目录1.桥型布置 (3)1.1 结构尺寸 (3)1.2主要构件尺寸 (3)1.3结构类型及其特点 (3)1.4结构模型的建立 (3)2、桥面系设计及主梁计算 (4)2.1桥面系形式 (4)2.2主梁形式 (4)3、主缆及钢箱梁计算 (10)3.1基本数据 (10)3.2恒载计算 (10)3.3主缆验算 (11)3.3.1主缆满布荷载验算 (11)3.3.2 midas下局部布人群荷载主缆验算 (16)3.4 吊杆验算 (21)3.5 主梁承载能力计算 (23)3.6索夹的计算 (28)4.主塔计算 (30)4.1设计资料 (30)4.2 设计计算 (30)4.2.1 截面性质 (30)4.2.2强度计算 (31)4.3稳定性计算 (41)4.4 柱脚设计 (41)5.桩基础设计 (42)5.1 承台设计 (42)5.2 桩基础设计 (42)5.3桩身内力及变位计算 (45)5.3.1地基土的比例系数m和m0 (45)5.3.2桩的计算宽度b1的确定 (45)5.3.3桩柱顶水平位移计算 (46)5.3.4桩的内力及变位计算 (46)5.4 承载力复核 (48)参考文献 (49)致谢 (51)1.桥型布置1.1 结构尺寸全桥计算长度取132米，桥面宽取4米。

跨中计算跨径取75米计算，边跨计算跨径取28.5米，吊杆间距为3米，跨中布置24对吊杆，边跨布置7对吊杆。

塔顶距桥面11米，桥面距桥塔底部7.5米。

1.2主要构件尺寸各种结构的截面选取都通过本人运用midas软件多次建模计算后选取，具体如下：主梁：采用钢箱梁，梁高1.1米，顶板、底板厚16毫米，腹板厚12毫米，箱内设置有横隔板。

主缆：采用热挤聚乙烯高强钢丝，标准强度为1670MPa，规格241φ7，其等效截面直径取,110毫米。

吊杆：采用19φ5钢丝，其等效截面直径取30毫米。

桥塔：采用1000mm*600mm的箱型截面，板厚30毫米。

1.3结构类型及其特点该桥采用了自锚式悬索桥结构体系，这种结构体系具有以下特点：（1）自锚式悬索桥省去了锚碇，主缆锚固于加劲梁两端，悬索受拉，加劲梁受压，形成内部自身平衡体系，结构工作效率高，像连续梁一样工作，跨中和塔架支承处的正、负弯矩最大，与斜张桥有异曲同工之理。

（2）桥面共同承受主缆传来的巨大水平压力，提高了加劲梁的抗弯刚度，能减小活载挠度，整体和稳定性都好。

施工安全和方便，造价经济合理，大大降低了悬索桥的造价。

（3）加劲梁是主缆通过吊杆弹性的平衡稳定支承着，桥面的轴向压力对预拱度和挠度不产生附加偏心弯矩，因为附加偏心弯矩被加劲梁和桥面的巨大重量所平衡，这和一般无平衡稳定支承的自由状态情况不同。

1.4结构模型的建立自锚式悬索桥结构的内力计算复杂，应采用非线性有限单元法来计算。

对于几何可变的缆索单元，需作加大弹性模量的应力刚化处理。

悬索作为几何可变体系，活载作用的变形影响很大，是非线性变形影响的主要因素。

本设计采用midas 软件建立了该桥三维空间有限元计算模型，可以充分考虑结构的几何非线性，精度较高。

主缆和吊杆采用只受拉单元模拟，桥面和桥塔采用梁单元模拟。

表1-1:主要材料力学参数弹性模量（N/mm）抗拉强度（N/mm）屈服强度（N/mm）容重截面积(mm)主缆 2.1E11 1670 7861 等效直径110 吊杆 2.1E11 1670 7861 等效直径30 主梁 2.1E11 470 345 7861 1100*4000 主塔 2.1E11 470 345 7861 1000*6002、桥面系设计及主梁计算2.1桥面系形式桥面板采用两块钢筋混凝土∏形板，间距1.5m，桥面板高0.28m，当吊装就位后，用30号水泥砂浆填缝。

