摘 要

本设计为暨阳湖大桥结构设计，经过从经济性适用性等多方面的综合因素考虑后，从提出的三个方案中选择钢桁架悬索桥方案。其跨径为420米，且为双塔单跨形式，其锚固形式选择地锚式。

本文分别利用弹性理论和有限位移理论对该悬索桥进行手动设计验算以及迈达斯软件建模设计验算。首先，在利用弹性理论进行手动设计验算时，在根据相应规范考虑了车辆荷载、温度荷载以及风荷载等等荷载的情况下，分别对钢桁架各部件、主缆以及吊杆等进行了设计以及相应的验算。其次，在利用有限位移理论进行迈达斯建模时，建立其成桥阶段模型，并利用倒拆的方法建立其各个施工阶段模型，且一共建立了13个施工阶段。在此阶段对悬索桥模型诸如主缆跨中垂度、各部分弯矩、吊杆内力、主缆内力等等进行相应的分析，并最终再次对其主缆吊杆等部件进行了验算。最后，对此悬索桥模型进行了更深入动力分析，分析了其前十的各个振型，并得到了诸如自振周期等等参数进行了相应的分析。

在上述的两种验算以及各种分析结果表明，此悬索桥设计方案均符合了相应的设计要求与规范，最终表明了这个单跨悬索桥方案可行。

本文的特色所在便是使用了弹性理论与有限位移理论两种不同的理论分别对算索桥进行手动设计与验算以及迈达斯建模与验算，工作量更高，难度更大，验算结果更加的准确。同时在最后更是加入了对此悬索桥的动力分析，使文章更加有创新性。

关键字：悬索桥；弹性理论；有限位移理论；设计与验算；迈达斯；动力分析

Abstract

This design is the structural design of the Ji yang hu Bridge. After considering the economical applicability and other comprehensive factors, the steel truss suspension bridge scheme was selected from the three proposed schemes. Its span is 420 meters, and it is a double tower single span form. Its anchorage form is selected to anchor type.

This paper uses the theory of elasticity and finite displacement theory to manually design the suspension bridge and check and calculate the design of Midas software. First, when using the theory of elasticity to perform manual design checks, the steel truss components, main cables, and suspension rods were designed and designed to take into account loads such as vehicle loads, temperature loads, and wind loads according to the corresponding specifications. The corresponding check. Secondly, when using the finite displacement theory for Midas modeling, the bridge stage model was established, and the model of each construction stage was established using the inverted method. At this stage, the suspension bridge model, such as the sag of the main cable, the bending moment of each part, etc., is analyzed accordingly. Finally, the main cable slings and other components are checked again. Finally, a more in-depth dynamic analysis is performed on this suspension bridge model, and its top ten vibration modes are analyzed, and corresponding parameters such as natural vibration period are analyzed accordingly.

In the above two check calculations and various analyses, this suspension bridge design scheme has met the corresponding design requirements and specifications, and finally shows that this single-span suspension bridge scheme is feasible.The unique feature of this paper is the use of two different theories of elasticity theory and finite displacement theory to manually design and check calculation bridges and Midas modeling and checking. The workload is higher, the difficulty is greater, and the verification results are more Accurate. At the same time, the dynamic analysis of this suspension bridge was added to make the article even more innovative.

Key words: suspension bridge; elastic theory; finite displacement theory; design and verification; Midas; dynamic analysis

