三塔悬索桥混凝土边塔塔顶位移控制分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com一⋯一s◎三塔悬索桥混凝土边塔塔顶位移控制分析贺媛，牛亚洲(中交第二公路工程局有限公司，陕西西安，710065)摘要：采用通用有限元分析软件ANSYS和悬索桥结构空间分析软件BNLAS分别建立有限元空问模型，分析了某塔悬索桥上部结构施工过程中的边塔塔顶纵向抗推刚度和允许位移，为三塔悬索桥边塔施工监控提供了计算依据。蔼眷碴墓辩关键词：塔悬索桥；混凝土边塔；抗推刚度；容许位移1概述2计算分析原理马鞍山长江公路大桥为1080m+1080m的三世界上最大跨径的三座千米级三塔悬索桥均在中塔两跨悬索桥，其边塔是由塔柱和横梁组成的门式

2、框国，分别是泰州长江公路大桥、马鞍山长江公路大桥和架结构，塔柱柱身为钢筋混凝土空心矩形截面，塔柱高武汉鹦鹉洲大桥。其中中塔采用钢塔，边塔采用混凝为165．3m，塔顶标高为+175．3m。塔柱横桥向尺寸土塔柱。在相同条件下，相对于相同主跨的两塔悬索为6m，纵桥向尺寸自塔顶的8m线形变化至塔柱根桥来说，三塔悬索桥对混凝土边塔的受力性能要求更部的10rn，塔柱壁横桥向厚度为1．7m、1．2m、高。边塔是悬索桥的重要受力构件，主缆通过鞍座将1．0rn、2．0m、2．5iTI，顺桥向厚度为1．9rn、1．4m、巨大的压力传至边塔，使边塔发生弹性压缩，同时，边1。2I

3、Yl、3．06131，自下而上及横梁附近变厚。上横梁上塔在混凝土的收缩、徐变作用下也会发生变形。为实粱、中梁和下梁的高度分别为2．683m、3．30m、现成桥状态边塔的标高以及主缆线形与设计一致，保1．50m，下横梁的高度为4．50m，上下横梁的宽度均证塔顶鞍座能够复位，吊索索力和加劲梁内力与设计随塔柱宽度而变化。塔柱和上下横梁均采用C50混一致，边塔必须设计一定的预高量，使得实际成桥状态凝土。图1为该桥边塔结构示意图。时的标高趋于设计标高口]。寞面羼边塔塔顶纵向位移的大小主要与边跨主缆在塔顶处的纵向位移有关，作用于塔顶的不平衡水平力力差一一rjl骚．3Q

4、}{Ij与塔顶纵向刚度有关]。位移相同时，刚度越大，塔顶f的剪力越大，塔根处弯矩越大。在悬索桥上部结构施f工中的猫道施工、主缆架设、钢梁吊装等阶段，需要掌握边塔顶的纵向抗推刚度和塔顶允许纵向位移，使之处于设计允许的范围内。当需要调整时，通过调整猫道承重索或顶推塔顶索鞍的方式使得塔顶不平衡水平力差重新处于允许范围。若已知塔顶纵向刚度，可以根据计算出的塔顶两侧不平衡水平力，预测边塔的变形和结构线形；若已知塔顶允许位移，可以确定塔顶鞍座的预偏方式、加劲梁的吊装顺序和鞍座的顶推量等1Il{参数。对于悬索桥边塔的计算，由于其结构受力比较特I_显魁殊，过去最广泛的计算

5、方法是传递矩阵的还原法，采用4350／24350／2iO该种方法可以计算出结构在已知塔顶位移下的结构内图1边塔结构示意图(单位：cm)力，通过塔顶剪力可以计算出塔顶抗推刚度_4]。为了收稿日期：2014-10—20更加精确地计算该边塔顶抗推刚度和容许位移，本文No．42014上汤么赡29学兔兔www.xuetutu.com◎s一⋯G—s根据有限变形理论，分别采用大型通用有限元程序shenkobeam理论，能够计算剪切应变的影响j。因ANSYS和结构空间计算分析系统BNIASE，建立该此，选用BEAM189单元来模拟该桥的边塔是比较合桥边塔空间计算模型，计算

6、边塔塔顶的纵向抗推刚度适的。和允许的塔顶位移值。塔根处约束为固定约束。按4．5m间隔和截面尺寸有突变的位置划分单元，汁算这些截面的截面特性。3抗推刚度计算计算模型图如图2～图4所示。3．1计算参数计算模型中，材料密度为2500kg／m。，混凝土泊桑比为1／6，混凝土弹性模量的计算方法如下。根据《混凝土结构设计规范》[，对于150mm×150inm×150mm混凝土标准立方体试件，其统计概率分布类型为正态分布，当保证率为95时，其混凝土抗压强度标准值，，为，，，一l5o(1一1．6453n5o)其中，㈣、6分别为边长l50mm立方体试件抗压强度的平均值和变异

7、系数。混凝土的弹性模量计算公图2边塔整体模型图式为，F一nnl⋯．34．74‘．T————一．，根据该三塔悬索桥施_丁实测资料，C5O混凝土边塔下游边塔的28d龄期实际抗压强度和根据上式计‘算的弹性模量如表】所示，表1实际混凝土强度标准值和弹性模量抗压强变异jkE边塔位置度均值系数MPaMPaMPa图3边塔上横梁模型图南边塔下游59．8()．1l49．034388塔柱南边塔l游59．60．1148．834353塔柱南边塔F横梁60．30．1149．434452计算建模时，边塔混凝土的实际抗压强度和弹性模量按照表1的内容选取。3．2计算模型为比较分析采用不同

8、有限元软件的计算结果，分图4边塔下横梁模型图别采用ANSYS和BN