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第1章 工程概述
1.1 工程概况
临沂迎宾大桥位于临沂市柳青河上，与内环路相连，是南坊新区建设的重要组成部分。桥梁结构方案采用独塔双索面自锚式混凝土悬索桥形式，桥梁主跨为70m，边跨为25m，主缆中心距32m，吊索沿顺桥向间距4m。索塔采用欧式塔型，塔结构总高34米，桥面以上塔结构高24.5米(其中2.5米为装饰部分,桥面至主缆中心点为22米)；横断面上共两个欧式塔，中间不设横向连接。桥梁横断面宽43米，上部加劲梁采用双边肋纵梁与吊杆间横梁相交的框架体系，纵梁高度采用2.3米，横梁高度采用2米，其间设置现浇钢筋混凝土桥面板，桥面铺装采用9cm厚沥青混凝土。下部结构主塔基础采用φ150cm的群桩，主跨桥台采用钻孔灌注桩，小边跨桥台采用半整体式重力桥台。
内环路是南坊新区的主要道路，其间是商业办公黄金用地，为此选择两个主塔做为桥体设计元素，意喻着临沂市的开放之门和张开双臂迎接海内外宾客之意。桥塔顶部造型为山东莒县大汶口文化出土的中国最早的象形文字造型，基座四周侧面装饰了体现沂蒙文化特色的雕塑造型。该桥为我省第一座独塔自锚式悬索桥，其受力体系清晰明确，轮廓分明，良好的欧式桥型将为柳青河增添一缕亮色，同时也从一个侧面反映出一个城市的整体风貌。
1.2设计工作概况
1.2.1设计单位：临沂市公路勘察设计院
1.2.2主要设计技术标准
1) 道路等级：城市主干路；
2) 机动车道数：双向8车道(主塔外另设置2个非机动车道,兼做人行道)
3) 计算行车速度： 60km/h ；
4) 桥梁宽度：43 m ；
布置形式为：0.25m护栏+4m人行及非机动车道+2.5m锚索区+（0.5m+4×3.5m+0.5m+4×3.5m+0.5m）机动车道+2.5m锚索区+4m人行及非机动车道+0.25m护栏
5) 桥面横坡：1.5%
6) 桥梁纵断：主塔位于变坡点处，前后纵坡2％，凸曲线半径3000m
7) 设计荷载：城－A级，人行及非机动车道活载3.5 KN/m2
8) 地震基本烈度为Ⅶ，结构物按Ⅷ度设防
9) 设计洪水频率1/100，设计洪水位68.00m
第2章 上部结构计算复核
2.1 计算依据
1) 迎宾悬索桥施工图设计文件（7月）
2)《城市桥梁设计准则》CJJ11-93
3)《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77-98
4)《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004
5)《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024-85
6)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86
7)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004
8)《公路悬索桥设计规范》(报批稿)
2.2 结构整体计算复核
2.2.1 计算模型与方法
整体静力计算采用通用有限元程序ansys，根据设计方提供的施工图和相关设计资料建立平面模型进行计算。模型简图如下：
模型中各主要构件的几何特性如下表所示：
| 名称 | 材料 | 自重(kN/m3) | 面积(m2) | 抗弯惯矩Izz（m4） |
| 主塔(桥面以上部分) | C55 | 26 | 6.3×2 | 4.725×2 |
| 主塔（根部） | C55 | 26 | 12.25×2 | 12.505×2 |
| 纵梁1(主跨箱形) | C55 | 26 | 17.7518 | 12.5969 |
| 纵梁2(主跨支点实心) | C55 | 26 | 32.6018 | 32.7864 |
| 纵梁3（边跨跨中实心） | C55 | 26 | 27.6218 | 15.8159 |
| 纵梁4（边跨支点实心） | C55 | 26 | 66.12 | 179.0408 |
| 主缆 | 高强钢丝 | 81.85 | 0.1017218×2 | / |
| 吊杆（7-73） | 高强钢丝 | 84 | 0.002809×2 | / |
| 吊杆（7-121） | 高强钢丝 | 84 | 0.004656×2 | / |
| 吊杆（7-163） | 高强钢丝 | 84 | 0.006272×2 | / |
| 吊杆（7-223） | 高强钢丝 | 84 | 0.008581×2 | / |
表1 模型中各主要构件的几何特性
2.2.2 成桥状态
1) 成桥状态下的支反力
计算模型中成桥状态下，0#桥台、1#塔底和2#桥台处的支反力分别为：7767.8KN，-29815KN和149210KN，支反力总和为127160KN。
2) 成桥状态下的主缆力
成桥状态下主缆力见下表：
| 由主跨端到塔顶(KN) | 40453 |
| 40458 | |
