某跨度150ｍ的下承式钢管砼系杆拱桥抗风设计与实践

《某跨度150ｍ的下承式钢管砼系杆拱桥抗风设计与实践》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、抗风设计与实践1.工程概况ZZ大桥位于深圳火车北站，全长386.37m，主跨为150m的下承式钢管混凝土系杆拱。设拱肋2条，主拱为高3m、宽2m的四肢格构桁式截面钢管拱肋，矢跨比为1/4.5，矢高34m，拱顶离地面44m，风压大受风面积也大。彩虹大桥与深圳火车北站站场正交，主跨跨越31股道（两股避难线已部分拆除），每天从6h至22h通过客车68对、货车15对，并有大量编组调车作业，27.5kV高压电气化接触网130km无中转站，施工时不能有丝毫大意。主桥墩基础为f3.00m大直径钻孔桩，外侧距钢轨仅2.5m。铁路两侧为高楼群，楼房

2、墙面距引桥侧面仅2m，施工场地十分狭窄，安全威胁极大。深圳市位于我国东南沿海，属台风多发区，区域主导风向为东南风，次主导风向为西北风，春夏为东南风，秋冬为偏北风。年平均风速为3.3m/s，实测最大风速达40m/s。台风主要集中在7-9月。按施组安排，钢管拱在4-6月安装合拢。因地亩拆迁、变更设计等影响，该工序推迟到7-9月，正是台风集中季节。2.抗风设计2.1施工方案选择本桥主拱施工共有三套选择方案：一是龙门吊机加支架方案；二是高架索道加支架方案；三是高架索道加扣索方案。经多方论证，最后选择了高架索道加扣索方案作为本桥的实施性施工

3、方案，选择该方案的一个重要原因就是，前两套方案均因大型临时设施结构较高，受风面大，抗风稳定性差。方案三的大部分受力结构均为绳索，受风面小，抗风能力强，故首选其作为实施性施工方案。2.2施工方案的抗风设计主桥为东西向，顺桥向的风力较弱，且迎风面相对较小，顺桥向主拱刚度大，抗风设计时仅考虑横桥向风力的作用。2.2.1高架索道的抗风高架索道的抗风主要是塔架的横向抗风能力，虽然塔架高度为66m9，但因塔脚宽度已达24m，而单塔自重达250多吨，因此就塔而言，其横向稳定性是足够的，但考虑到在施工吊装过程中的索鞍横移对塔产生的横向水平推力及高

4、强阵风的影响等，仍然设置了塔架的横向侧缆风，单塔每侧设2根f28的6×19+1钢丝绳作侧缆风，以增大高架索道的横向稳定性。2.2.2拱肋斜拉扣挂系统的抗风主桥拱肋分七段在工厂预制成型后，再运至工地进行吊装，在空中实现段间联接和合拢，由于采用无支架吊装(即钢绞线斜拉扣挂系统)方案，扣索的设置与拱轴线的水平夹角很小，主要作用是克服拱肋重量，对拱肋的横向稳定影响很小可不作考虑。这样，拱肋在安装过程中的横向稳定主要靠拱肋的侧缆风来保证。2.2.3拱肋侧缆风的抗风计算2.2.3.1计算模型：结构模型包括钢管拱段(各工况下的各节钢管拱段)、缆

5、风和扣索。由于北侧与南侧在合拢前的状况基本相仿、故可仅计算南侧拱肋的情况。因为合拢前的工况悬臂长度最大，且尚未成拱，因此应为最危险的工况，此时的计算模型如上图所示。2.2.3.2计算参数⑴.风荷载计算①.基本风压查全国风压分布图，深圳市的基本风压W0=700N/m2，相当于平均最大风速v==33.5m/s(>32.6m/s，相当于12级飓风)时的基本风压。②.单位面积上的风荷载9w=bzmsmzmrw0经查表计算可得：w=2.9×0.73×1.36×1.1×700=2217(N/m２)③.用在拱肋上的水平风力：钢管拱肋在铅垂面上的

6、投影高度为1.5m，因此作用在水平面上的水平风力为q=2217×10-3×1.5=3.33(kN/m)⑵.部分物理性能：①.钢管拱肋：单片钢管拱肋由4根f750×12钢管用f400×10平联、直腹杆和斜腹杆钢管组成宽2.0m高3.0m的桁架，其截面形式如右图所示。计算时，不考虑平联与腹杆的作用，仅计算主管组成的截面，则A1=0.1149m2，I33=0.1538m4，I22=0.0532m4。弹性模量取为。钢管自重为938kN，则其重力荷载为15.5401kN/m。②.缆风：每根缆风均采用2根f15.5的6×19+1钢丝绳，单根钢

7、丝绳的净截面积Aj=89.49mm2，破断拉力Tn＝152kN。于是，。取钢丝绳的弹性模量E2=7.82×104MPa。缆风绳的初张力按温度荷载加载。钢丝绳在荷载P作用下的伸长量为，近似等于地垅至拴挂点处缆风长度的减少值；在Dt的温差下缆风绳伸长laDt。9令，并设P=30kN，则Dt=-96.4℃。③.扣索：扣索均采用7f5钢绞线，脚段和次边段各设4根，第三段设8根。每根钢绞线的净截面积Aj=137.44mm2，破断拉力Tn=260kN。于是，脚段和次边段扣索的净截面积，第三段扣索的净截面积。取钢绞线的弹性模量。2.2.3.3计

8、算结果：按照各地垅、扣鞍及各缆风和扣索拴挂点的空间位置，以及上述各参数，利用SAP90软件进行分析计算，结果如下：缆风受力分别为70.06kN、59.06kN和43.02kN(此时，另一侧缆风索力均已全部释放)；扣索受力分别为381.07kN、21