环形斜拉桥

1. 环形斜拉桥 制作人员 指导老师 ： 施惠基 工物01班 黄炳升 001810王智 001785熊少林 001795凌志兴 001787聂宝鹏 001784

2. 简介主桥基本数据拉索受力分析立柱受力分析环形桥面受力分析辅桥简介桥墩的受力分析总结简介主桥基本数据拉索受力分析立柱受力分析环形桥面受力分析辅桥简介桥墩的受力分析总结 桥的受力分析

3. [设计思路]：我们设计的桥力图力争突破传统的桥的模式，在立交桥上运用斜拉桥的部分设计思想。桥下空出了一个圆形空地用于绿化环境（也可作为立交桥用地），桥上除了人行车行的部分之外，空地可以用于绿化。该桥结构简单，外形简练，美观。此外该桥可以经过稍加改动设计成为立交桥。[设计思路]：我们设计的桥力图力争突破传统的桥的模式，在立交桥上运用斜拉桥的部分设计思想。桥下空出了一个圆形空地用于绿化环境（也可作为立交桥用地），桥上除了人行车行的部分之外，空地可以用于绿化。该桥结构简单，外形简练，美观。此外该桥可以经过稍加改动设计成为立交桥。

4. [结构简介]桥身由轻质高强度混凝土筑成。两端平缓上升，至中间环形结构，它是由100根钢索斜拉固定，钢索汇集于中间多用途立柱。立柱既可以充当灯塔，也可以作为城市的标志性建筑,或者用作电视发射塔也不错。[结构简介]桥身由轻质高强度混凝土筑成。两端平缓上升，至中间环形结构，它是由100根钢索斜拉固定，钢索汇集于中间多用途立柱。立柱既可以充当灯塔，也可以作为城市的标志性建筑,或者用作电视发射塔也不错。

5. 桥的简图： （说明：支柱的顶端为两扇门呈打开状，欢迎之意。上面用刚架固定一日晷。

6. 俯视图:双向四车道,环形部分是单向车道.为美观起见,两端辅桥坡度较小,长度较长.俯视图:双向四车道,环形部分是单向车道.为美观起见,两端辅桥坡度较小,长度较长.

7. [分析的简化]假设中间环形部分加上其上载重重量全部由拉索承担；而桥的两端部分则分别由其桥墩承担；两者之间理想化为没有力学的联系。不考虑风力作用，也不考虑地震作用。因为相对来说太小，所以也不考虑钢索自重，并且认为钢索一直是拉直的。钢索对称分布，因此对立柱力矩可以忽略。[分析的简化]假设中间环形部分加上其上载重重量全部由拉索承担；而桥的两端部分则分别由其桥墩承担；两者之间理想化为没有力学的联系。不考虑风力作用，也不考虑地震作用。因为相对来说太小，所以也不考虑钢索自重，并且认为钢索一直是拉直的。钢索对称分布，因此对立柱力矩可以忽略。

8. 1材料的特性: 轻质高强混凝土材料单位容重=1865kg/m3, 抗压强度=100Mpa,抗剪强度=5.6Mpa,抗拉强度=1.1Mpa. 2主桥基本数据: 如图1所示, 内环半径r=30m, 外环半径R=40m, 环形桥面宽d=R-r=10m 横截面高b=0.5m . 环形桥面总重： G1=2π×35×10×0.5×1865×10=20500kN

9. 3拉索分析:如图2所示考虑最大值情形，设平均每辆车8吨，5米一辆,圆形桥长C，则车辆总重：G2=2Cg/5×8×1000=2×2π×(r+R)/2/5×8×1000×10=7000kN 拉索总承重：G3=20500+7000=27500kN

10. 拉索倾角θ=,拉索每两米一根，则拉索总数为：n=(2×3.14×35-20)/2=100根。拉索张力T= =27500/(100×sin60)=317.6KN设拉索直径t=5cm,抗拉强度一般为1500Mpa.因此拉索所受拉应力为：σ=T/s=4×317.6×1000/(π×5×5×0.0001)=161.9Mpa,远小于1500Mpa,符合要求。

11. 4 立柱分析: 如图3所示 图3

12. 立柱总高度h=100m,横截面直径d=5m,立柱受拉部分长度l=10m.立柱总重G4=100×π×5×5/4×1865×10=36500KN立柱承受的径向拉力F=G3×cot(π/3)=27500×0.578=15895KN立柱受拉部分径向拉应力σ1=15895/(π×5×10)=101.1Kpa小于抗拉强度。立柱根部压应力σ2=4(27500+36500)/( π×5×5)=3.3Mpa以上两个应力都远小于100Mpa.