| 40463 | |
| 40619 | |
| 40879 | |
| 41181 | |
| 41516 | |
| 41863 | |
| 42268 | |
| 42710 | |
| 43189 | |
| 43697 | |
| 44243 | |
| 44812 | |
| 45396 | |
| 46258 |
表2 主跨主缆轴力 (KN)
| 由塔顶到边跨端(KN) | 56901 |
| 56883 | |
| 55122 | |
| 55107 | |
| 53749 | |
| 53734 | |
| 52413 | |
| 52399 | |
| 50424 | |
| 50411 | |
| 50398 |
表3 边跨主缆轴力 (KN)
3) 成桥状态下的吊杆力
成桥状态下吊杆力见下表：
| 吊杆编号 | 吊杆力(KN) |
| 1# | 886 |
| 2# | 1286 |
| 3# | 1284 |
| 4# | 1259 |
| 5# | 1168 |
| 6# | 1245 |
| 7# | 1250 |
| 8# | 1254 |
| 9# | 1244 |
| 10# | 1251 |
| 11# | 1234 |
| 12# | 1202 |
| 13# | 1703 |
| 14# | 2467 |
| 15# | 1956 |
| 16# | 1966 |
| 17# | 3101 |
表4 成桥吊杆力 (KN)
4) 成桥状态下的主梁内力
2.2.3 主梁验算
验算各荷载作用下的主梁应力，考虑的荷载作用包括：恒载（含二期恒载、预应力）、活载（含汽车荷载、人群荷载）、收缩徐变、索梁温差、温度梯度、系统温差。主梁单元编号从1至108，方向由主跨端部到边跨端部，拉应力为正，压应力为负。各荷载作用下的主梁应力图如下所示：
成桥状态：若在该桥竣工时立即投入使用，在汽车、人群和其他荷载（索梁温差、体系温差、桥面日照，未考虑收缩徐变）作用下，按照最不利的荷载组合，该桥主梁的拉压应力状况如下所示，拉应力为正，压应力为负：
成桥1年后：考虑收缩徐变产生的部分作用，在汽车、人群和其他荷载（索梁温差、体系温差、桥面日照）作用下，按照最不利的荷载组合，该桥主梁的拉压应力状况如下所示，拉应力为正，压应力为负：
由成桥1年后的计算结果可知，收缩徐变对主跨跨中下缘拉应力有很大影响，必须在成桥1年到2年内通过对该桥的检测结果来进行吊杆力的二次调整，以消减收缩徐变带来的不利影响，改善主梁的应力状况，若不进行吊杆力的二次调整，则收缩徐变将引起主梁主跨下缘处的拉应力继续增大，最终导致该桥的破坏。
由上述计算结果可知，在最不利的荷载组合下，最大的法向拉应力出现在主跨跨中附近的主梁下缘，最大的法向压应力出现在主梁与主塔交接处主跨一侧的主梁下缘，两处均为标准的2.3m高纵梁截面。应力计算时考虑全截面承受轴力，有效截面承受弯矩，有效截面为纵梁中心线两侧各3.8m的范围。各荷载作用在上述两处位置产生的应力值如下表所示，拉应力为正，压应力为负：
| 主跨跨中下缘应力值（Mpa） | |||
| 荷载名称 | 应力值 | 荷载名称 | 应力值 |
| 恒载 | -8.9395 | 系统温差30度 | 0.2765 |
| 活载 | 7.1033 | 温度梯度 | 1.8247 |
| 收缩徐变 | 7.0574 | 索梁温差15度 | 2.3403 |
表5 各荷载作用下主跨跨中下缘应力 (MPa)
| 主梁与主塔交接处主跨一侧 下缘应力值（Mpa） | |||
| 荷载名称 | 应力值 | 荷载名称 | 应力值 |
| 恒载 | -4.4666 | 系统温差30度 | -0.4413 |
| 活载 | -6.5813 | 温度梯度 | -1.6670 |
| 收缩徐变 | -6.5604 | 索梁温差15度 | -2.9001 |
表6 各荷载作用下主梁与主塔交接处主跨一侧下缘应力值(MPa)
主梁最不利荷载组合下的应力验算如下表所示：
| 验算内容 | 控制应力 | 容许应力 | 验算结果 | |
| 拉应力 | 上缘 | 1.696 | 1.918 | 满足 |
| 下缘 | 3.687 | 1.918 | 不满足 | |
| 压应力 | 上缘 | -14.523 | -24.85 | 满足 |
| 下缘 | -17.757 | -24.85 | 满足 | |
表7 横梁正截面法向压应力验算表（MPa）
2.2.4 主塔验算
根据《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004中第4.1.6条的规定，对永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应进行组合，其中的结构重要性系数按规范表1.0.9的规定取为1.0。
持久状态承载能力极限状态基本组合主塔内力包络图如下图所示：
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