西堠门大桥主索鞍座设计

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1、万方数据公路2009年1月第1期HIGHWAYJan．2009No．1文章编号：0451--0712(2009)01一0080—06中图分类号：U443．38文献标识码：B西堠门大桥主索鞍座设计常志军，张克(中交公路规划设计院有限公司北京市100010)摘要：根据以往国内大型悬索桥的设计经验，对西堠门大桥主索鞍座的设计进行了探讨；并通过传统公式计算和有限元分析，对主索鞍座受力进行了分析。关键词：西堠门大桥；主索鞍；有限元分析主索鞍是悬索桥用于支撑主缆的永久性结构件。主索鞍安装于索塔顶部，承受主缆的竖向压力，并将主

2、缆的竖向压力均匀地传递到索塔，使主缆在塔顶处平缓弯曲过渡，减小主缆通过塔顶的弯折应力，同时可以方便地实现悬索桥施工过程中的预偏问题。西堠门大桥为主跨1650m的两跨连续钢箱梁悬索桥，其主索鞍顺桥向长度为8m，全桥总重量686t，半鞍体吊装重量超过60t，肋板最大厚度120mm，是国内目前承载力最大的主索鞍。1主索鞍的分类1．1按传力方式分类按主索鞍的传力方式可分为两类：斜肋板直接传力式和纵横肋间接传力式。斜肋板直接传力式，主索鞍主要适用于柔性塔，如钢塔。钢塔一般为箱形薄壁钢构件组合而成，主索鞍的纵肋与底板倾斜一个

3、角度布置，主缆的压力通过鞍头、斜纵肋直接传递到钢塔的塔壁上，见图1所示。近年来，日本修建的大部分悬索桥都采用钢塔，因此所采用的主鞍基本上都是斜肋板直接传力式。圈1斜肋板直接传力式主索鞍纵横肋间接传力式主索鞍更适合于刚性塔，如混凝土塔。鞍头下的纵横肋与底板垂直(或稍有倾斜)布置，主缆的压力通过纵横肋、底板传递到塔顶上，见图2、图3所示。我国目前已建成的悬索桥，收稿日期：2008—12—15pasteintotheinnerofsuspender’steelstrandsandsubsequentlycoatinga

4、vulcanizedpolysulfiderubbersealantandsurroundingafewlayersofcoatedglasscloth，theanchorrootoftheslingstrandsiswellpro—tectedagainstinvasionofmoistureandrainingwatertoensureits10ngservicelife．Bothsimulationexperi-mentandsitetestsshowthattheprocessiSquitereliabl

5、eandpracticable．Keywords：suspensionbridge；suspender；anchoringhead；sealing；corrosion—proof万方数据2009年第1期常志军张克：西堠门大桥主索鞍座设计一81一均采用混凝土塔，因此主索鞍的形式都采用纵横肋直接传力式。塔中心线：—————、!一边跨鞍头主缆(＼，＼，承缆槽图2全铸式主索鞍中跨——限位拉杆图3铸焊式主索鞍l-2按制作方式分类按主索鞍的不同制作方式可分为4种：全铸式、全焊式、铸焊式、组合式。全铸式主索鞍是将鞍头、鞍体及底

6、板作为一整体铸造出来的铸件，经过热处理、机械加工制作完成，见图2所示。全铸式主索鞍工艺比较单一，制造周期也相对较短。但由于铸造工艺的要求，当鞍座的尺寸、重量较大时，会给后序的机械加工造成困难。厦门海沧大桥、西陵长江大桥都是采用全铸式主索鞍。全焊式主索鞍的制作材料均为厚钢板，无论是鞍头、鞍身和底板，均由厚钢板焊接而成。鞍座的重量相对较小，用钢量小。但鞍槽部分的结构大多为半径很大的阶梯圆弧，各部分所需厚度相差较大，焊接工艺复杂，只有少数桥梁采用了这种制作方式，如土耳其的博斯布鲁斯Ⅱ桥、英国的塞文桥等。在使用中，塞文桥

7、又由于主索鞍刚度不足，进行过加固处理。铸焊式主索鞍吸取了全铸式和全焊式这两种制人!丝堑作方式的优点：鞍头部分形状复杂，采用铸钢铸造成形；鞍体、底板等结构比较简单的构造采用钢板焊接成型；较好地利用了两种制造方法的优势，解决了简化制造工艺与材料的合理利用之间的矛盾，见图3所示。主索鞍鞍头一般采用ZG275--485H焊接铸钢铸造成型，鞍体、底板一般为厚钢板焊接而成。国内及日本大型悬索桥均采用这种构造形式。组合式是近年来出现的一种主索鞍结构型式，主索鞍由多组厚钢板通过高强拉杆连接而成。钢板厚度与索股宽度相等，隔板位于两

8、厚钢板之间，横肋与底板及鞍槽壁相焊接，组合后加工槽道，见图4所示。这种型式结构简单、制造方便，避免了周期较长的铸造工序，减少了焊接施工。组合式主索鞍目前只应用于一些小跨径的桥梁。澜沧江桥采用的就是这种结构型式。1．3按组成方式分类按照鞍体的结构组成方式可以分为两种：整体式和分体式。由于主索鞍需安装在塔顶，鞍体的整体重量受万方数据一82一公路2009年第1期图4钢板组合式主