按铰接板进行计算，计算过程从略。

桥面铺装采用1.5cm人行道沥青砂垫层，上铺有4cm的人行道地板砖。

2.2主梁形式主梁纵梁为钢梁，单箱双室箱型断面，其标准截面尺寸：高1100mm，宽4000mm，底宽1500mm，顶、底板厚16mm，中腹板厚12mm，边腹板厚12mm，斜腹板厚12mm，图样如下图2-1。

图2-1 主梁截面尺寸表2-1主梁截面性质主梁由11段预制钢箱梁组成，其中整桥的箱梁构造以跨中对称，半桥的箱梁构造如图2-2和图2-3所示图2-2图2-3截面构造如图2-3图2-4表2-2 A节段材料工程数量表表2-3 B节段材料工程数量表表2-4 C节段材料工程数量表表2-5 D节段材料工程数量表表2-7 F节段材料工程数量表表2-8 全桥材料工程数量表3、主缆及钢箱梁计算3.1基本数据主跨l ＝75m ，取n ＝f /l ＝1/9，矢高f ＝75/9＝8.33m 取8.5m 加劲梁计算跨径l 1＝132m以塔顶作为坐标原点建立坐标系，得主索抛物线方程为：24(0.5)99l x l ⨯y ＝－－ 主索在塔顶的倾角φ00040.444 3.9φφ294tan -︒＝＝－，＝－ 边索倾角为φ1tan φ1＝−9.83−30=0.328，φ1＝18.16°边索跨度：l ’＝28.5m 边索长度：S 0＝30cos 18.16°＝29.994m主索长度S 1＝[1＋83n 2－325n 4＋25657n 6]l ＝1.032015×75＝77.401m悬索全长：S ＝S 1＋2S 0＝77.401＋2×29.994＝137.389m 3.2恒载计算在计算内力以前，必须先假定各部件的尺寸，按以下近似公式计算：悬索水平拉力 2g 8gl H f=式中：f —矢跨比；g —沿桥每米恒重(参考已成桥的资料估算)悬索按近似公式计算出水平拉力，确定采用12根∅42钢丝绳。

按GB —362—64标准，其规格如下：钢丝直径2.8mm ，钢丝根数7股19丝，组成钢丝绳直径为∅42。

表3-1 各部分恒载计算3.3主缆验算主缆验算采用人群荷载满布以及运用midas 进行局部布载验算3.3.1主缆满布荷载验算1.主缆水平拉力221g 148.7754109.227kN 888.333gl H f ⨯===⨯2.主缆在索鞍处最大内力计算211g 412⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=f l glT48.77524496.769kN=⨯=3．边缆内力计算 边索倾角：2420.0423.1420% 2.769102A m -⎛⎫=⨯⨯=⨯ ⎪⎝⎭0cos 0.950φ=04109.2274325.502kN cos 0.950H T φ=== 4．主缆强度验算全桥主缆共两根，采用12根∅42钢丝绳。

按GB —362—64标准，其规格为 钢丝直径2.8mm ，钢丝根数7股19丝，组成钢丝绳直径为∅42。

钢丝强度1670MPa ，主缆孔隙率指标：索夹处18％，索夹外20％。

主缆截面积计算220.0423.1480%120.01332A m ⎛⎫=⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭主缆强度验算安全系数取3.031670100.0133 4.939 3.04496.769K ⨯⨯==>所以主缆截面受力是安全的。