目 录

第一章 绪论 1

1.1设计意义 1

1.2国内外研究现状 1

第二章 设计资料及方案比选 2

2.1工程背景 2

2.1.1地形地貌 2

2.1.2地层岩性 2

2.1.3水文条件 2

2.1.4通航净空 2

2.2拟定方案 2

2.2.1钢桁架悬索桥方案 2

2.2.2双塔斜拉桥方案 3

2.2.3 三跨预应力混凝土加劲梁悬索桥方案 3

2.3方案选择原则 4

2.4方案比较与选择 5

第三章 主要结构设计及验算 7

3.1悬索桥理论简介 7

3.2总体设计 7

3.3钢桁架加劲梁的设计及验算 8

3.3.1活载拉力Hp的影响线 9

3.3.2活载弯矩影响线 10

3.3.3活载剪力影响线 10

3.3.4活载内力计算 11

3.3.5温度内力计算 13

3.3.6静风力计算 15

3.3.7杆件验算 18

3.4主索设计及验算 20

3.4.1主索设计 20

3.4.2恒载拉力计算 20

3.4.3活载拉力计算 20

3.5吊杆设计及其强度验算 21

3.5.1吊杆设计 21

3.5.2吊杆拉力计算及验算 22

第四章 迈达斯建模及分析 23

4.1构建成桥阶段模型 23

4.1.1定义各部分材料以及截面特性 23

4.1.2利用悬索桥助手进行初始平衡状态分析 26

4.1.3调整索塔，添加横梁 30

4.1.4定义钢桁架加劲梁 31

4.1.5定义边界条件 32

4.1.6定义恒载 32

4.1.7定义活载 33

4.2 成桥模型分析 35

4.3施工阶段建模 38

4.3.1划分施工阶段 38

4.3.2定义结构组、边界组、荷载组 39

4.3.3定义各施工阶段 39

4.4施工阶段分析 43

4.4.1主缆跨中垂度分析 44

4.4.2弯矩分析 45

4.4.3吊杆内力分析及验算 47

4.4.4主缆应力分析及验算 47

第五章 动力分析 49

5.1动力分析的意义 49

5.2振型分析 49

5.2.1特征值分析控制 49

5.2.2振型 50

5.2.3振型参数及其分析 55

第六章 结论 56

参考文献 57

致谢 58

第一章 绪论

1.1设计意义

悬索桥是我国特大跨径桥梁形式之一，它有着许多无与伦比的优点，从而从古至今无论是国内还是我国有着许多桥梁采用悬索桥的形式。悬索桥它又被我们大家叫做吊桥，它的缆索几何形状由它力的平衡条件决定的，它的主要构成主要是加劲梁、吊杆、桥塔、塔墩等等多种结构。由于它有着诸如主缆这样的柔性结构，它的受力特点与其他普通的桥型是有着不同的，它在索塔两边架起主缆，主缆下有着许多的吊杆，同时使用加劲梁等等共同组成了悬索桥。地锚和自锚这样的分类是悬索桥通过根据他们锚固的形式分的。顾名思义，地锚式悬索桥就是锚固在地面上面的悬索桥，它要求我们建立这座桥梁周围的地貌以及岩层条件良好，只有这样才能让我们需要建造的桥梁更加安全的锚固在上面。悬索桥的建桥方式比较灵活，所以，在地震区的地点使用悬索桥就比较常用。因此，悬索桥经历了多年的发展，其优点已经十分多，十分的适合我国多种的建造需要，是一种十分优良的桥型选择方案。

1.2国内外研究现状

目前悬索桥在国内外的使用都十分广泛，事实上，悬索桥是起源于中国的，是中国古代人民的智慧结晶，最终被传教士传播到西方，之后慢慢开始流行于欧洲，从而经过时间的发展一直到现在，悬索桥的理论与技术逐渐成熟与完善。目前，在日本，日本的悬索桥发展势头十分迅猛，美国的悬索桥技术也十分先进，这也深深的影响了日本悬索桥的发展。当然，中国的悬索桥技术一直处于十分先进的地位，中国现代悬索桥的建设揭开了新的历史篇章。中国的典型的悬索桥有很多，比如广东虎门大桥、香港青马大桥、西侯门大桥、润扬长江大桥等等。所以，悬索桥在我国应用了如此多的地方，我们更应该加大悬索桥技术的发展与进步，培养出更多的桥梁设计与建造人才，从而能够在技术上超过国外，建造出既经济而且又安全美观的悬索桥。可以预见，所以随着我国技术水平的提高，未来悬索桥在中国会有更好更完美的进步，大家也能看到更加安全更加经济美观的桥梁。

第二章 设计资料及方案比选

2.1工程背景

2.1.1地形地貌

暨阳湖大桥位于暨阳湖厂房下游约2.5公里，大桥的起点为清泉镇虎踞水湾，二叠系茅口、是灰岩质高坡，整个坡的高程为500m～550m，岩层的产状大概在 130～60°∠22～13°；终点为双桥路王家湾，二叠系茅口、是灰岩质高坡，整个坡的高程为300m～330m，岩层的产状大概在 110～70°∠30～15°；河床的高程为80m～110m，地貌属于中山区峡谷地貌河谷地带。

2.1.2地层岩性

暨阳湖大桥的地貌为桥位区的两侧的坡是以二叠系矛口、栖霞组灰岩质岸坡为主，地表零星覆盖残破积的粘土、还有混碎石土。地层岩性较好。同时它也有一些不良的地质作用，比如有局部崩塌和一集岩溶作用等等。

2.1.3水文条件

最低水位：320m

设计水位：376m