一、懸索橋計算原理
1、恆載內力：
柔性的懸索在均布荷載作用下，為拋物線形。懸索的承載原理，功能等價於同等跨徑的簡支梁。簡支梁的跨中彎矩 m=ql/8
懸索拉力作功 m=h*f
懸索水平拉力 h= ql/(8*f)
懸索座標 y=4*(f/ l)*x*(l-x)
懸索垂度 f懸索斜率 tg α=4*(f/l)*(l-x)
懸索最大拉力 tmax=h/cos α=h*sec α
2、活載內力：
在集中荷載作用時，懸索的變形很大，為滿足行車需要，需要通過橋面加勁梁來分布荷載，彎矩由橋面加勁梁來承擔，懸索的變形與橋面加勁梁相同。橋面加勁梁為彈性支承連續梁，它不便手工計算，採用有限單元法計算則方便。
（1）彈性理論：
不考慮在恆載和活載的共同作用下產生的豎向變形和懸索水平拉力的增加。 加勁梁的彎矩： 彈性理論 m=m-h*y
式中：簡支梁的活載彎矩m， 懸索座標y， 活載引起的水平拉力h。
（2）變位理論：
考慮在恆載和活載的共同作用下產生的豎向變形和懸索水平拉力的增加，這種豎向變位與懸索的水平拉力所作的功，將減小橋面加勁梁的彎矩。加勁梁的彎矩：
變位理論 m=m-h*y-(h-h)*v式中：活載產生的撓度v
二、自錨式懸索橋計算原理
自錨式懸索橋的內力計算複雜，應採用非線性有限單元法來計算。對於幾何可變的纜索單元，需作加大彈性模量的應力剛化處理。懸索作為幾何可變體系，活載作用的變形影響很大，是非線性變形影響的主要因素。
本文採用線性有限單元法作簡化計算的方法，是先按線性程式計算出活載撓度，修正活載撓度的座標以後，再用線性有限單元法作迭代計算。即採用拖動座標法計算，是非線性有限單元法計算的簡化近似計算，方法較簡便。
自錨式懸索橋的原理與懸索橋基本相同，但是加勁梁的剛度有很大變化。懸索橋加勁梁的抗彎剛度較小，是純彎曲構件。自錨式懸索橋加勁梁的剛度很大，懸索錨於加勁梁的兩端，把懸索巨大的水平拉力加壓於加勁梁和橋面，使加勁梁成為壓彎構件，壓彎狀態比純彎曲狀態的工作效率高。
經過採用有限單元程式的計算比較，自錨式懸索橋比懸索橋的活載撓度小得多。另外，自錨式懸索橋加勁梁的巨大壓力與吊桿拉力之合力為斜向拉力，有使活載撓度減小的作用。由於自錨式懸索橋加勁梁的這些特點，故當跨徑小於150公尺左右時，活載撓度的變化影響較小，可以按懸索橋的彈性理論進行計算；當跨徑大於150公尺左右時，活載撓度的變化影響較大，則應按懸索橋的變位理論進行計算。
所以，自錨式懸索橋的手工計算困難，宜採用有限單元法計算。彈性理論的有限單元程式為線性程式，變位理論的有限單元程式為非線性程式。既然彈性理論與變位理論的主要區別，是活載作用產生的座標變化，為幾何線形變化。
可以採用對變形座標作修改的辦法，再按彈性理論的線性程式計算加勁梁的跨中撓度。（圖
一、二、三、四、五）
三、自錨式懸索橋計算
自錨式懸索橋計算可採用有限單元程式解決，而施工矛盾很突出，需要尋求合理的施工辦法。採用復合鋼管砼、鋼管砼、加勁鋼管作加勁梁，配合鋼筋砼或正交異性板鋼橋面，能夠解決自錨式懸索橋存在的問題。按照一般橋梁的常用形式，城市橋梁可以加設懸挑行人路，作了系列跨徑的探索計算，以探求自錨式懸索橋大、中、小跨徑的內力變化和變形規律。
（圖六、七）
1、計算指標：
