某145m矮塔斜拉桥的优化设计

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1、38桥梁结构城市道桥与防洪2012年2月第2期某145m矮塔斜拉桥的优化设计王秀艳，杨江国，杨冬云，张滔，刘高俊(天津城建设计院，天津市300073)摘要：通过对索塔高度、索塔刚度、主粱高度以及主梁结构形式等进行比较分析，对矮塔斜拉桥进行了优化设计，并对《公路斜拉桥设计细则》(JTG，rD65-01—2007)中对矮塔斜拉桥的界定问题进行了讨论，最后展望了其发展前景。关键词：矮塔斜拉桥；优化设计；模型分析中图分类号：U448．27文献标识码：B文章编号：l009—7716(2012)02—0038—06进行比较

2、。1模型分析(3)仅增加塔宽。1．1分析模型的建立为了研究主塔纵桥向刚度对结构的影响，对比本文以某矮塔斜拉桥为基础，对该结构的索纵桥向塔宽为4m时结构的主要性能指标。塔高度、索塔刚度、主梁高度以及主梁形式等进行(4)改变主梁结构形式。比较分析，跨径布置为85m+145m+85m，桥宽波形钢腹板组合梁具有减轻主梁自重，增加预21．45m，主梁采用单箱四室箱梁，跨中梁高3m，应力的施加效率等优点。国内已建波形腹板组合支点粱高5m，主梁在塔下左右各15m位置梁高结构桥均为梁桥形式，日本栗东矮塔斜拉桥主梁按直线变化。桥

3、面以上索塔高度为20m，主梁上索为波形钢腹板组合梁。通过比较矮塔斜拉桥采用间距为7．5m，索塔上索间距为1．2m，桥型结构布混凝土主梁和波形钢腹板主梁时结构性能及材料置图见图l所示，相关计算结果见第1．2节。汽车用量的不同来研究合理的主梁形式。荷载等级为公路一I级，为便于比较分析，计算模1．2主要计算结果型中不计人收缩徐变效应，混凝土主梁矮塔斜拉主要计算结果见图2、图3和表1一表3。桥计算模型采用桥梁博士V一3．2软件，波形钢腹1．3各种比较结果分析板矮塔斜拉桥计算模型采用Midas一7．4．1软件。(1)索塔

4、高度影响分析(见图4、图5、表4、在上述模型桥的基础上，通过结构参数(索塔表5)。高度、索塔刚度、主梁高度及主梁结构形式)变化计算结果显示，在成桥及使用阶段主梁和斜拉来分析各参数对矮塔斜拉桥结构设计的影响，同索应力相同情况下，主塔高度为13m时，汽车荷时参考行业推荐性标准《公路斜拉桥设计细则》载作用下主梁挠度略有增加，汽车荷载作用下斜(JTG／TD65—01—2007)(以下简称“细则”)第4．3．3拉索应力变幅略有减小，而斜拉索钢绞线增加了条相关规定，进行如下4种比较分析。89t，也即增加了58％的钢绞线用量

5、。故在各项指(1)仅增加塔高。标均满足规范要求的前提下，采用塔高为20m较“细则”规定，矮塔斜拉桥桥面以上塔高与跨合理，也即在满足斜拉索活载应力变幅较小的前径之比宜采用1／81／12，即规范推荐塔高范围在提下采用高塔型矮塔斜拉桥更加经济。12．1～18．1m之间。该桥主塔高度为20m，在规范(2)主梁高度影响分析(见图6、图7、表6、表推荐主塔高度范围内取主塔高为13m进行比较。7)。(2)仅增加梁高。计算结果显示，在成桥及使用阶段主梁和斜拉“细则”规定，混凝土梁宜采用箱形截面，梁高索应力相同的情况下，主梁高为

6、3．5m时，汽车荷与跨径之比采用1／35～1／45。在跨径较大时，近塔载作用下主梁挠度、斜拉索应力变幅略有减小，但处梁高可增大，形成变截面，即规范推荐主梁梁高均不控制设计，而混凝土用量增加474m，相应普在3．22～4．14m之间。该桥主梁跨中高度为3m，通钢筋也有增加。故在各项指标均满足规范要求在规范推荐主梁高度范围内取主梁跨中高为3．5m的前提下，采用主梁高度为3m较合理。(3)主塔宽度影响分析。收稿日期：2011-05—05计算结果(在此略)表明，在成桥及使用阶段主作者简介：王秀艳(1981一)，女，河北

7、唐山人，工程师，从事桥梁设计工作。梁和斜拉索应力相同情况下，主塔纵桥向宽度为2012年2月第2期城市道桥与防洪桥梁结构398500145001750L5X750=4500L22502250L5×750=4500ⅡO0OL5X750=4500【2250【225O_J570l—图1模型桥桥型布置图(单位：cm)图2成桥主梁正应力(单位：MPa)0．037o．040o．036-o．038-o．038-o．io0图3汽车荷载作用下主梁挠度(单位：m)表1施工图斜拉索主要参数40桥梁结构城市道桥与防洪2012年2月第2期

8、／911．6一～一一、6．19、，1＼4．一／．一、】_、珊l、7．、／、、／4、i．＼L’／一，8’r、_、=图4塔高13m成桥主梁正应力(单位：MPa)o．038o．o41．，丁r丌讥丌『]丁丌．．T『rr丌1T丁r⋯IlllI1．1ll】1．T丌Trn．．．，r丌1饥r丌]r丌]，．⋯⋯．图5塔高13m汽车荷载作用下主梁挠度(单位：m)表4塔高13m斜拉索主要参数表5塔高13m单