13. 5 桥面分析：如图4所示，将桥面分成100份，每份中线长2米，由一根拉索拉着。对桥面元进行分析：桥面元截面积：S=0.5×10=5 图4

14. 径向切应力: 纵向切应力: 总切应力:

15. 桥的上升辅桥部分如图5所示，水平长度l=100米，末端高度h=5米，宽度为b=20米，桥面厚度为d=0.5米。双向四车道，两侧各有人行道。由于两侧呈对称分布，因此只对一侧作分析。材料均选用钢筋混凝土结构。桥的上升辅桥部分如图5所示，水平长度l=100米，末端高度h=5米，宽度为b=20米，桥面厚度为d=0.5米。双向四车道，两侧各有人行道。由于两侧呈对称分布，因此只对一侧作分析。材料均选用钢筋混凝土结构。 图5桥的示意图（上为侧视图，下为俯视图）

16. 混凝土：采用C20型，钢筋为2型，混凝土密度为混凝土：采用C20型，钢筋为2型，混凝土密度为 弯曲抗压强度设计值 相对界限受压区高度为 弹性模量为 （来源：钢筋混凝土结构简明计算手册）

17. [桥墩的受力分析]如图，桥墩为美感设计，也为了受力上的整体平衡，共分两排，每排三个桥墩。桥墩采用混凝土设计。直径1.5米。[桥墩的受力分析]如图，桥墩为美感设计，也为了受力上的整体平衡，共分两排，每排三个桥墩。桥墩采用混凝土设计。直径1.5米。 图6（桥墩处的截面图）

18. 则桥面的总重量为： 车和行人总重：设每车重5吨，每隔5米一辆车，则 为方便计算，设行人和其他总重35吨。则总重为 平均载荷为

19. 由于高度远小于长度，故可认为斜面近似为平面，进行分析：由于高度远小于长度，故可认为斜面近似为平面，进行分析： 三个支点的力的大小分别为： 其剪力图和弯矩图如图所示： 剪力方程为：

20. 弯矩方程为： 最大值为： （x=25m或x=75m）

21. 挠度方程为： 挠度最大为： 由以上分析可得，在桥面上，正应力最大为 <

22. 对支撑的三根桥墩进行分析，力的大小变为

23. 剪力图为： 弯矩图为：

24. 中间一排桥墩受力为： 弯矩图和剪力图分别为：

25. 通过以上分析，可以得到当 时压应力最大，分析此处的力学性能。 ＝ 故可知能满足所需的稳定性要求。 符合设计要求。

26. 总结 • 经过几天的努力，我们的论文终于完成了，虽然，他还有非常非常多的不完善的地方。 • 在写这篇论文的过程中，我们在图书馆查阅了很多的资料才完成。 • 桥身的设计本身存在很多问题。而且，本来我们就简化了桥身的设计，来简化计算，简化设计。

27. 桥梁整体的设计图，由于技术原因，没有作出。桥的整体设计是：中间是圆形的主桥，两面是一般的辅桥。双向四车道，还有两个人行道。桥梁整体的设计图，由于技术原因，没有作出。桥的整体设计是：中间是圆形的主桥，两面是一般的辅桥。双向四车道，还有两个人行道。 • 通过写这篇论文，我们增加了对桥梁的认识，更深的掌握，和运用了在工程力学里所学的内容，提高了我们对知识的运用能力。

28. 我们从开始策划到写成这篇论文用了整整一周的时间。其中，周六之前是讨论写什么，如何写；周六一天我们整个团队把时间全花在写论文上面。在讨论的过程中，我们的主导思想是努力创新，尽力设计出某种东西出来。所以，我们不像有些团队，对某些已有的东西作分析。设计过程中，我们的设计骨干努力突出个性。所以，分析受力可能就简单了点。但是限于水平和时间，我们不可能做得很好。这篇东西也是尽我们的能力了。我们从开始策划到写成这篇论文用了整整一周的时间。其中，周六之前是讨论写什么，如何写；周六一天我们整个团队把时间全花在写论文上面。在讨论的过程中，我们的主导思想是努力创新，尽力设计出某种东西出来。所以，我们不像有些团队，对某些已有的东西作分析。设计过程中，我们的设计骨干努力突出个性。所以，分析受力可能就简单了点。但是限于水平和时间，我们不可能做得很好。这篇东西也是尽我们的能力了。

29. 参考书目 • 《新型公路桥面板—钢筋混凝土肋腋板的性能及应用 》 增伟等 人民交通出版社 • 《简明建筑材料手册 》陈世霖等 中国建筑工业出版社 • 《公路桥梁墩台设计与施工》 马尔立 人民交通出版社 • 《连续桥面简支梁桥墩台设计实例》 袁伦一 人民交通出版社

30. 《国内外斜拉桥图集 》铁路桥梁工程科技情报中心 • 《斜拉桥 》 林元培 人民交通出版社 • 《斜拉桥理论与设计》 [英]M.S.Troitsky 中国铁道出版社 • 《南浦大桥 》 • 《大跨悬索桥的设计与施工》 钱冬生等

31. 谢谢指导