【土木】云南黄凳水电站三角河桥施工图设计

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土木 云南 水电站 三角 施工图 设计
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摘要

本次设计为云南黄凳水电站三角河桥设计,根据设计任务书提供的地形图及水文气

象等基本资料,结合桥梁设计的四大基本原则,综合考虑各方面因素,最终在悬索桥、

上承式拱桥两个比选方案中确定了单跨简支悬索桥方案。

该桥加劲梁采用预制混凝土板梁,索塔采用 H 型钢筋混凝土索塔,主缆和吊杆由镀

锌高强钢丝编制而成。设计通过简单的方法和简化的公式,估算出吊杆的截面面积,主

缆的截面面积,进而确定结构的基本尺寸,完成初步设计。

为了检验初步设计中结构尺寸的合理性和安全性,本设计采用 Midas 软件建立结构

的空间模型,并进行了悬索桥成桥状态静力分析和施工阶段的分析,对主缆和吊杆在成

桥阶段及施工阶段进行了强度验算,对加劲梁在成桥阶段进行了强度和刚度验算,验算

结果表明设计是合理和安全的。

关键词:单跨简支悬索桥;Midas 模型;成桥状态;施工阶段

云南黄凳水电站三角河桥施工图设计

II

THE CONSTRUCTION DESIGN OF SAN JIAO HE BRIGE IN

HUANG DENG DAM IN YUN NAN PROVINCE

ABSTRACT

This design is about the construction design of san jiao he bridge in huang deng dam in

Yunnan province. According to the topographic maps, hydrometeorological and other basic

information given by the design task book, considering the four principles of bridge design

and other factors, this design eventually choose the suspension bridge program other than the

arch bridge program.

In this design, the stiffening girder bridge is prestressed concrete beams, and the cable

support tower is H-shaped reinforced concrete tower. The suspended-cable and the hoist-cable

is made up by high-strength galvanized steel wire. By using a simple method and simplified

equations to estimate the cross-sectional area of the hoist-cable and the cross-sectional area of

the suspended-cable, and to determine the basic size of the bridge structure and to complete

the preliminary design.

In order to test the rationality and safety of the basic size in the preliminary design. In

this design, using Midas software to establish the suspension bridge model and to analysis the

bridge static and construction stage. The strength of suspended-cable and hoist- cable is

calculated and checked at the bridge phrase and construction phrase. Also, the stiffening

girder is analyzed on its strength and stiffness at the bridge phase. In brief,calculation results

show that this design is reasonable.

