之积计入。人群活载：考虑满人工况及半宽偏栽工况，人群荷我集度为5kNm风力：横向风用按百年遇035kPa取值,作用于桥梁构件侧立面。运营风压0.15kPa温度：整体升、降温，按20C基准温度考虑升温30'C.降温30'C：地震作用：采用反应谱法。5 .计算结果5.1 计算模里按照公路悬索桥设计规范：对于跨度小于20011时，可以采用弹性理论进行整体计算。本桥计算跨径55m,建模采用midascivi1.2013进行空间建模，建模按1/30的垂跨比作为成桥理论线形。5.2施工步骤步骤，施工好桥台架主缆和平衡索（桥台在程序中未模拟）步骤二，安装平衡梁和抗风索步骤三，安装栏杆立柱和桥面板,施工好桥台架主缆和平衡索（桥台在程序中未模拟）步骤二，安装平衡梁和抗风索mn><PK.y“.*M*>*tB1.*MWIiAFUBy-i三三I.1.步骤三，安装栏杆立柱和桥面板步骤四，安装扶手索，成桥主索安装线形控制表阶段号阶段上一阶段跨中挠度Gn)本阶段跨中挠度Gn)增量(In)理论线型(In)本阶段施工线形控制值®I安装主缆和平衡索0.0000-0.4148-0.4148-1.833-1.41822安装平衡梁和抗风索-0.4148-0.511-0.0962-1.833-1.3223安装栏杆及桥面板-0.511-0.512-0.001-1.833-1.3214安装扶手索-0.512-0.5135-0.0015-1.833-1.3195本桥成桥理论线形为二次抛物线，公式为：y=4f/1.;X(I-X)x,式中=1.833m,1.=55m,由于施工过程中支点处位移为0,故本桥主索施工线形控制的重点在安装空索工况，主索自由下垂时跨中的垂度应满足上表要求,主索调整好线形，即可按设冲要求对锚固端进行固定。5.4主索承我能力状态索力轴力包络图由上可知使用阶段主索最大拉力为330kN,破断力为2083kN,主索安全系数-2083/348=6.31>2.5,满足公路悬索桥设计规范中对于悬索主缆安全系数的要求.5.5主索承载能力状态应力主揽上缘应力包络图-.1.主投下缘应力包结图主缆应力验算时，主要组合下安全系数K；不得小于2.5Kce=-2.5CT式中，%主缆斜丝公称抗拉强度由上可知使用阶段主索应力力为51IMPa,主索安全系数=1860/511=3.642.5,满足公路悬索桥设计规范中对于悬索主缆安全系数的要求。5.6主索正常使用状态位移由上可知人群荷教情况下，主索最大位移为523mm,从使用舒适度的角度,该值可以接受。5.6扶手索受力及对桥头立柱的影响扶手索在成桥阶段是由U型螺栓限制在栏杆上的，但允许有5mm左右的竖向位移。在人群荷我最不利工况下，扶手索协同主索变形，但由于其截面积小，刚度也小，能适应较大的变形。从上图计算结果可知，扶手索对桥头立柱的拉力自上而下分别为:2IkN.24kN,29kN,立柱底泻矩合计为：70.8kN.m,经验算受拉他配置8根直径28mm的HRMOO钢筋，受力满足规范要求.5. 7横梁应力验算横梁上缘应力包络图横梁下缘应力包络图由上可知横梁最大应力力为104MPa,满足设计要求。5.8特征值分析本桥共计算了100阶振型，横桥向及竖向有效参与质量大于总痂量的90轨典型振型如下:一阶振型（横摆）二阶振型（横向反对称扭把）邛介振型（竖向对称侧翻摆动）1*四阶振型（竖向对称扭摆）5.8抗震分析抗震计算采用反应谱理论模态组合采用CQC法。本桥桥位处动峰值加速度为O.05g,特征周期0.4s,属II类场地。反应谱函数如下:jtt三S三龙晨T器©在缕导入文件I设计反应请胸(S*C)II*掠,。）1OOOOO001542Ooo002663010000034140120000341501800003416024000034170300000341B036000034190400000341103Soo003»110480000284120J0000253130600000228I140.6600002071反Eiin1.K。湎更度<*。位修放大时足喷0建大秘厂Pxc*2阻足比过为?常到他*±1iI0C(002rmWM辆pWTMtt-O100B¢三002.T<三04,Ci三023,C三1.C*b1.PA三005.jR<|地震作用引起主索轴力变化通过计算，在保证全桥质量参与大于90%的情况下，结构在地震作用下产生的内力如上图所列，相对其它荷载而言均较小，对桥台的受力几乎不产生影响。5.9抗风稔定性因主要构件均为受拉，不存在屈曲稳定性问题，风载作用作为活我参与承我能力组合，见5.4条。5.10基础计算根据地勘报告，桥位处各岩土层的物理力学性质指标值见下表：岩上层设计参数建议值表士名称及其代号91.&压缩变形RJIft地基承我力基本容许值土播极取摩阴力标准位基底摩擦系放水轨力修正东数枯聚力内愫揍角rEx1-21：CqQqiK1k：KNZm*MPckPa度kPak1.¼武雄土17.54.05.010.0121002501.0卵石22.030.05.0353001000.502.51.4坏块状必。22.07501200.50中风化花岗26.020001500.60根据计算结果，标准组合卜主缆对桥台的