塔高对矮塔斜拉桥力学行为的影响

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1、2010年第4期西南公路XINANGONGLU塔高对矮塔斜拉桥力学行为的影响吴梦雪董世赋朱佳琪陈宁李永乐何畏(西南交通大学桥梁工程系成都610031)【摘要】通过有限元计算，分析了相同跨径条件下，矮塔斜拉桥塔高的变化引起结构受力特性的改变，阐述了矮塔斜拉桥的构造特点和动力特性。同时，简要论述了有限元的基本思想，并建立了塔高分别为21m、30m、42m的矮塔斜拉桥模型，分析了三者在相同荷载作用下，斜拉索对竖向荷载的分担程度，塔高变化对主梁弯矩、挠度的影响，斜拉索应力幅的变化及整个结构的动力特性。【关键词】矮塔斜拉桥；索塔；构造特点；动力特性【中图分类号】U448.27【文献标识码】A是双塔双索面

2、，桥塔向桥面外倾斜的型式；而在建的0引言泸州茜草大桥，桥塔形似酒樽，与泸州的城市形象完美矮塔斜拉桥，也称“部分斜拉桥”，是法国工契合。可见，矮塔斜拉桥的应用前景将会越来越广阔。程师JacquesMathivat于1988年在法国西南部的阿勒1矮塔斜拉桥结构特点特·达雷高架桥的比选设计中提出的一种新的结构体系。这种桥型英文称为“ExtradosedPrestressing1.1矮塔斜拉桥的构造特点ConcreteBridge”，即超配量体外索PC桥，简称从受力特性和适用跨度范围来看，矮塔斜拉桥处EPC桥。于混凝土箱梁桥和斜拉桥之间，因此是一种刚柔相济普遍认为，由ChristianMenn设计的建

3、于1981年的桥型。对于斜拉桥，主梁竖向刚度较小，因此斜拉的甘特(Ganter)大桥，是矮塔斜拉桥的雏形，其混凝桥需要采用较高的塔以提供较大的斜拉索竖向分力来土箱形梁由预应力混凝土斜拉板“悬挂”在非常矮支撑主梁。而矮塔斜拉桥的主要特点是塔矮，梁的刚的塔上，这种板可以看成是一种刚性的斜拉索。与度大。常规斜拉桥的塔高与跨度之比为1/4~1/5，而矮同等跨度连续梁桥和连续刚构桥相比，矮塔斜拉桥塔斜拉桥的为1/8~1/12。由于塔高减小，塔身刚度迅主梁高度较小，外形更为纤细，再加上索塔和拉索速提高，这样不仅节约材料，还能通过较小的斜拉索连接于桥面之上，更给人一种线条明快、刚柔并济倾角给主梁提供较大的水

4、平分力，这相当于拉索对主的感觉。除了外形优美之外，矮塔斜拉桥还以其优梁施加了较大的体外预应力，起到了弥补主梁体内预越的结构性能、良好的经济指标，博得了越来越多应力不足的作用，而此时的塔相当于一个转向架，将桥梁设计师的青睐。箱梁桥的一部分体内预应力移到了桥面以上。同时，矮塔斜拉桥在瑞士、日本、韩国等一些国家发矮塔造成的拉索水平倾角减小也会导致拉索的竖向分展较快。1994年日本建成的小田原港桥是世界上第力减小，对主梁的支撑作用减弱，这也就是为什么矮一座真正意义上的矮塔斜拉桥。我国在这方面起步塔斜拉桥与斜拉桥相比需要较大的主梁刚度的原因。较晚，直到2001年，福州漳州战备桥的建成，才意矮塔斜拉桥梁高

5、与跨径之比常采用1/35~1/45，在跨径味着我国有了第一座公路矮塔斜拉桥。矮塔斜拉桥较大时，靠近塔处梁高可增大，形成变截面梁。对于由于其独特的受力特点，使得索塔和拉索布局可以竖向荷载，从主要构件的受力行为来看，混凝土连续不拘一格，因而很受设计师和广大群众的喜爱。例箱梁桥，斜拉桥，矮塔斜拉桥这三者有明显的不同：如，2010年2月正式通车的重庆嘉悦大桥，采用的就连续箱梁桥仅通过主梁的直接受弯和受剪来承受竖向422010年第4期西南公路XINANGONGLU吴梦雪董世赋朱佳琪等：塔高对矮塔斜拉桥力学行为的影响荷载；斜拉桥是通过梁的受压和索的受拉来承受竖自振频率更大，即自振周期减小。因此，矮塔斜拉桥

6、向荷载；而矮塔斜拉桥则是通过梁的直接受弯、受的基本自振周期是介于连续梁（或刚构）和斜拉桥之塔高对矮塔斜拉桥力学行为的影响压、受剪及索的受拉来共同承受竖向荷载。因此，间，从这里也可以看出，矮塔斜拉桥确实属于一种刚在很大程度上可以说，矮塔斜拉桥的受力行为取决柔相济的桥型。另外，由于矮塔斜拉桥主梁刚度较吴梦雪董世赋朱佳琪陈宁李永乐何畏于三大承载构件的相对刚度，即主梁、主塔、斜拉大，结构的动力特性主要由主梁的动力特性所决定，(西南交通大学桥梁工程系成都610031)索三者的相对刚度。拉索对整个结构自振特性的影响较小，即矮塔斜拉桥斜拉桥边孔与主孔跨度的比值小于0.5，一般约的受力特点更接近于连续梁（或刚

7、构桥）。为0.4，而矮塔斜拉桥边孔与主孔跨度的比值较大，【摘要】通过有限元计算，分析了相同跨径条件下，矮塔斜拉桥塔高的变化引起结构受力特性的改2有限元模型大于0.5，一般约为0.6。另外，矮塔斜拉桥主梁的无变，阐述了矮塔斜拉桥的构造特点和动力特性。同时，简要论述了有限元的基本思想，并建立了塔高分别索区段较长，与斜拉桥相比，其主梁上呈现出三处有限元法是随着计算机技术发展而迅速发展起来为21m、30m