某高速公路施工临时吊桥
计 算 资 料
2007年7月
目 录 I
目 录
1 结构及分析模型概况 ..................................................................................................... 1 2 索塔 ................................................................................................................................. 6
2.1 索塔杆件内力 ...................................................................................................... 6
2.1.1 索塔恒载内力 ........................................................................................... 6 2.1.2 索塔恒载+活载内力 ................................................................................. 9 2.2 索塔稳定性 ........................................................................................................ 13 2.3 重车过桥时索塔分析 ........................................................................................ 14 3 主缆及桥面系 ............................................................................................................... 16
3.1 主缆吊杆位置 .................................................................................................... 16 3.2 主缆及桥面系受力 ............................................................................................ 21
3.2.1 吊杆 ......................................................................................................... 21 3.2.2 主缆 ......................................................................................................... 24 3.2.3 桥面系横梁 ............................................................................................. 24 3.2.4 桥面系主纵梁 ......................................................................................... 26 3.3 重车过桥时主缆及桥面系分析 ........................................................................ 29
3.3.1 主缆内力 ................................................................................................. 29 3.3.2 桥面变形 ................................................................................................. 30 3.4 小车过桥分析 .................................................................................................... 53 4 结构自振特性 ............................................................................................................... 56 5 偏载 ............................................................................................................................... 60 6 结论 ............................................................................................................................... 64
图表索引
表 1-1 计算施工过程 ................................................................................................ 5 表 2-1 索塔恒载轴力和应力 .................................................................................... 9 表 2-2 索塔恒载+活载轴力和应力 ........................................................................ 13 表 2-3 索塔局部稳定性 .......................................................................................... 13 表 3-1 空缆状态主缆吊杆位置坐标 ...................................................................... 16 表 3-2 成桥（恒载）状态主缆吊杆位置坐标 ...................................................... 17 表 3-3 空缆状态降温时主梁线形变化 .................................................................. 19 表 3-4 空缆状态升温时主梁线形变化 .................................................................. 20 表 3-5 成桥（恒载）状态吊杆力 .......................................................................... 21
目 录 II
表 3-6 主缆最大受力 .............................................................................................. 24 表 4-1 结构自振频率及相应振型特点 .................................................................. 56
图 1-1 结构立面和平面图 ........................................................................................ 1 图 1-2 结构有限元离散模型 .................................................................................... 3 图 1-3 主缆、吊杆及桥面系有限元模型 ................................................................ 4 图 1-4 索塔有限元模型 ............................................................................................ 4 图 2-1 索塔恒载内力——4N1（单位： kN） ...................................................... 6 图 2-2 索塔恒载内力——2N4（单位： kN） ...................................................... 7 图 2-3 索塔恒载内力——4N4（单位： kN） ...................................................... 7 图 2-4 索塔恒载内力——2N3（单位： kN） ...................................................... 8 图 2-5 索塔恒载内力——4N3（单位： kN） ...................................................... 