单塔斜拉桥不同结构体系抗震分析

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1、单塔斜拉桥不同结构体系抗震分析-->第1章绪论1.1单塔斜拉桥的发展概况斜拉桥是一种较为复杂的桥型，它的特点是用主梁通过斜拉索悬吊在索塔上，其主梁受力与普通的梁桥的主梁仅仅受到弯矩不同，由于是组合体系的桥梁，它的主梁承受了拉力和弯压。索塔是斜拉桥的标志性构造物，按照索塔的个数可分成：多塔斜拉桥、双塔斜拉桥和单塔斜拉桥，只有一个索塔的斜拉桥即为单塔斜拉桥。目前，单塔斜拉桥的数量大概占到世界斜拉桥的1/6到1/4之间，与双塔斜拉桥和单塔斜拉桥的数目，大体上是差不多的[1]。德国于1960年建造了第一座单塔斜拉桥Seve

2、rin桥，也是世界上第一座单塔非对称斜拉桥，如图1.1。跨径为301.67+150.68m的Severin桥，索塔形状为“A”型，斜拉索呈放射形，结构体系为漂浮体系。该桥的首次釆用的“A”型索塔与横向倾斜的斜拉索面相结合，使得结构非常美观[2]。我国从1975年开始逐渐着手修建斜拉桥。1981年，我国在四川阿坝藏族自治州金川县建设了第一座单塔斜拉桥——曾达桥，跨径为39+71m，该桥在技术上有些许创新但规模较小[8]。1983年，浙江跨径72+54m的章镇桥和四川跨径为55+55m的广汉桥也相继投入使用[9]。19

3、88年，广东建设的九江大桥则是我国第一座等跨单塔斜拉桥，跨径为160m。2002年，主跨达到283+283m的广东金马大桥建成[10]，该桥是规模较大的一座混凝土单塔斜拉桥。修建得最少的为单塔混合梁斜拉桥。1999年，台湾高屏溪大竣工成为当时仅次于德国的Flehe桥的第二大单塔混合梁斜拉桥，单索面跨径为186+330m。天津的海河桥，跨径310+210m，是大陆最大的单塔混合梁斜拉桥[12]。我国跨径在150m以上的单塔斜拉桥也已经修建了很多，表1.2中就是主跨跨径达150m以上的斜拉桥。从表中我们可以看出，单塔斜

4、拉桥采用的多为塔梁墩固结体系，即刚构体系。塔梁固结体系及半漂浮体系所占的比例较少。......1.2研究目的和意义随着现代社会城市化的不断前行，越来越多的人口聚集到城市当中，对于人口密集的大城市而言，交通就成为极其重要的生命线，城市对这些生命线也更加的依赖[13]，而一旦交通生命线遭到破坏，将影响整个城市生产的运转，导致巨大的经济损失甚至是威胁到人民群众生命财产的安全。地震作为一大自然灾害，频繁发生，在带来重大损失的同时也激发了人们对这种自然灾害的认知的欲望以我们目前的科技水平，要阻止地震发生是不可能的[14]，所

5、以只能去研究它，尽量去全面了解这种自然灾害，以此来做出更加合理的设计，以此来提高结构的抗震能力[15]，将损失降到最低。随着城市中各桥梁形式的建起，也对设计人员提出更高的要求，更需要研究人员来制定出更加合理的规范及相关规定，使设计更加规范化。虽然斜拉桥的抗震设计从第一座斜拉桥马拉开波(Maracaibo)桥的设计之初就受到了重视[16]，而且随着斜拉桥数量的迅速增长、跨度的不断加大以及桥梁的多样化，其抗震要求也越来越高，但是关于斜拉桥的抗震设计规范及方法却没有得到相应的提高。欧洲规范（EUROCODE8）及美国的A

6、ASHTO规范都仅适用于主跨不超过150m的普通钢、混凝土梁或者箱梁桥，而对于斜拉桥、悬索桥等桥型则缺少相关规定[17]。我国现行的《公路桥梁抗震设计细则》在原来基础上重新修订了适用范围，采用多级设防新思想，更加注重桥梁的延性抗震，不过也由于研究工作不充分，认知度不够等因素，需要对单塔斜拉桥抗震做进一步的详细研究。......第2章斜拉桥的结构体系和地震响应分析理论基于这个原理，斜拉桥主梁的工作方式可以看作是多点弹性支撑点的连续梁，充分利用了钢材的抗拉性和混凝土的抗压性，从而大大降低了主梁材料的用量，减轻了自重，提

7、高了跨越能力。2.1结构体系的分类因为组成斜拉桥的三个主要部分，主梁、塔柱和斜拉索的种类有很多，所以将各部分的不同种类进行相互组合，可以呈现出许多各具特色的桥梁形式。根据已有的工程实践经验，不同的组合方式可以归为四个体系[29]。（1）漂浮体系将有塔墩固结、塔梁分离特点的斜拉桥归为漂浮体系，如图2.1中所示，梁的两侧端部位置在纵向仅设置竖向约束，可以浮动，属于柔性结构。由于跨中采用斜拉索传力，没有采用竖向支撑来保持受力后的稳定，从而避免了采用竖向支撑后在支撑处产生的过大的负弯矩，保证了作用在斜拉索上的拉力可以均匀分

8、布[30]。由于纵向无约束，这也决定了该体系在温度以及混凝土收缩徐变作用下产生的次内力较小。而且该种体系的主梁在纵向上没有约束，具有一定的浮动能力，所以发生地震时可以通过摆动抵消一部分地震力能量，因此这种体系多在地震烈度高的地区采用。但是在悬臂施工法时，这种体系的缺点就会体现，施工时需要把主梁和索塔临时固结，以此来保证施工过程中结构的稳定和整体性，但实际在施