5.挠度验算（1）主索因温度及荷载作用下的挠度计算atS S t =∆建桥地区最高温度 0145t C = 建桥地区最低温度 025t C =- 安装完毕时的温度 C t 0020=主索长度⎪⎭⎫ ⎝⎛=91t f 77.401S =温度上升()0.000012452077.4010.023m t S ats +∆==-⨯=温度下降()0.00001252077.4010.023m t S ats -∆==--⨯=-荷载作用下主索弹性伸长s ES Kσ∆=E (2-2)()x y Fs H x Fs H H Fs s F T s s s d 1d cos 1cos 1d 121021000K '+====⎰⎰⎰⎰ϕϕσ (2-3) ()x l x lfy -=24 x l f l f y 284-='代入(2-3)式⎰⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=x x l f l f F H d 841s 2210K σ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+=⎰l f l F H x x lf x lfl fF H 316s d 6464161s 224232221020.0133m F =，主缆截面积恒载作用时弹性伸长4496.769kN H = 822.110kN/m E =⨯ 20.0133m F =同样采用上面的公式εg s H s F S s E∆=84496.76977.4010.0133 2.1100.124617m⨯=⨯⨯=主索伸长引起跨中矢高f 的变化由E.E.吉勃施曼所著《公路钢桥》229P 公式可得⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=∆22451615l f lf s fss∆=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯∆=88.15.912455.9116152得s f ∆=∆88.1升温时t 1.88 1.880.0230.0432m f S +∆=∆=⨯=降温时()t 1.88 1.880.0230.0432m f S -∆=∆=⨯-=-恒载作用时εP 1.88 1.880.1246170.2343m f S ∆=∆=⨯=最不利情况 恒载作用和升温时0.23430.04320.2775m f ∆=+=（2）边索因温度及荷载作用下引起主索跨中挠度的计算 同主索一样的公式进行计算 温度变化和荷载作用下的边索伸长 左岸边索伸长度31.569m s =升温时()t 0.000012452031.5690.0095m s ats +∆==⨯-⨯=降温时()t 0.00001252031.5690.0095m s ats -∆==⨯--⨯=-恒载作用时εg 84325.50231.5690.04889m 0.0133 2.110T s s EF ∆==⨯=⨯⨯ 右边计算同左边略温度和荷载作用下边索伸长组合 左岸0.00950.048890.05839m s ∆=+=左右岸0.00950.048890.05839m s ∆=+=右边索温度及弹性伸长引起主索跨中矢高f 的变化 计算公式按《公路钢桥》229P ○11式 ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∆242245162884015l f l f l f l f f (2-4) 01cos ϕ右左s s s ∆+∆=∆将5.91=l f 代入(2-4)式 f ∆式简化 1124282129.15.912455.91165.912885.914015s s f ∆=∆⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∆ 10.058390.058390.12293m 0.95s +∆==1.821290.122930.22m f ∆=⨯=（3）最不利情况下跨中矢高变化值计算0.27750.220.4975m f f f ∆=∆+∆=+=主边0.49751175150.75150f l ∆==<安全3.3.2 midas下局部布人群荷载主缆验算本计算采用四种布载方式，具体如下：（1）左边跨满布人群荷载，全桥左右对称，右边跨与左边跨同；（简称半边跨）（2）左半边中跨满布人群荷载，全桥左右对称，右半边中跨与左半边中跨同；（简称半中跨）（3）左边跨和右边跨同时满布人群荷载；（简称边跨）（4）中跨满布人群荷载；（简称中跨）主缆在自重、全桥人群荷载、半边跨人群荷载、半中跨人群荷载、边跨人群荷载、中跨人群荷载、温度人群荷载下的应力图如下：图3-1 自重荷载下受拉单元应力图图3-2 全桥满布人群荷载下受拉单元应力图图3-3 升温下受拉单元应力图图3-4 降温下受拉单元应力图图3-5 半边跨布人群荷载受拉单元应力图图3-6 半中跨布人群荷载受拉单元应力图图3-7 边跨布人群荷载受拉单元应力图图3-8 中跨布人群荷载受拉单元应力图表3-2 各种工况下的主缆应力各种工况下的主缆应力组合计算如下：z t r σσσσ=++式中σr 为人群荷载下的主梁应力。