8 图 2-6 索塔恒载内力——2N5（单位： kN） ...................................................... 9 图 2-7 索塔恒载+活载内力——4N1（单位： kN） .......................................... 10 图 2-8 索塔恒载+活载内力——2N4（单位： kN） .......................................... 10 图 2-9 索塔恒载+活载内力——4N4（单位： kN） .......................................... 11 图 2-10 索塔恒载+活载内力——2N3（单位： kN） ........................................ 11 图 2-11 索塔恒载+活载内力——4N3（单位： kN） ........................................ 12 图 2-12 索塔恒载+活载内力——2N5（单位： kN） ........................................ 12 图 2-13 索塔最大受力杆件的轴力时程（单位： kN） ..................................... 15 图 3-1 吊杆编号及主缆吊杆位置示意 .................................................................. 16 图 3-2 成桥（恒载）状态吊杆应力（单位：MPa） .......................................... 23 图 3-3 恒载+活载状态吊杆应力（单位：MPa） ................................................ 23 图 3-4 成桥（恒载）状态桥面系横梁上缘应力（单位：MPa） ...................... 24 图 3-5 成桥（恒载）状态桥面系横梁下缘应力（单位：MPa） ...................... 25 图 3-6 恒载+活载状态桥面系横梁上缘应力（单位：MPa） ............................ 25 图 3-7 恒载+活载状态桥面系横梁下缘应力（单位：MPa） ............................ 26 图 3-8 成桥（恒载）状态桥面系主纵梁上缘应力（单位：MPa） .................. 27 图 3-9 成桥（恒载）状态桥面系主纵梁下缘应力（单位：MPa） .................. 27 图 3-10 恒载+活载状态桥面系主纵梁上缘应力（单位：MPa） ...................... 28 图 3-11 恒载+活载状态桥面系主纵梁下缘应力（单位：MPa） ...................... 28 图 3-12 车辆过桥时主缆最大拉力的时程（单位：kN） ................................... 30 图 3-13 车辆过桥时1#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） .................. 31 图 3-14 车辆过桥时3#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） .................. 32 图 3-15 车辆过桥时5#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） .................. 33 图 3-16 车辆过桥时7#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） .................. 34 图 3-17 车辆过桥时9#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） .................. 35 图 3-18 车辆过桥时11#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 36 图 3-19 车辆过桥时13#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 37 图 3-20 车辆过桥时15#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 38
目 录 II
I
图 3-21 车辆过桥时17#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 39 图 3-22 车辆过桥时19#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 40 图 3-23 车辆过桥时21#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 41 图 3-24 车辆过桥时23#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 42 图 3-25 车辆过桥时25#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 43 图 3-26 车辆过桥时27#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 44 图 3-27 车辆过桥时29#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 45 图 3-28 车辆过桥时31#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 46 图 3-29 车辆过桥时33#吊杆处桥面竖向变形的时程（单位：cm） ................ 47 图 3-30 车辆过桥时9#吊杆处桥面横向变形的时程（单位：cm） .................. 48 图 3-31 车辆过桥时17#吊杆处桥面横向变形的时程（单位：cm） ................ 49 图 3-32 车辆过桥时25#吊杆处桥面横向变形的时程（单位：cm） ................ 50 图 3-33 车辆过桥时（V=5 km/h）不同时刻的桥面变形（单位：cm） ........... 53 图 3-34 小车过桥时的桥面变形（单位：cm） ................................................... 54 图 3-35 小车过桥时桥面系主纵梁上缘应力（单位：MPa） ............................ 54 图 3-36 小车过桥时桥面系主纵梁下缘应力（单位：MPa） ............................ 55 图 4-1 一阶振型 ...................................................................................................... 56 图 4-2 二阶振型 ...................................................................................................... 57 图 4-3 三阶振型 ...................................................................................................... 57 图 4-4 四阶振型 ...................................................................................................... 58 图 4-5 五阶振型 ...................................................................................................... 58 图 4-6 六阶振型 ...................................................................................................... 59 图 5-1 车辆偏载示意（单位：m） ....................................................................... 60 图 5-2 车辆偏载过桥时17#吊杆（跨中）处桥面竖向变形的时程（单位：cm）
........................................................................................................................... 61 图 5-3 车辆偏载过桥时大缆高程差的时程（单位：cm） ................................. 62
C12标施工临时吊桥 1
1 结构及分析模型概况
某高速公路施工临时吊桥的主跨为170 m，矢高13.2 m，吊杆间距5 m，结构立面和平面如图 1-1所示。
（a）立面
（b）平面
图 1-1 结构立面和平面图
结构分析采用大型通用有限元分析软件ANSYS V10.0，结构的有限元离散模型如图 1-2所示。模型包括主缆、吊杆、桥面系、索塔和索塔前后抗风缆索、桥面侧向抗风缆索等几个主要部分。
（a）轴测