自锚式悬索桥计算可采用有限单元程序解决,而施工矛盾很突出,需要寻求合理的施工办法。采用复合钢管砼、钢管砼、加劲钢管作加劲梁,配合钢筋砼或正交异性板钢桥面,能够解决自锚式悬索桥存在的问题。按照一般桥梁的常用形式,城市桥梁可以加设悬挑人行道,作了系列跨径的探索计算,以探求自锚式悬索桥大、中、小跨径的内力变化和变形规律。
 


1、计算指标:
 
⑴、跨径:L=80、100、120、150、180、200、250、300、350、400、450、480 M
 

 ⑵垂跨比:F/L=1/6
 
⑶加劲梁形式:
 
①、T形梁(钢筋砼桥面):L=80、100、120、150、180 M
 
②、4 m板桁梁(钢筋砼桥面):L=200、250、300 M
 
③、5 m板桁梁(钢筋砼桥面):L=300、350、400、450、480 M
 
④、3.5 m空腹板桁梁(正交异性板钢桥面):L=180、200、250、300 M
 
⑤、5.5 m板桁梁(正交异性板钢桥面):L=300、350、400、450、480 M
 
2、吊杆距离:
 
⑴、ΔL=8 M :L=80、100、120、150、180、200、250、300 M
 
⑵、ΔL=10 M :L=300、350、400、450、480 M 

3、计算程序:
 
         线性平面杆系程序。
 
         计算材料弹性模量:复合钢管砼Ec=43000 Mpa
 
                                            碳素钢丝  Ey=200000 Mpa
 
          温度:升温T=30°C
 
4、计算成果:
 
为了摸索自锚式悬索桥的内力变化规律和特点,作了较多跨径指标的计算。为了简化计算工作,便于对内力变化规律的认识,加劲梁的刚度未作变化,故对少数跨径指标并不适合。计算的成果也反映出了自锚式悬索桥的内力变化规律,证明了它独具的特点。对不同桥宽的计算结果,都折算成相同荷载的单主缆和加劲梁内力,以便相互对比。
 
(1)主缆水平拉力:
 
主缆水平拉力随跨径的加大而增大,即使是跨径500米,采用复合(即组合或结合)钢管砼和钢管砼加劲梁配合钢筋砼桥面都是可以平衡的,而跨径300米左右是比较容易实现和经济合理的。采用复合钢管砼、钢管砼、加劲钢管配合正交异性板钢桥面时,大、中跨径都是可用的,对大跨径特别适合,钢筋砼桥面比正交异性板钢桥面的主缆拉力大一倍左右。大跨径采用钢筋砼桥面的主索拉力过大,是不合理的。而中、小跨径采用正交异性板钢桥面时,相对的活载比例大,由于桥面自重小,主缆拉力比较小,即重力刚度小,桥面的变形挠度过大,也是不合理的。
 
(2)主缆最大拉力:
 
主缆最大拉力亦随跨径的加大而增大,它不能采用悬索桥的计算公式来简单计算,需要采用非线性有限单元程序来计算。因为加劲梁的轴向压力与吊杆拉力之斜向合力,起到了斜张桥斜拉索的作用。所以它的数值比采用悬索桥公式计算的值大,这是自锚式悬索桥的主要特点之一。
 
(3)钢管轴向压力:
 
  钢管加劲梁的轴向压力随跨径的加大而增大,它可以采用悬索桥的水平拉力计算公式来作简单近似计算。钢管加劲梁能够承受和平衡主缆的水平拉力,实现主缆自锚的目的。钢管的承压能力,可以灵活的进行加劲调整。
 
(4)钢管砼轴向压力:
 
钢管砼轴向压力随跨径的加大而增大,它可以采用悬索桥的水平拉力计算公式来简单近似计算。钢管砼加劲梁能够承受和平衡主缆的水平拉力,满足桥面加载的需要,保证施工安全。
 
(5)复合钢管砼轴向压力:
 
复合钢管砼轴向压力随跨径的加大而增大,它采用线性有限单元程序计算。可以求得各加载阶段的挠度值,以便确定预拱度的设计值,也方便吊杆的调整。
 
(6)加劲梁的活载内力:
 
 加劲梁的轴向压力是不均匀的,在加劲梁端和跨中最小,而塔架处最大,差值随跨径的加大而增大。同斜张桥有相似之处,压力的大小变化也随跨径的加大而增大,不像斜张桥压力变化那样大,这也是自锚式悬索桥的主要特点之一。加劲梁在跨中的正弯矩最大,是随跨径的加大而增大。加劲梁在塔架处的负弯矩最大,刚度相近的加劲梁,也随跨径的加大而增大;并有较大的正弯矩。

 (7)挠度:
 
 加劲梁的挠度值比悬索桥小很多,是随跨径的加大而增大。主要为向下的正挠度,向上的负挠度值很小,这是自锚式悬索桥的主要特点之一。自锚式悬索桥的相对挠度值小,是随跨径的加大而减小,比悬索桥的相对挠度值小得多。钢筋砼桥面的自重大,平衡变形的重力刚度大,加劲梁的挠度值小。正交异性板钢桥面的重量轻,活载所佔的比例大,加劲梁的挠度值大。加劲梁的刚度大,其变形小。加劲钢管桁架梁的刚度小,钢自身平衡体系,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。管砼加劲桁架梁的刚度较大,复合钢管砼加劲桁架梁的刚度很大。钢加劲桁架梁并不适合于中、小跨径,只适合用于大跨径,桁架高度大,造价较高。
 
(8)温度:
 
温度对自锚式悬索桥内力的影响不大,对变形的影响较大,是随跨径的加大而增大。