第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思1）设计原则和适用范围安全（强度、稳定性）适用（适应使用要求）经济（造价合理）环保（适应并保护环境）耐久美观第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思2）美学比例跨度比、扁平截面加劲梁、锚碇、桥塔等3）总体尺寸主跨跨度、跨度比、矢跨比、梁高宽、加劲梁分跨及支承、吊索布置、主缆与加劲梁连接第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思3）总体尺寸主跨跨度：主缆内力与跨度成正比跨度比：边跨与中跨跨度之比0.3—0.45，越小，加劲梁挠度越小。
矢跨比：减小，上挠显著减小，下挠变化不明显（图4-6）,1/10左右第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思跨度比与单位桥长用钢量的关系第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思竖向挠度与各种参数及比值的关系第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思竖向最大转角与各种参数及比值的关系第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思矮寨大桥跨度比（非对称布置方式）第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思悬索桥常用跨度比第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思矢跨比与单位长度用钢量的关系第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思（西堠门大桥方案）矢跨比与加劲梁挠度的关系第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思（西堠门大桥方案）矢跨比与桥塔纵向位移的关系第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思（西堠门大桥方案）矢跨比与梁端纵向位移的关系第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思（西堠门大桥方案）矢跨比与梁端竖向转角的关系第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思（西堠门大桥方案）矢跨比与加劲梁横向位移第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思（西堠门大桥方案）矢跨比与自振特性第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思3. 总体尺寸梁高宽：桁梁4-14m，箱梁2.5-4.5m，施工方案影响大加劲梁分跨及支承：多采用连续梁吊索布置：吊索最佳间距，用材经济性、架设条件主缆与加劲梁连接：中央扣、缓冲梁（加劲梁两端）跨中、边跨短吊索处设置缆扣第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思3）总体尺寸部分已建钢箱梁悬索桥的梁高与梁宽第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思3）总体尺寸部分已建钢桁梁悬索桥的梁高与梁宽第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思主缆与加劲梁的纵向约束形式第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思柔性中央扣结构示意图第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思刚性中央扣结构示意图第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思——初步设计流程第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.1 悬索桥设计的总体构思——技术设计流程第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.2 悬索桥的设计计算有限位移理论的有限元分析方法《公路悬索桥设计细则》以现行规范为基准，进行计算分析和结构设计第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.2 悬索桥的设计计算悬索桥的空间杆系模型a)鱼骨式b)双梁式c) 三梁式第4章悬索桥的设计第1节总体设计1.2 悬索桥的设计计算桥塔处梁塔竖向主从及节点刚臂连接第4章悬索桥的设计第2节桥塔的设计2.1 桥塔的结构形式一般设计为柔性结构；塔型：圬工、摇摆、钢塔、混凝土塔2.2 