部分地锚斜拉桥结构参数分析

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1、326科技研究城市道桥与防洪2012年8月第8期部分地锚斜拉桥结构参数分析夏睿杰，贾丽君z(1．同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海200092；2同济大学桥梁工程系，上海200092)摘要：部分地锚斜拉桥既保留了传统斜拉桥的特点，又添加了新的元素，减小了塔根部主梁的拉(应)力，是大跨径斜拉桥发展的思路之一。该文设计了一座全长1788in的部分地锚斜拉桥方案，通过有限元计算的方法，对该结构进行了参数分析，主要研究了地锚段长度、主梁刚度和桥塔刚度三方面参数的改变对结构静力性能的影响。在得到了恒、活载作用下，不同参数的结构受力响应，归纳

2、分析后和其他文献进行了验证，得出了具有普遍意义的结论。关键词：部分地锚；斜拉桥；参数分析中图分类号：U448．27文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)08—0326—05通过计算软件MidasCivil建立起全桥完整的0引言分析体系，该模型由梁、桁架等多种单元组成。模型大跨径斜拉桥中主梁根部轴压力过大和由此产中钢梁与混凝土梁的横隔板按集中荷载考虑，二期生的主梁屈曲问题，是控制斜拉桥跨径进一步增大恒载按均布荷载考虑，桥面系采用单主梁模型，拉索的关键问题l11。部分地锚斜拉桥将边跨部分斜拉索和主梁之间通过刚性杆相连，塔墩固结处

3、采用刚性集中锚固于地锚上，利用边跨端部配重平衡，中跨部连接，其有限元分析模型如图2所示。分区段采用缆索吊装，该部分斜拉索索力水平分力转化为主梁中的拉力，从而减小主梁根部的轴压力。部分地锚斜拉桥在结构布置和受力上既保留了传统斜拉桥的特点，又添加了新的元素，比如主梁地锚段长度、地锚索倾角等的改变会给整个结构受力带来影响。本文设计了一座全长1788m的部分图2全桥有限元模型地锚斜拉桥方案，并从地锚段长度、主梁刚度和桥塔刚度三方面对该桥型进行了参数分析。2计算结果1方案概述2．1主梁地锚段长度的影响由于地锚索的存在，部分地锚斜拉桥中与之对该部分地锚

4、斜拉桥全长17881TI，纵漂体系，全应的主梁称为地锚段主梁，它的长度是该体系斜拉桥设置四个辅助墩，跨径布置为(80+100+105m桥一个重要结构参数，通过对该参数的研究可以掌+1218m+(105+100+80)Ill，边中跨比为0．234，主握它对结构受力的影响规律，从而进一步明确地锚跨地锚梁段长3001TI。主梁采用混合梁型式，中跨为装置改变传统斜拉桥的作用机理。以上文桥梁模型扁平钢箱梁，中心线处梁高4m，全宽为43．51TI，边为基础，保持中跨长度不变，取地锚段长度分别为跨为预应力混凝土箱梁(见图1)。主塔为钢筋混凝300I13_

5、、5001TI和700rfl，边跨长度相应调整，并取消土门式塔，塔高321．88m，其中桥面以上塔高275边跨辅助墩。在结果分析中，考虑到混凝土边跨应m。斜拉索呈扇形布置，钢箱梁上索距为16lI1，混凝力、内力，以及位移响应均较小，而且长度发生改变，土箱梁上索距为10m，另外边跨侧最外10对斜拉不便于做比较，所以主梁只提取中跨钢结构部分结索锚固在地锚上。果。恒载状态部分结果如图3所示，表1所列。通过图3和表1，可以得到以下结论：(1)地锚长度的改变，对主梁弯矩、主塔轴力、主塔弯矩和主塔应力几乎没有影响。主塔不出现轴拉图1桥梁总体布置图力和拉

6、应力，在塔上部拉索密集区，塔压应力随着地锚长度增加而略微减小。收稿日期：201l一05—03作者简介：夏睿杰(1984一)，男，浙江J-虞人，硕士，助理_]二程(2)随着地锚段长度的增加，主梁跨中轴拉力逐师，研究方向：大跨度桥梁。渐增大，塔根部轴压力逐渐减小，最大拉力和最大压2012年8月第8期城市道桥与防洪科技研究349的粘弹性参数。其中，可通过下式确定[51：取决于集料的骨架作用。Eo=E()l(20)4结语其它参数可应用拟合得到的储能模量通过非线性最小二乘法拟合获得。由式(19)可以看出，随着本文通过频率扫描试验确定了不同温度下沥荷载

7、作用频率的增加，在其它参数固定时，储能模青混合料的动模量及相位角，应用粘弹性力学中的量也逐渐增加，但当频率达到一定数值时，储能时温叠加原理将温度转换因子引入动模量主曲线模量E()趋近于常数；若频率值太小，储能模的计算，并应用傅立叶变换确定了在不同荷载作用量E()趋近于常数，鉴于此，在进行参数回归缩减频率下对应的储能模量的计算公式，最后采用的时候取用的频率范围为0．01～1000Hz。确定的各最d,-乘法确定了沥青混合料在一定参考温度下粘弹性参数见表1。的粘弹性参数。由计算结果可以看出，在考虑动荷表135℃沥青混合料粘弹性参数载作用时，沥青混

8、合料的粘性效应不如静态时的粘性效应显著，这一点与路面结构的实际受力情况更加吻合。本文研究所获得的结果均出自室内试验，其数值在路面结构设计中的应用有待于进一步研究。参考文献⋯1赵延