泰州大桥钢中塔塔底锚固方式研究

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1、◎泰州大桥钢中塔塔底锚固方式研究韩大章(江苏省交通规划设计院股份有限公司，南京210005)摘要：介绍了国内首座三塔悬索桥人字形钢中塔的塔底锚固受力特点，对铰接与固接两种锚固方式进行了分析，对克服塔底水平分力的两种方案进行了深入研究，针对该桥中塔的具体特点，提出了对塔底N、Q、M区分重点、分别予以解决的设计思路和具有特色的锚固方案，为大型钢一混结构锚固方式提供了有益的经验。关键词：悬索桥；桥塔；钢一混连接；锚固1概述个主桥仅中塔在水中，两个边塔布置在边滩上。泰州长江公路大桥是国内外首座主跨超千米

2、的三根据总体分析，三塔悬索桥的中塔，在顺桥向的结塔悬索桥，工程位于江苏省境内长江中段，北接泰州构刚度，应是既有恰当的可挠曲性，又有足够的抗弯刚市，南联镇江市和常州市，该处江面宽约2i00m，主桥度。本桥中塔采用了纵向“人”字形塔形，全塔采用弹性三塔悬索桥分跨为(390+1O8O+1080+390)m，整和均匀性好的钢材作为中塔材料。图1为钢中塔示意。盟亘才料编号D20俩Dl8D170占D16Dl5D14D13D12D11Dl0D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0图1钢中塔示意收稿日期：201

3、i-1i-14No42011上冯么姥31◎由于桥位处于长江下游，设计水位变化不大，300义。为实现塔柱与承台的铰接连接，最直接的思路是年一遇设计洪水位为6．68m，而设计最高通航水位在塔柱根部设置大型钢支座，但面临支座选型和支座5．92m。因此，结合防船撞要求，将承台顶面置于最更换的困难(支座吨位很大)，并且难以更换，经比较后高洪水位以上，塔柱钢混连接位置，可直接置于承台顶没有采用。面，即使在最高洪水位时，钢结构的塔柱底部，亦不会钢塔柱与承台基础固结连接，则塔底须同时承被水淹没。受轴力、剪力和弯

4、矩，受力相对较复杂。塔柱与承台固结方式，又可分为塔柱埋入承台和塔柱在承台表2塔底受力特点及两类锚固方式}匕较面通过预应力螺杆锚固两种。对于前者，需在埋人2．1塔底受力特点承台的塔壁钢板上开孔，内穿粗钢筋，形成剪力键，本桥人字形钢结构中塔，上端为独柱、下段叉开，以抗剪的方式将塔柱压力逐渐传递给承台。此法曾塔顶主缆传来的纵向水平力对中塔下部的力矩，主要在南京三桥索塔(上塔柱为钢结构、下塔柱为混凝土由两塔柱轴向力与张开距离予以平衡，下塔柱的截面结构)的钢一混连接中采用过。但由于本桥中塔基弯矩得以减小。

5、对于中塔，以图2所示的一个主跨满础采用沉井，利用沉井顶板作为中塔基础的承台，承布汽车荷载、一个主跨空载及最不利风荷载为最不利台厚度只有6m，以剪力逐渐传力的方式，传力区间工况。该工况时，塔柱根部截面内力特点为：①截面纵偏小，且该剪力对于承台来说是一个劈裂力，对承台向剪力值大；②非加载侧有拉应力出现，呈现大偏心受受力不利。塔柱与承台通过预应力螺杆锚固的方压特征。另外，在全桥满载工况下，中塔受到最大的轴式，是在钢塔底与混凝土承台表面，通过设置厚钢板向压力。由于下塔柱纵向叉开，塔底轴力产生水平分的方式

6、将压力直接传给承台，用螺杆的预压力来克力，最大水平力为50000kN／塔柱。服弯矩引起的拉力，具有传力直接、锚固可靠的优点。因此，在选择塔底钢一混凝土锚固方式时，采用了塔底固结、预应力螺杆锚固的方案。表1为两种锚固方式的综合比较。表1两类锚固方式比较图2最不利加载工况固结铰接塔柱埋入法预应力螺杆锚固法2．2两类钢一混凝土锚固方式比较优连接构件受力塔柱埋入承台，构造承压板与承台顶面传递压塔柱是竖向耸立的结构，与混凝土承台基础的连简单、承台受力简单力，螺栓锚固承担弯矩引点明确起的拉力接，通常有铰接与

7、固结两种方式。常规的两塔悬索桥，锚固可靠的索塔，主要是以受压为主的小偏心受压构件。因此，需设置大型钢通过剪力件及砼受剪须设置较多的高强锚固螺在19世纪，国外曾有将小跨度悬索桥的索塔下端做成缺支座，加工制造逐渐将压力通过剪力杆或预应力钢束与承台铰接的形式。点困难，支座不可传给混凝土承台，传力更换不直接，易造成砼内部本三塔悬索桥中塔塔顶受主缆的纵向约束较弱，受拉，承台受力不利在如图2所示的不利加载工况时，中塔承受较大的弯矩，但由于在桥面以下中塔柱分叉，将弯矩转换为叉开3塔底水平分力的传递的两塔柱的轴

8、向力，使得塔底的弯矩较小，故有条件在3．1钢系杆方案与摩擦力方案塔底将钢塔柱通过设置类似大型钢支座的方式，与承由于钢中塔下塔柱采用1：4的斜率纵向分叉，将台混凝土通过铰接方式连接。进一步的计算表明，塔中塔弯矩通过分开的塔柱以轴力的方式予以平衡，但柱根部铰接或固结对包括主梁挠度、主缆与中主鞍座同时带来了倾斜的塔柱轴力在承台顶面产生水平分力间抗滑移稳定等三塔悬索桥总体技术指标影响甚微，的问题。如前所述，最大水平力为50000kN／塔柱，如对下塔柱受力有一定影响。如果能够实现塔柱与承台何安全可靠地克服