三塔斜拉桥设计参数分析

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1、三塔斜拉桥设计参数分析杨庸，雷俊卿53三塔斜拉桥设计参数分析杨庸。雷俊卿(1．北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044；2．长春市市政工程设计研究院北京分院，北京100049)摘要：为研究三塔斜拉桥结构的力学行为特征，为三塔斜拉桥设计提供参考，结合三塔结合梁斜拉桥工程设计实例，建立三塔结合梁斜拉桥的有限元模型，对斜拉索重叠布置、塔间斜拉索、提高桥塔剐度及采用辅助墩等措施进行参数分析，总结其受力行为的变化规律。计算结果显示：设置重叠索、设置塔间加劲索、边跨设置辅助墩可有效改善中塔、主梁、斜拉索受力，减少塔顶水平位移值及跨中主梁挠度值；提高中塔刚度可以减少塔顶位移；提高边塔刚度对结构影响很

2、小；提高中塔的塔高可以改善桥塔内力，但会增大塔顶位移。计算结果可为三塔结合梁斜拉桥结构布置设计提供参考。关键词：斜拉桥；三塔；结合梁；重叠索；塔间索；桥塔刚度；辅助墩；纵向刚度中图分类号：U448．27；U442．5文献标志码：A文章编号：1671—7767(2016)02—0053—051引言通过提高斜拉桥主梁、桥塔及斜拉索刚度，均可三塔斜拉桥中间塔顶由于没有端锚索来限制其提高三塔斜拉桥的整体刚度]。如果只着重结构刚水平位移，当活载作用在桥梁的一侧时，会对斜拉桥度的提高口，会影响结构的外观，使内力分配不合的主梁和桥塔产生较大影响，使刚度己经较小的斜理，只有对几种影响因素统一考虑，并进行合理

3、的刚拉桥刚度更小_1]，所以如何提高三塔斜拉桥纵向刚度分配，才能达到结构受力合理、外形美观、经济实度是人们更关心的问题[2]。提高三塔斜拉桥刚度的用的效果。本文通过对以上各影响因素综合分析，方法主要有增大主梁刚度、提高桥塔刚度、增大斜拉为三塔斜拉桥设计提供参考。索刚度、边跨设置辅助墩等口]。增大主梁的刚度后，理论上三塔斜拉桥的整体2工程背景刚度会逐步增大，但是在增大主梁刚度的同时也增某桥为(904-160+2×616+1604-90)m的三加了结构自重[4]，在实际工程中仅小跨径三塔斜拉塔双索面结合梁斜拉桥(见图1)，全长l732m。边桥采用该种方法，如台湾光复桥、西班牙的科林德雷塔处采用竖

4、向支撑，设置2个双向活动支座；中塔处斯(Colindres)桥和阿瑞纳(Arena)高架桥。采用固定铰接体系。桥宽30．5m，梁高3．5m，主提高桥塔刚度，对提高三塔斜拉桥整体刚度是梁采用双工字型钢板梁与混凝土板共同受力的结合一种非常有效的方法[5]。桥塔刚度对于控制桥塔塔梁，通过剪力钉实现共同受力。双工字型钢主梁横顶纵向水平位移、减小主梁挠度等有重要意义，因此向中心距30．5m，混凝土桥面板均厚26cm。钢梁三塔斜拉桥的桥塔，尤其是中间塔应采用较大的桥采用Q37OqD钢材，混凝土梁采用C60混凝土。采塔刚度]。采用这种加劲方法的有马拉开波大桥、用钻石形钢筋混凝土塔，塔高205m。斜拉索采用

5、大贝尔特桥和恒河大桥方案等。平行钢绞线拉索，索体由多股无粘结高强度平行镀增大斜拉索刚度，增加斜拉索截面面积对提高锌钢绞线组成，外套HDPE护套管。钢绞线抗拉强三塔斜拉桥整体刚度有一定作用]，但如果主要靠度≥1860MPa，疲劳应力幅≥200MPa。增加斜拉索面积提高结构刚度，在经济上较为浪费。边跨设置辅助墩，对提高三塔斜拉桥的刚度仍3模型及荷载有相当的作用l_8]。采用这种方法的主要有墨西哥梅采用MIDAS软件对结构进行整体分析，取运兹卡拉大桥、夷陵长江大桥等。营阶段为分析对象。斜拉索采用桁架单元模拟，其收稿日期：2015—05—28基金项目：三塔长大斜拉桥关键技术研究(2013315494

6、011)作者简介：杨庸(1978一)，男，工程师，2001年毕业于西南交通大学建筑工程专业，2015年毕业于北京交通大学建筑与土木工程专业，工程硕士(E-mail：451142181@qq．corn)。54世界桥梁2016，44(2)(a)A1方案：不布置重叠索防洪大堤单位：I1](b)A2方案：重叠布置4对索图1桥梁立面布置余采用梁单元模拟。材料容重按规范取值，二期恒载按87kN／m考虑。活载按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)执行，其中汽车按公路一I级(C)A3方案：重叠布置6对索加载；人群荷载取4．31kN／m。远期活载为双向8车道，考虑横向偏载系数l-l，计入横向折减

7、系数0．5gt纵向折减系数0．95，总体计算横向分布系数(d)A4方案：重叠布置l0对索为4．18。桥梁恒载索力通过最小弯曲能量法确定，图2斜拉索重叠布置示意本文只分析在汽车活载作用下桥梁结构的受力情况。更加明显。4．2塔间索分析4设计参数分析保持桥梁中塔、边塔、主梁、斜拉索、辅助墩的几考虑斜拉桥结构受力合理、外形美观、经济实用何参数不变，塔间索采用以下4个方案，分析加劲索的因素，对斜拉索重叠布置、塔间索、提