斜塔有背索斜拉桥结构参数敏感性分析

《斜塔有背索斜拉桥结构参数敏感性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、斜塔有背索斜拉桥结构参数敏感性分析王灿，刘永健，王莹，刘亮35斜塔有背索斜拉桥结构参数敏感性分析王灿，刘永健。王莹，刘亮(长安大学公路学院，陕西西安710064)摘要：为提高斜塔有背索斜拉桥的施工控制精度，以阿勒泰市红墩路跨河桥为工程背景，采用有限元计算程序MIDASCivil建立三维空间有限元模型，利用仿真分析方法对各设计参数的敏感性进行研究，分析了温度变化、结构自重、施工索力、主梁刚度等参数在成桥阶段对桥梁内力、线形及索力的影响规律。计算结果表明：温度变化对成桥索力影响较大；温度变化、施工索力误差对主梁线形、内力以及桥塔位移影响较大；结构自重对成桥状态有一定影

2、响。通过修正主要设计参数，忽略次要设计参数，对红墩路跨河桥进行施工监控，所得成桥线形状况良好，误差在允许范围内。关键词：斜塔斜拉桥；参数分析；温度；自重；索力；施工控制；有限元法中图分类号：U448．27文献标志码：A文章编号：1671—7767(2013)02—0035—061弓I言阿勒泰市红墩路跨河桥为背景，通过建立三维空间斜塔有背索斜拉桥造型优美，但受力特征复杂，有限元模型，研究施工误差对桥梁成桥阶段桥梁内其整体刚度主要由梁来提供，以主梁受弯、受压和拉力、线形及索力的影响规律。索的受拉来承受竖向荷载。斜拉索对梁起加劲和调整受力的作用，一方面通过水平方向的分力

3、形成偏2工程概况心弯矩，起到体外预应力的作用；另一方面通过竖直阿勒泰市红墩路跨河桥为斜塔有背索斜拉桥，方向的分力来承担梁体的部分重力。桥塔利用倾斜主桥全长83m，跨径组成为5O．75m+32．25m，桥的塔身自重和边跨拉索提供的桥塔根部恒载弯矩平面宽24m。主墩处塔、梁、墩固结，桥塔向边跨侧倾衡桥梁主跨带来的恒载弯矩，使塔根部弯矩保持较斜3O。，桥面以上塔高27m，主跨侧设置7对斜拉大储备，并且主跨索力与边跨索力的合力方向为塔索，边跨侧设置4对斜拉索。主梁为单箱三室截面，身轴线方向，为桥塔提供更多的轴向压力储备，满足标准梁高2．1m，主梁采用满堂支架施工。桥梁立结

4、构的受力承载要求。面示意如图1所示。斜拉桥为高次超静定结构，在施工过程中受各种自然和人为因素的影响口]，施工状态很难与理3有限元模型论设计完全一致，成桥后桥梁的线形和受力状态可采用有限元程序MIDASCivil建立该桥模型能会偏离理论计算]。以斜塔有背索斜拉桥——(见图2)，全桥共分297个节点，279个单元，桥塔及号墩单位：am图1桥梁立面示意收稿日期：2012—1O一23作者简介：王灿(1989一)，男，2011年毕业于长安大学桥梁与隧道工程专业，工学学士(E—mail：beyond—WZ@163．corn)。36世界桥梁2013，41(2)主梁均采用变截面梁

5、单元模拟，斜拉索采用桁架单目＼嚣州元模拟；塔、梁、墩固结采用共节点模拟；按照实际施4参数敏感性分析工步骤共分34个施工阶段。模型基本参数如表14．1温度敏感性分析所示。该跨河桥地处新疆阿勒泰地区，年温差较大，为了准确把握温度对桥梁成桥状态的影响程度，依照当地气温变化情况，以0℃为基准温度，采用升温3O℃、降温30℃工况进行分析计算。温度对成桥线形、内力及成桥索力的影响如图3所示。从图3可以看出，升温与降温对成桥状态的影响有所不同：整体升温使成桥挠度增大可达3．5mm；桥塔位移DZ方向(竖向)最大变化为10mm，DX(顺桥向)方向为5mm；整体升温对主梁上、下缘图2

6、全桥有限元模型内力以及索力影响很小。整体降温对主跨跨中挠度表1模型基本参数影响最大，变化值可达4mm；桥塔位移DZ方向最构件材料大变化为一10mm，DX方向为一5mm；整体降温对MPaMPa主梁应力值有较大影响，最大值超过0．7MPa，且对主跨侧7号索影响最大，变化幅值为3。4．2自重敏感O性0分O析0000O∞∞混凝土梁在浇筑过程中，因胀模和模板刚度等因素，使主梁尺寸与原设计出现偏差，以及混凝土浇帕垒j型jl}】j+H距主梁左端点距离／m距主梁左端点距离／Ⅲ(a)主梁挠度变化(b)主梁应力变化DCIDC2DC3DC4DC5DC6DC7XC1XC3XC5XC7桥塔

7、高度／田索号(c)桥塔位移变化(d)成桥索力变化图3温度变化对成桥状态的影响斜塔有背索斜拉桥结构参数敏感性分析王灿，刘永健，王莹，刘亮37筑超方等导致桥梁实际自重比理论值偏大，这些误对成桥线形、内力的影响如图5所示。差具有随机性的特点，呈偏态分布。借鉴以往桥梁从图5可以看出，施工索力对成桥主梁挠度影施工经验，结构自重超过设计值幅度为5左右较响很大，主跨侧跨中位置最大挠度变化超过3mm，为常见，根据现场实际施工，该桥主梁自重超出幅度同时对主梁主、边跨应力影响都较大，在每跨跨中应按3考虑。自重变化对成桥线形、内力以及成桥力变化最大处超过0．45MPa；索力对桥塔位移也

8、有索力的影