无索区布置对独塔斜拉桥静力特性影响分析.pdf

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1、桥梁工程无索区布置对独塔斜拉桥静力特性影响分析宋得亚，贺小卫，袁浩允，杨坤（长安大学，陕西西安710064）摘要：独塔斜拉桥的静力特性主要包括主梁内力、主梁挠度及塔顶偏位等，通过改变塔梁固结处及主跨边支座附近的无索区长度，分析其对桥梁静力特性的影响。分析结果表明，在塔梁固结处设置无索区能减小主梁正弯矩、主梁下挠及塔顶偏位，但会增大主梁负弯矩；在主跨边支座附近设置适当的无索区能够显著提高独塔斜拉桥的受力性能。关键词：独塔斜拉桥；无索区；静力特性中图分类号：U448.27文献标志码：B文章编号：1009-7767（2015）05-0052-03InfluenceAnalysisofCable-f

2、reeAreaLayoutonStaticCharacteristicofSingleTowerStayed-cableBridgeSongDeya，HeXiaowei，YuanHaoyun，YangKun独塔斜拉桥在我国的桥梁建设中经常被采用，其[1-2]中又以带锚固孔的非对称斜拉桥居多。独塔斜拉桥一般采用塔梁固结的结构形式，使近塔处梁段上的荷载能够直接传递到主塔上，对这种梁段一般要设置1段无索区，而主梁端部由于边支座的刚性支承作用，通常也要设置1段无索区。主梁的无索区是主梁拉索支承与墩支承之间的一段过渡。不同的无索区长度设置对[3]结构会产生不同的影响。笔者以某座正在建设的斜拉图1桥梁总

3、体布置图（cm）桥为例，探讨无索区长度的改变对结构静力特性的影响，该结果可为类似桥梁设计提供依据，为独塔斜拉2无索区长度影响分析桥的优化设计提供参考。为了分析无索区长度对结构静力特性产生的影1结构模型响，选择主梁无索区长度（l）与主跨跨径（L）之比作为1.1桥梁概况参数变量，计算独塔斜拉桥在公路一级荷载作用下的某在建斜拉桥为塔梁固结的3跨1联独塔斜拉主梁最大正弯矩、主梁最大负弯矩、主梁最大挠度以桥，跨径组成为40.5m+76.5m+144.5m，主梁采用∏形及主塔最大偏位随无索区长度相对值（l/L）增长的变化截面，桥塔形式为菱形，全桥共设34对空间索，边跨情况，以反映其对独塔斜拉桥结构特性的

4、影响。设置1个辅助墩。桥梁总体布置如图1所示。2.1近塔处无索区长度影响分析1.2模型建立图2～5为近塔处无索区长度相对值（l/L）在0.05～该桥结构模型采用空间有限元软件MidasCivil0.20范围内变化时，主梁最大挠度、主塔最大偏位、主建立，全桥共分为762个单元，246个施工阶段。主梁及梁最大正弯矩以及主梁最大负弯矩的变化情况。主塔均采用梁单元模拟，斜拉索采用桁架单元模拟，斜由图2～5可知，随着无索区长度的增加，在公路拉索的非线性采用等效弹性模量折减，支座采用弹性一级荷载作用下的主梁最大挠度、主塔最大偏位以及连接模拟；施工阶段按实际施工过程模拟。主梁最大正弯矩都按近似线性规律减小

5、，而主梁最大桥梁工程负弯矩按近似线性规律增大。虽然随着近塔处无索区长度的增加，主梁负弯矩会逐渐增大，对结构受力不利，但主梁最大负弯矩出现在塔梁固结处，这部分梁端可以通过适当增加其截面尺寸来提高抵抗能力。由于接近桥塔，这部分增加的自重对桥梁的整体受力性能影响较小，因此近塔处设置适当的无索区，能够起到优化结构整体受力性能的作用。2.2主梁端部无索区长度影响分析图6～9为梁端处无索区长度相对值（l/L）在0.00～图2主梁最大挠度0.40范围内变化时，主梁最大挠度、主塔最大偏位、主梁最大正弯矩以及主梁最大负弯矩的变化情况。由图6～9可知，随着无索区长度的增加，公路一级荷载作用下的主梁最大挠度、主塔

6、最大偏位以及主梁最大正弯矩呈非单调变化，其中主梁最大挠度和主梁最大正弯矩先减小后增大，主塔最大偏位先增大后减小。主梁最大挠度在l/L=0.26时达到最小值，主梁的最大正弯矩最小值发生在l/L=0.16附近，主塔最大偏位在l/L=0.22时达到最大值。主梁最大负弯矩随无索区长度的增加呈逐渐下降趋势，但在l/L＞0.34以后，其值趋于稳定。图3主塔最大偏位图6主梁最大挠度图4主梁最大正弯矩图5主梁最大负弯矩图7主塔最大偏位桥梁工程在梁端处设置长度为0.18L～0.25L的无索区，对主梁最大正弯矩、主梁最大负弯矩以及主梁最大挠度这些主要受力性能参数都是有利的，虽然这样的无索区设置会对主塔偏位产生一

7、些不利影响，但主塔偏位的少量增大对桥梁的使用性能影响不大。3结语1）近塔处无索区的设置对独塔斜拉桥受力性能有利有弊，在该类桥梁设计中，应根据具体情况，趋利避害，设置适当的无索区长度，能够提高结构的受力性能。2）梁端处设置长度为0.18L～0.25L的无索区能图8主梁最大正弯矩够有效改善独塔斜拉桥的受力性能，提高结构的合理性。参考文献：[1]陈明宪.斜拉桥建造技术[M].北京：人民交通出版社，2004：44-5