三主桁钢桥横向内力调整方法与参数研究

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1、26世界桥梁2011年第2期三主桁钢桥横向内力调整方法与参数研究刘世忠，张国玺，张俊光，邓淑飞(1．长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室，陕西西安710064；2．太原科技大学交通工程系，山西太原030024)摘要：多主桁钢桥在成桥状态下结构受力复杂，各桁受力不均衡，以一座双层桥面三桁刚性悬索加劲钢桁梁桥——东江大桥为工程背景，介绍了通过支座升降预设横向预拱度来横向调整三桁内力技术。采用大型有限元程序建立实桥三维空间有限元模型，运用仿真分析法对该技术的有效性及相关影响参数进行了相应的研究。结果表明，利用预设横向预拱度方法使中桁支座适当沉降，可以有效地实现将中桁受力分担至两边桁，成桥后中、边

2、桁对应控制杆件不均衡系数聩控制在±5以内；横梁抗弯刚度EJ和节点刚度K均对横向三桁内力分布的均衡性有较大影响，随EI的增大，逐渐减小；节点刚度K对横向三桁内力调整效果影响显著，铰接模型不均衡系数较刚接模型高5O左右，是决定内力调整效果的关键。针对实桥横梁与主桁连接并非完全刚接的情况，建议采用位移与支反力双控的施工措施。关键词：三桁钢桁梁桥；双层桥面；内力调整；有限元法中图分类号：U448．36文献标志码：A文章编号：1671—7767(2011)02—0026～051引言沉适当距离，实现了调整顺桥向跨中与支点处杆件钢桁梁桥由于能够充分发挥材料性能、施工简内力的目的，从而使整桥节约钢材1O

3、左右；1968便、自重较轻并且不计及材料的收缩与徐变，在大跨年建造的南京长江大桥也采用了同样的方法，节约径桥梁中得到了广泛的应用[1]。传统钢桁梁桥均采了钢材，减少了节点类型与杆件种类，使拼装更加便用对称双桁结构，二桁受力均衡，如武汉长江大桥、捷。但以往仅进行了各片桁梁顺桥向内力的调整，南京长江大桥等。近年来，随着经济增长与社会发有关横桥向多片桁梁内力调整的应用与研究尚未见展，交通车流量迅猛增加，为了提高桥梁通行能力和报道。服务水平，桥梁宽度越来越宽，但随着桥面宽度的增以一座三桁刚性悬索加劲钢桁梁桥——东莞东加(桁间距增大)，若仍采用双桁结构，横梁和主桁高江大桥为依托工程，采用有限单元法

4、，通过建立空间度势必加大，从而导致桥梁整体用钢量过大，经济效有限元仿真计算模型，引入不均衡系数，对其横向益差。布置更为合理的三桁或多桁结构已经开始建内力调整方法——利用支座升降预设横向预拱度法设，如京沪高速铁路南京大胜关长江大桥(主桥为三(该技术由中铁大桥勘测设计院有限公司提出)进行桁结构钢桁拱桥，主跨336m)、东莞东江大桥(双层了定量计算与分析，研究了此技术的有效性。利用桥面三桁刚性悬索加劲钢桁梁桥，主跨208参数变换法，对横向内力调整主要影响参数(横梁竖m)[。～。向抗弯刚度E1和横梁与主桁连接节点刚度K)进多主桁桥梁结构受力性能复杂，空间效应明显，行了比较分析。中、边桁荷载分担比

5、不同。为了使此类桥梁建成后安全可靠，常用的解决方法是增大中桁构件截面，但2工程概况该方法会增加桥梁总体用钢量，而且增加了节点与东莞东江大桥是莞深高速公路与东莞环城路上杆件种类，不便于桥梁的预制与拼装。利用支座升跨越东江南支流的一座双层公路特大桥。大桥主桥降调整超静定结构内力的预应力技术业已成熟，并全长432m，跨径为(112+208+112)m，主桥上部被广泛地应用到了我国的实际桥梁建设当中]。采用三桁刚性悬索加劲连续钢桁梁结构(见图1)，1955年建造的武汉长江大桥，采用将中间两支座下桁间距2×18Ill，3片桁间仅在中间支点上加劲弦收稿日期：2010—04—14基金项目：教育部新世纪

6、优秀人才支持计划资助项目(NCET-06～0855)；广东省交通厅科技项目(2∞7—15)作者简介：刘世忠(1978-)，男，讲师，2001年毕业于兰州铁道学院铁道工程专业，工学学士，2006年毕业于兰州交通大学桥梁与隧道专业，工学硕士(Email：1sz11888@sina．corn)。三主桁钢桥横向内力调整方法与参数研究刘世忠，张国玺，张俊光，邓淑飞27+‘‘●‘‘‘lJ‘‘‘‘i』]l----‘·～··-·---—J旦_————1．堑．}单位：m(b)主桁平面(c)I—I截面图1主桥布置与上弦之间的大竖杆处设有横向联结系，其它位置维有限元模型，对其进行静力分析。有限元模型采将竖杆与

7、横梁连接成横向框架。主桁立面采用有竖用空间梁单元，共计4667个单元，2062个节点，东杆的华伦式桁架，桁高lOI13．，节间长8m，上弦与上江大桥全桥空间杆系有限元模型如图3所示。由于加劲弦之间用吊杆连接，加劲弦部分呈悬索状，中支实桥塔梁固结、梁墩分离，桥墩对其上部结构的静力点处上弦中心到上加劲弦中心高度为28m。分析影响很小，因此建模时未考虑桥墩与基础，在桥墩与主桁的支座位置处施加相应的约束条件。该模3横向三桁内力调整方法型利用