拉索调整对曲线形部分斜拉桥主梁扭转的影响

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1、s一⋯一s◎拉索调整对曲线形部分斜拉桥主粱扭转的影响文凯，李国平(同济大学桥梁工程系，上海200092)摘要：为研究曲线形部分斜拉桥的扭转受力性能，建立了考虑悬臂浇筑施工全过程的有限元模型，分析了主梁在永久作用和可变作用下的主梁扭矩分布规律以及扭矩与中跨圆心角的关系。在此基础上提出了调整曲线内外侧斜拉索的面积和索力分布以改善曲线形部分斜拉桥主梁扭矩分布的方法，并对此进行了实例验证。分析结果表明：拉索调整是一种改善曲线形部分斜拉桥主梁扭矩分布的有效方法。关键词：桥梁工程；部分斜拉桥；曲线形主梁；悬臂施工；扭矩调整0引言16Ooo快速发

2、展的交通事业对曲线桥梁提出了跨径进一步增大以及曲线半径进一步减小的要求，而当前工程实践中主要采用的曲线连续梁桥和曲线连续刚构桥已经无法满足这些要求了。在直线桥梁中，部分斜拉桥的经济跨径处于连续刚构桥和斜拉桥之间_1]，因此，将部分斜拉桥应用于曲线桥梁，有望成为大跨径小半径曲线桥梁经济合理的解决方案。与直线桥梁相比，曲线桥梁在受力方面的一个图1总体布置图(单位：cm)显著特征就是主梁的扭转非常重要。一方面曲率引采用有限元分析软件MidasCivil2010对桥梁结起的弯一扭耦合效应使得曲线桥梁的主梁弯矩以及构进行计算分析，建立跨径分布

3、和构造尺寸相同，桥面挠度比同跨径的直线桥梁大，另一方面，扭转使得主中心线平曲线半径分别为100m、200m、400m、梁内t,t-~4受力不均_4]。改善曲线桥的扭矩分布将会600m、800m、1000m的单索面曲线形部分斜拉桥的大大减小其配筋设计难度和结构构造的复杂程度。空间梁单元模型，另外建立一座同跨径的单索面直线本文拟对曲线形部分斜拉桥主梁扭矩分布规律进行形部分斜拉桥模型以便对比。分析，并在此基础上探索改善其主梁扭矩分布的简单有效的方法。1背景工程与计算模型本文以某三跨预应力混凝土曲线形部分斜拉桥为500250650叶。800

4、100500背景(图1)，该桥为跨径布置85m-F160m+85m的1／2中支点1／2跨中两塔三跨单索面曲线形部分斜拉桥，采用塔梁墩固结图2主梁截面图(单位：cm)的刚构体系。主梁为预应力混凝土单箱三室截面(图2)，桥面宽度28m，支点梁高6．5m，跨中梁高3．2m。计算分析模拟桥梁悬臂浇筑施工的全过程，考虑斜拉索锚固在箱梁中室，梁上索距8m，塔上索距1m。的作用工况包括结构重力、预应力、挂篮与模板重量、桥塔高28m。薄壁空心墩高58m。混凝土收缩徐变以及汽车荷载。比较分析中的所有模型均采用相同的预应力钢束配置。各拉索的施工张拉收稿

5、日期：2012-04—27No．32012上么咯35◎s一⋯一s力均为7500kN，且安装后不进行索力调整。汽车荷矩的影响可以概括为“减小内扭、增大外扭”，且其对边●一050505载等级为公路I级，车道数为双向六车道，并考虑外跨主梁扭矩的影响大于对中跨主梁扭矩的影响。侧偏载和内侧偏载两种工况进行组合嘲。总的来说，整个施工过程中，边墩附近的主梁扭矩始终很小；中墩附近的主梁始终受到很大的内扭2主梁扭矩分布规律扭矩作用，最大扭矩出现在成桥状态下的中墩处边2．1施工阶段计算结果分析跨主梁截面；中跨跨中部分主梁在悬臂状态下受内在桥梁悬臂浇筑施

6、工的全过程中，选取以下几个扭扭矩作用，但在之后的施工阶段中扭矩方向改变，关键施工状态对主梁扭矩分布规律进行分析。最大外扭扭矩出现在徐变状态下中跨三分点附近的(1)最大悬臂状态。在此施工状态下，桥梁承受的主梁截面。作用主要是结构重力、混凝土收缩徐变以及已张拉钢2．1．2主梁扭矩分布与曲线半径的关系束施加的预应力。图4和图5分别以最大悬臂状态和徐变状态为(2)成桥状态。此状态即桥面铺装及栏杆等附属例给出了不同曲线半径桥梁模型在施工阶段的主梁设施安装完成后的施工状态，此时桥梁主要承受结构扭矩分布对比图，图中未将直线形部分斜拉桥纳入重力、混

7、凝土收缩徐变、全部钢束预应力以及桥面附加对比，因其在施工阶段的对称荷载作用下主梁扭矩重力作用。始终为0。(3)徐变状态。在桥梁全部施工完成后考虑为期1O年的混凝土收缩徐变效应。器二二黜2．1．1施工阶段主梁扭矩分布量加Zm0珈加言加

8、N0_【一Ⅱ}州图3以曲线半径R一200m的桥梁模型为例给出色．0中一跨了上述三个施工状态下主梁扭矩的对比图形。由于计搿、、墩中嗣算模型和荷载都是纵向对称的，因此全桥的扭矩分布也是对称的，本文中只给出了左半桥长主梁的扭矩图。＼图中扭矩方向：边跨外扭为正，中跨内扭为正。从图中图4最大悬臂状态主梁扭矩图可以

9、看出曲线形部分斜拉桥在施工阶段的主梁扭矩分布规律：、一100—200＼——一400—口——600、一一誊-D--800一>·一1000昌錾Z毒三0墩由。：‘州．图5徐变状态主梁扭矩图图3各主要施工状态主梁扭矩对比【开=200m)从对比