桥塔的设计1）受力分析拟定外力及位移、设定截面（刚度）、塔顶及塔基加劲、应力和屈曲验算、腹杆截面、承载力验算第4章悬索桥的设计第2节桥塔的设计2.2 桥塔的设计桥塔结构设计的计算模型第4章悬索桥的设计第2节桥塔的设计2.2 桥塔的设计桥塔抗弯刚度与弯矩关系第4章悬索桥的设计第2节桥塔的设计2.1 桥塔的结构形式2.2 桥塔的设计2）桥塔设计实例——虎门大桥尺寸拟定：塔高、塔型（塔柱、系梁、构造）荷载及组合：顺、横向第4章悬索桥的设计第2节桥塔的设计2.2 桥塔的设计虎门大桥——桥塔尺寸的拟定序号桥名主跨跨度(m)塔高（m）桥塔高/跨塔顶截面尺寸（m）塔底截面尺寸(m)塔柱底中距（m）横系梁根数顺桥横桥顺桥横桥1坦克维尔桥6081230.202 4.65 3.05 4.65 6.5524.702 2小贝尔特桥600112.70.188 4.5 4.0 4.5 6.5536.022 3恒比尔桥1410155.50.110 4.75 4.5 6.0 6.024.404 4青马桥1377195.90.1439.0 6.018.0 6.040.04 5汕头海湾桥45295.10.210 6.0 3.5 6.0 3.527.73 6西陵长江桥9001280.142 6.0 4.08.46 4.026.923 7虎门桥888147.550.166 5.6 5.68.5 5.640.63 8江阴大桥1385183.80.1348.5 6.014.5 6.039.93 9海沧大桥648128.030.197 5.4 5.011.07.5042.742 10宜昌大桥960142.230.148 6.0 5.08.84 5.03 11润扬大桥1490207.280.1399.5 6.012.32 6.0041.433第4章悬索桥的设计第2节桥塔的设计2.2 桥塔的设计桥塔计算的荷载组合第4章悬索桥的设计第2节桥塔的设计2.2 桥塔的设计施工阶段各截面的内力与应力第4章悬索桥的设计第2节桥塔的设计2.2 桥塔的设计运营阶段各截面的内力与应力第4章悬索桥的设计第3节主缆、吊索和索夹的设计3.1 主缆设计平行钢丝1）设计参数2）主缆材料及构造材料：钢丝、锚头构造：丝股、主缆截面、热铸锚头3）主缆丝股技术、工艺要求及成品检验4）锚头技术、工艺要求及成品检验第4章悬索桥的设计第3节主缆、吊索和索夹的设计3.1 主缆设计平行钢丝1）设计参数缆索系统钢丝抗拉强度设计值(MPa)抗拉强度标准值f k抗拉强度设计值f d15708501670900177095518601005第4章悬索桥的设计第3节主缆、吊索和索夹的设计3.1 主缆设计2）主缆材料虎门桥主缆锚头套筒构造图新型锚头：环氧树脂砂浆锚头第4章悬索桥的设计第3节主缆、吊索和索夹的设计3.2 吊索设计1）吊索布置形式：多为平行索，斜吊索受力不合理2）连接方式与主缆连接：骑跨式、销接与加劲梁连接：据加劲梁截面形式确定3）吊索截面抗拉强度分项系数：骑跨式2.95，销接式2.20第4章悬索桥的设计第3节主缆、吊索和索夹的设计3.2 吊索设计4）吊索长度（1）设计长度：弹性模量（2）影响因素：施工5）吊索材料及构造6）吊索设计第4章悬索桥的设计第3节主缆、吊索和索夹的设计3.3 索夹设计2）螺栓预拉力损失影响因素：镀锌层蠕动、材料松弛、主缆变细索夹变形、主缆钢丝排列变化、温差3）降低索夹连接螺栓预拉力损失的设计措施提高螺栓初拧应力和螺栓握距4）索夹抗滑安全度的设计措施——安全系数第4章悬索桥的设计第4节加劲梁的设计4.1 设计计算及考虑因素计算内容：(1) 加劲梁在使用活载之下的弯矩、剪力和扭矩；(2) 横向风力的效应；(3) 起控制作用的强度验算；(4) 加劲梁在不同荷载下的变位。
第4章悬索桥的设计第4节加劲梁的设计4.1 设计计算及考虑因素1）在竖向活载下的设计考虑加劲梁的高跨比很小，在活载作用下梁的应力不大但变形大。
所以加劲梁只是将短段活载分摊到附近的几根吊索，最后传到主缆、塔、锚等主要承重结构上。
加劲梁承受的正弯矩，正是由此短段加活载工况决定；而在不加活载的区段，主缆因发生向上的竖位移，通过吊索就使加劲梁在这些区段引发负弯矩。
第4章悬索桥的设计第4节加劲梁的设计4.1 设计计算及考虑因素2）在横向风静压下的设计考虑根据加劲梁的不同布置情况分别作考虑双铰加劲梁：竖向活载+横风荷载——控制荷载三跨双铰悬索桥：边跨较短，梁承受横向风压远较主缆大三跨连续加劲梁：主缆共同承受横风作用，最不利的变形可能是单跨作用风荷载，最不利内力需要做工况比较第4章悬索桥的设计第4节加劲梁的设计4.1 设计计算及考虑因素3）在风动力作用下的设计考虑(1)钢板梁式加劲梁——扭转(2)钢桁梁式加劲梁——桥面水平向应该设置一些纵向透风孔（行车路面或桁架梁片和行车路面之间），使空气上下对流，减弱涡流。
提高加劲梁的抗扭刚度，如桁梁之间布置横联和平纵联，以及增加其抗弯刚度(3)扁平流线型钢箱梁和混凝土箱梁第4章悬索桥的设计第4节加劲梁的设计4.1 设计计算及考虑因素4）抗震设计塔根处内力加劲梁变形控制反应谱长周期部分的修正第4章悬索桥的设计第4节加劲梁的设计4.2 钢桁加劲梁设计其方法有如下两种：(1) 把加劲梁作为空间杆系结构，按结构矩阵分析；(2) 把空间的桁架式加劲梁转换成具有等价板厚的薄壁闭口截面梁，按弯曲扭转理论分析。