17-连续多跨矮塔斜拉桥力学性能分析

《17-连续多跨矮塔斜拉桥力学性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2012年1月郑州大学学报(工学版)Jan．2012第33卷第1期JournalofZhengzhouUniversity(EngineeringScience)Vol.33No.1文章编号:1671－6833(2012)01－0032－04连续多跨矮塔斜拉桥力学性能分析121王艳，谷定宇，陈淮(1．郑州大学土木工程学院，河南郑州450001;2．河南徐辉建筑工程设计有限公司，河南郑州450008)摘要:以开封黄河二桥主桥为研究对象，采用有限元程序Midas/civil对该桥进行了力学性能分析．计算结果表明

2、:由于该桥塔高与跨径之比较大，斜拉索承担较多的竖向荷载，能有效降低主梁支点截面的高度和内力;主梁的内力与变形表现为多跨连续梁的受力特点，主梁基本全截面受压，轴力分布较为均匀，在桥塔根部支点处出现较大正弯矩，跨中出现负弯矩;主梁刚度较大，整体变形以向上为主，变形量较小;主塔只起到拉索转向块的作用，纵向受力较小，故各塔顶纵桥向位移较小，在中等跨径范围内，可采用多跨矮塔斜拉桥方案解决普通多跨斜拉桥的刚度问题;每根塔柱两侧拉索的拉力由内向外依次小幅增大，总体分布均匀，边跨索索力最大，活载作用引起的拉索应力增幅较小;

3、桥梁结构在非对称活载作用下的受力更为不利;各构件控制截面应力及变形均在桥梁设计规范规定范围内，且具有足够的安全储备，桥梁结构受力合理．关键词:多跨矮塔斜拉桥;有限元法;力学性能中图分类号:U448．27文献标志码:Adoi:10．3969．/j．issn．1671－6833．2012．01．008主塔高度与跨径之比高达1/5，主塔高度相对较0引言高;该桥共7塔8跨，孔跨数较多，且各塔无边锚矮塔斜拉桥具有塔矮、梁刚、索集中布置等特索固定．为了解该多跨矮塔斜拉桥在力学性能上点，使得其结构刚度大、结构受力合理．由

4、于矮塔的受力特点，采用有限元程序Midas/civil建立开斜拉桥桥型美观，跨径布置灵活，施工方便等优封黄河二桥的空间有限元计算模型，对该桥进行点，在跨径100～300m范围内具有较强的竞争力学性能分析，探讨该类桥梁主要构件的受力与［1－5］力．国外建造的多跨连续矮塔斜拉桥较少，仅变形特点，为同类桥梁的设计与施工提供参考．［6］有10余座，国内更少．开封黄河二桥是一座7［7］塔8跨双索面预应力混凝土多跨矮塔斜拉桥，主桥跨径为85m+6×140m+85m，是目前国内一联孔跨总数最多、连续长度最大的矮塔斜拉桥．

5、该桥主梁采用单箱三室变高度预应力混凝土箱梁，梁高2．5～5m，三向预应力体系;主塔采用矩形混凝土截面，塔高36m，结构高度28m，布置在护栏外侧，与主梁固结，梁底支座支撑在墩上;斜图1桥梁标准跨布置图(单位:cm)拉索为竖琴式，塔上索距1m，梁上索距4m，每根Fig．1Standardspanlayoutarrangementofbridge塔柱上设11对斜拉索，塔顶通过鞍座，对称锚固于梁体上．该桥的标准跨布置如图1所示．1有限元模型建立开封黄河二桥的主塔高度与跨径之比较大，孔跨数较多是该桥在结构形式上的独

6、特之处．一运用有限元程序Midas/civil建立开封黄河二般多跨矮塔斜拉桥桥塔高度与跨径之比大致为桥主桥空间有限元计算模型，该桥由主梁、主塔、［1］1/7．4～1/14，均值为1/9．6，开封黄河二桥的斜拉索、桥墩等主要受力构件组成，根据各构件的收稿日期:2011－08－20;修订日期:2011－10－29基金项目:河南省杰出人才计划资助项目(084200510003)作者简介:王艳(1980－)，女，河南清丰人，硕士，郑州大学讲师，主要从事桥梁结构分析工作．第1期王艳，等:连续多跨矮塔斜拉桥力学性能分析

7、33受力特点，选择合适的单元进行模拟．考虑到主梁截面较宽且为闭口箱型截面，抗扭刚度较大，选用常用的“单主梁”模型，即采用一根三维变截面梁单元模拟主梁;主塔与桥墩采用等截面梁单元模拟;拉索采用只受拉桁架单元离散，拉索初张力通过对桁架单元施加初张力来模拟;主梁与拉索之间采用刚臂连接，在程序中选用弹性连接中的刚图4工况3下桥梁内力与变形图接模拟实现;塔梁固结，梁墩边界仿照连续梁桥的Fig．4Theinternalforceanddeformation支座进行处理，即在中间墩顶采用固定铰支座，在ofbridgeun

8、derloadcase3其它墩顶采用滑动铰支座．全桥有限元模型共计表13种工况下各桥塔顶部顺桥向位移896个节点，804个单元，桥梁有限元模型如图2Tab.1Thedisplacementsatthetopofpylons所示．桥梁结构材料参数根据规范确定．inlongitudinaldirectionofbridgeunder3kindsofloadcasesmm工况1#塔2#塔3#塔4#塔5#塔6#塔7#塔工