卢浦大桥的静力与稳定分析

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1、纂一幸概逑1．2卢浦大桥结构构造及受力特点卢浦大桥主桥结构为中跨550m、两个边跨各lOOm、主垮矢跨比为加，1／5．5的中承式全钢结构拱梁组合体系。加劲粱采川正交异性板全埠钢箱梁，通过吊杆或立柱支撑于拱肋之上。加劲梁宽4．0m，设双向六车道。中跨加劲粱的两端支撑下中跨拱粱交汇处的横梁上，横向和纵向设有阻尼限位装置，边跨加劲梁分别在中跨和边跨的拱梁交汇处于拱肋网结，外侧两端设置为纵向滑动支座。主桥加劲粱内布置强大的水平拉索，以平衡中跨拱肋的水平推力。整个全钢拱粱组合体系由钢箱拱肋、正交异性桥面板、倾斜钢吊杆、拱上立柱、一字形

2、和K字形风撑、水平拉索等主要构件绍成。1．结构组成与构造拱肋：卢浦大桥的拱肋采用钢结构，拱肋平面倾斜度1：5，拱脚横桥向间距51m，拱顶横桥向问距llm。拱肋、吊杆、立柱在同一倾斜平面内。中跨拱肋高度从拱脚的9m变化到拱顶的6m，高度变化为1．5次抛物线；边拱高度从拱脚的9m变至尾端的7m，高度变化2次抛物线。吊索：加劲梁承受的车辆和人群荷载通过吊索传递给主拱结构。顺桥向每根吊索的倾斜角为60。一70‘，加劲粱吊点的间距为9m。横桥向吊索的布置与拱肋横桥向布置一致，即加劲粱上吊索间距与拱脚处拱肋中一tl,线的间距相同均为31

3、m，拱肋上吊索的间距与该处拱肋中心线的间距相同。吊索采用扣绞型平行钢丝、热挤PE护套、冷铸锚成品索，吊索的设计安全系数kz2．5。水平拉索：水平拉索作为系杆承受拱肋强大的水平推力。水平拉索分2纽布置，每组由14根拉索组成。拉索采用扭绞型平行钢丝、热挤PE护套、摹fI摹一幸机述冷铸锚成品索。设计安全系数k22,0(在初步设计中k≥2．5)，每根水平拉索可更换。加劲梁：加劲粱采用正交异性板，钢主梁为腹板倾斜的工字型断面，腹板的倾斜度与吊索保持一致。钢梁高2．7m，两片钢主梁横桥向问距为31m。钢横粱亦为工字型断面，粱高2．75m

4、．3m，顺桥向问距为4．5m。钢梁jF厂制作采用焊接，现场拼装采用摩擦型高强螺栓连接。主墩、边墩：均为双柱式桥墩，墩身为箱形截面钢筋混凝十结构。_l三墩墩身5mX5m。边跨悬臂箱粱和主跨混凝=}=拱肋网结于主墩墩顶横梁，水、乎拉索亦锚固于该Ⅸ域，冈此墩顶横梁需进行局部加强处理。采取相应的构造措施以满足结构受力需要。边墩墩身2．5mX5m。边墩盖梁为箱形截面预应力混凝十结构，边墩支座为纵向滑动支座，盖粱上设置纵、横、竖三向限位装置。2．结构受力特点卢浦大桥属于中承式拱粱组合体系，其在荷载作用t'-表现为拱肋主要承受轴向压力和水

5、平拉索主要承受轴向拉力，加劲梁仅承受活载下的弯矩。从结构内部的受力情况来看，拱的压力与水平拉索的拉力形成的一组平衡力系相址作J曰，抵消了拱肋与加劲梁截面弯矩的火部分，使得拱和梁内的弯矩人人减小，而剪力则主要成为拱肋压力的竖向分力。从外部结构石，卢浦大桥采取在成桥后才形成多余约束的方式，这样恒载F拱脚的水平推力主要由水平拉索承受，而活载、温度荷载等作用下拱脚的水平推力则由基础来承受。卢浦犬桥在受力上义有其独特性。它的加劲粱在与拱肋交汇的地方足断开的，两边跨的加劲梁与边跨拱肋、立柱等形成两个刚度很大的j角架，用来传递水平拉索的拉

6、力，而中跨加劲梁则不承受水平力。这种结构形式使得它的受力既不同于简支架拱组合式桥梁，义不同丁连续粱拱组合式桥梁，而是界丁二两者之间。1．3钢结构拱桥设计中存在的几个问题1．稳定问题世界上曾经有过不少桥梁网失稳而丧失承载能力的事故。例如，俄罗斯的克夫达敞开式桥，丁二1875年因上弦压杆失稳而引起全桥破坏；加拿大的魁北克桥于1907年在架设过程中由于悬臂端下弦杆的腹版翘曲而引起严重破坏事故：苏联的莫兹尔桥，丁二1925年试车时由于压杆火稳而发生事故：澳人利亚墨尔本附近的瞬门桥，于1970年在架设拼拢整孔左右两半(截面)钢箱梁时，

7、上翼板在跨中央失稳，导致112m的整跨倒塌。对于拱桥来说，由丁拱肋等构件主要承受压力，稳定问题更是设计中的一个非常重要的环节。特别是近几年来，大跨度拱桥目益广泛地采用高强度材料和薄壁结构，稳定问题越发显得重要。●，I摹一幸概述稳定理论可以分为两类，第一类稳定理论认为，当结构达到临界荷载时，除结构原来的平衡状态理论上仍然可能外，还有可能出现第二个平衡状态，它在数学t可以归结为齐次方程的特征值问题，力学情况比较单纯明确，求特征佰也比较容易处理，因此在理论分析-h中有重要的地位。但是第一类稳定理论也有其局限性，它不能考虑人位移效应

8、，不能考虑构件的初始缺陷，且假定材料的应力、应变关系是线性的。这使得第一类稳定理论的计算结果是靠保守的，实际上结构往往在没有达到第‘‘类稳定理论的临界荷载以前，可能已经由了二材料进入屈服结构出现大变形而导致失稳了。在实际工程中，往往要同时对结构进行第二类稳定分析。2．极限承载力问题极限承载