Key words:suspension bridge;Midas model ;bridge phrase;construction phrase

云南黄凳水电站三角河桥施工图设计

III

目 录

1 绪论 ............................................................... 1

1.1 桥位布置 ........................................................ 1

1.1.1 地理位置 .................................................... 1

1.1.2 地形地貌 .................................................... 1

1.1.3 气候及水文 .................................................. 1

1.1.4 地质条件 .................................................... 2

1.1.5 工程地质评价 ................................................ 2

1.1.6 通航要求 .................................................... 2

1.2 设计标准及依据 .................................................. 3

1.2.1 技术标准 .................................................... 3

1.2.2 设计规范及标准 .............................................. 3

2 方案比选 ........................................................... 4

2.1 概述 ............................................................ 4

2.2 设计方案 ........................................................ 4

2.2.1 单跨简支悬索桥方案 .......................................... 4

2.2.2 单跨上承式钢管混凝土拱桥 .................................... 6

2.3 方案比选 ........................................................ 8

2.3.1 比选原则 .................................................... 8

2.3.2 比选结果 .................................................... 9

2.4 方案确定 ........................................................ 9

3 单跨简支悬索桥设计 ................................................ 10

3.1 设计指标 ....................................................... 10

3.2 设计荷载 ....................................................... 10

云南黄凳水电站三角河桥施工图设计

IV

3.2.1 主要设计荷载 ............................................... 10

3.2.2 荷载组合 ................................................... 11

3.3 加劲梁设计 ..................................................... 11

3.3.1 加劲梁的总体布置 ........................................... 11

3.3.2 加劲梁的材料 ............................................... 12

3.3.3 两端支座 ................................................... 12

3.3.4 梁段的划分 ................................................. 12

3.4 吊杆设计 ....................................................... 12

3.4.1 吊杆的布置 ................................................. 12

3.4.2 吊杆的材料 ................................................. 12

3.4.3 吊杆的截面设计 ............................................. 13

3.4.4 吊杆的构造 ................................................. 14

3.5 主缆设计 ....................................................... 14

3.5.1 主缆材料参数 ............................................... 14

3.5.2 主缆的截面设计 ............................................. 14

3.5.3 主缆的构造 ................................................. 16

3.6 构件连接 ....................................................... 17

3.6.1 吊杆与主缆的连接 ........................................... 17

3.6.2 吊杆的连接 ................................................. 17

3.6.3 吊杆与主梁 ................................................. 18

3.7 索塔设计 ....................................................... 18

3.7.1 工程经验 ................................................... 18

3.7.2 索塔尺寸拟定 ............................................... 19

3.8 基础设计 ....................................................... 21

4 MIDAS CIVIL 有限元建模............................................. 22

4.1 模型材料参数的定义 ............................................. 22

4.2 模型截面定义 ................................................... 22

云南黄凳水电站三角河桥施工图设计

V

4.3 建模助手建模 ................................................... 24

4.4 模型修改 ....................................................... 25

4.5 精确模型 ....................................................... 27

5 悬索桥初始状态分析 ................................................ 29

5.1 悬索桥的几何非线性 ............................................. 29

5.2 结构计算理论概述 ............................................... 29

5.2.1 竖向荷载作用下的结构分析 ................................... 30

5.2.2 横向荷载作用下的结构分析 ................................... 30

5.2.3 空间分析 ................................................... 30

5.3 悬索桥精确分析 ................................................. 30

5.4 初始平衡状态确定 ............................................... 31

6 成桥状态分析 ...................................................... 35

6.1 模型精度检验 ................................................... 35

6.2 无应力索长 ..................................................... 36

6.2.1 主缆的无应力索长 ........................................... 36

6.2.2 吊杆的无应力索长 ........................................... 38

6.3 成桥状态内力分析 ............................................... 40

6.3.1 主缆索力 ................................................... 40

6.3.2 吊杆拉力 ................................................... 40

6.3.3 加劲梁内力 ................................................. 41

7 荷载分析 .......................................................... 46

7.1 汽车荷载分析 ................................................... 46

7.1.1 汽车荷载作用下的位移 ....................................... 47

7.1.2 汽车荷载作用下的内力 ....................................... 48

7.2 人群荷载分析 ................................................... 49

7.2.1 人群荷载作用下的位移 ....................................... 50

云南黄凳水电站三角河桥施工图设计

VI

7.2.2 人群荷载下的内力 ........................................... 51

7.3 温度荷载分析 ................................................... 52

7.3.1 温度荷载作用下的位移 ....................................... 52

7.3.2 温度荷载作用下的内力 ....................................... 54

7.4 风荷载分析 ..................................................... 56

7.4.1 设计依据和方法 ............................................. 56

7.4.2 参数确定 ................................................... 57

7.4.3 风荷载作用下的位移 ......................................... 58

7.4.4 风荷载作用下的内力 ......................................... 59

7.5 结构验算 ....................................................... 61

7.5.1 主缆的验算 ................................................. 61

7.5.2 吊杆的验算 ................................................. 63

7.5.3 加劲梁的验算 ............................................... 64

8 施工阶段分析 ...................................................... 70

8.1 施工阶段的划分 ................................................. 70

8.2 施工阶段建模 ................................................... 73

8.3 施工阶段分析设置 ............................................... 76

8.4 施工阶段分析控制数据 ........................................... 76

8.5 施工阶段的验算 ................................................. 78

8.5.1 主缆应力的验算 ............................................. 78

8.5.2 吊杆应力验算 ............................................... 78

结束语 .............................................................. 80

参考文献 ............................................................ 81

致 谢 .............................................................. 82

 附件 1:开题报告

附件 2:译文及原文影印件

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