⑴、跨徑：l=80、100、120、150、180、200、250、300、350、400、450、480 m
⑵垂跨比：f/l=1/6
⑶加勁梁形式：
1、 t形梁（鋼筋砼橋面）：l=80、100、120、150、180 m
2、 4 m板桁梁（鋼筋砼橋面）：l=200、250、300 m
3、 5 m板桁梁（鋼筋砼橋面）：l=300、350、400、450、480 m
4、 3.5 m空腹板桁梁（正交異性板鋼橋面）：l=180、200、250、300 m
5、 5.5 m板桁梁（正交異性板鋼橋面）：l=300、350、400、450、480 m
2、吊桿距離：
1、 δl=8 m ：l=80、100、120、150、180、200、250、300 m
2、 δl=10 m ：l=300、350、400、450、480 m
3、計算程式：
線性平面杆系程式。
計算材料彈性模量：復合鋼管砼ec=43000 mpa
碳素鋼絲 ey=200000 mpa
溫度：公升溫t=30°c
4、計算成果：
為了摸索自錨式懸索橋的內力變化規律和特點，作了較多跨徑指標的計算。為了簡化計算工作，便於對內力變化規律的認識，加勁梁的剛度未作變化，故對少數跨徑指標並不適合。計算的成果也反映出了自錨式懸索橋的內力變化規律，證明了它獨具的特點。
對不同橋寬的計算結果，都折算成相同荷載的單主纜和加勁梁內力，以便相互對比。
（1）主纜水平拉力：
主纜水平拉力隨跨徑的加大而增大，即使是跨徑500公尺，採用復合(即組合或結合)鋼管砼和鋼管砼加勁梁配合鋼筋砼橋面都是可以平衡的，而跨徑300公尺左右是比較容易實現和經濟合理的。採用復合鋼管砼、鋼管砼、加勁鋼管配合正交異性板鋼橋面時，大、中跨徑都是可用的，對大跨徑特別適合，鋼筋砼橋面比正交異性板鋼橋面的主纜拉力大一倍左右。大跨徑採用鋼筋砼橋面的主索拉力過大，是不合理的。
而中、小跨徑採用正交異性板鋼橋面時，相對的活載比例大，由於橋面自重小，主纜拉力比較小，即重力剛度小，橋面的變形撓度過大，也是不合理的。（圖八）
（2）主纜最大拉力：
主纜最大拉力亦隨跨徑的加大而增大，它不能採用懸索橋的計算公式來簡單計算，需要採用非線性有限單元程式來計算。因為加勁梁的軸向壓力與吊桿拉力之斜向合力，起到了斜張橋斜拉索的作用。所以它的數值比採用懸索橋公式計算的值大，這是自錨式懸索橋的主要特點之一。
（圖九）
（3）鋼管軸向壓力：
鋼管加勁梁的軸向壓力隨跨徑的加大而增大，它可以採用懸索橋的水平拉力計算公式來作簡單近似計算。鋼管加勁梁能夠承受和平衡主纜的水平拉力，實現主纜自錨的目的。鋼管的承壓能力，可以靈活的進行加勁調整。
（圖十）
（4）鋼管砼軸向壓力：
鋼管砼軸向壓力隨跨徑的加大而增大，它可以採用懸索橋的水平拉力計算公式來簡單近似計算。鋼管砼加勁梁能夠承受和平衡主纜的水平拉力，滿足橋面載入的需要，保證施工安全。（圖十一）
（5）復合鋼管砼軸向壓力：
復合鋼管砼軸向壓力隨跨徑的加大而增大，它採用線性有限單元程式計算。可以求得各載入階段的撓度值，以便確定預拱度的設計值，也方便吊桿的調整。（圖十二）
（6）加勁梁的活載內力：
加勁梁的軸向壓力是不均勻的，在加勁梁端和跨中最小，而塔架處最大，差值隨跨徑的加大而增大。同斜張橋有相似之處，壓力的大小變化也隨跨徑的加大而增大，不像斜張橋壓力變化那樣大，這也是自錨式懸索橋的主要特點之一。加勁梁在跨中的正彎矩最大，是隨跨徑的加大而增大。
加勁梁在塔架處的負彎矩最大，剛度相近的加勁梁，也隨跨徑的加大而增大；並有較大的正彎矩。 （圖十
三、十四）
（7）撓度：
加勁梁的撓度值比懸索橋小很多，是隨跨徑的加大而增大。主要為向下的正撓度，向上的負撓度值很小，這是自錨式懸索橋的主要特點之一。自錨式懸索橋的相對撓度值小，是隨跨徑的加大而減小，比懸索橋的相對撓度值小得多。
鋼筋砼橋面的自重大，平衡變形的重力剛度大，加勁梁的撓度值小。正交異性板鋼橋面的重量輕，活載所佔的比例大，加勁梁的撓度值大。加勁梁的剛度大，其變形小。
加勁鋼管桁架梁的剛度小，鋼自身平衡體系，結構工作效率高，像連續梁一樣工作，跨中和塔架支承處的正、負彎矩最大，與斜張橋有異曲同工之理。管砼加勁桁架梁的剛度較大，復合鋼管砼加勁桁架梁的剛度很大。鋼
加勁桁架梁並不適合於中、小跨徑，只適合用於大跨徑，桁架高度大，造價較高。（圖十
五、十六）
（8）溫度：
溫度對自錨式懸索橋內力的影響不大，對變形的影響較大，是隨跨徑的加大而增大。
四、自錨式懸索橋的特點
1、 自錨式懸索橋省去了錨碇，主纜錨固於加勁梁兩端，懸索受拉，加勁梁受壓，形成內部自身平衡體系，結構工作效率高，像連續梁一樣工作，跨中和塔架支承處的正、負彎矩最大，與斜張橋有異曲同工之理。
2、 橋面共同承受主纜傳來的巨大水平壓力，是加勁梁獲得的免費預應力，提高了加勁梁的抗
彎剛度，能減小活載撓度，整體和穩定性都好。採用復合鋼管砼加勁梁和鋼筋砼橋面，解決
和方便了主纜的架設與錨固，也解決了鋼加勁梁和橋面的防護問題，加大了橋面的重力剛度和穩定性，減小了橋面的活載撓度。它們是逐步加重和加強，施工安全和方便，造價經濟合理，大大降低了懸索橋的造價，對自錨式懸索橋的發展有推動作用。
3、加勁梁是主纜通過吊桿彈性的平衡穩定支承著，橋面的軸向壓力對預拱度和撓度不產生附加偏心彎矩，因為附加偏心彎矩被加勁梁和橋面的巨大重量所平衡，這和一般無平衡穩定支承的自由狀態情況不同。
4、自錨式懸索橋採用有限單元程式計算方便，當跨徑小於150公尺左右時，按線性有限單元程式計算。當跨徑大於150公尺左右時，則按非線性有限單元程式計算。也可採用座標修正的辦法，用線性有限單元程式再進行計算，作為非線性有限單元程式的近似計算。
這種非線性有限單元程式的活載計算內力，比線性有限單元程式的活載計算內力小，相差在20%以上，隨跨徑和結構特點不同而變化。採用近似非線性有限單元程式計算的撓度較小，為按線性有限單元程式計算撓度的60%左右，也就是說近似非線性有限單元程式計算中，已經扣除了按線性有限單元程式計算撓度的40%左右。對於恆載施工的載入階段或方案設計的預估計算，可以採用彈性階段主纜拉力的公式計算，比較方便。
5、自錨式懸索橋的撓度要求是控制因素，它的垂跨比值較大，塔架也較高。不同於懸索橋的1/8--1/12垂跨比值, 垂跨比值為1/6較適合，能滿足正交異性板鋼橋面撓度的規範要求。原因是加勁梁的剛度大，加勁梁的巨大壓力與吊桿拉力之斜向合力，起了一定斜張橋斜拉索的作用，使得活載撓度減小。
自錨式懸索橋主塔施工方案
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