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时间:2017-12-06
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1、平面索牵索挂篮在空间索斜拉桥应用中弧形首优化设计 摘要:斜拉桥斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。单索面和平行双索面为平面索面,斜索面为空间索面。本文以巫奉高速A10何家坪大桥工程为背景,主要针对平面索牵索挂篮在无法满足空间索变化范围时,对弧形首进行优化设计,以满足设计和施工要求。关键词:斜拉桥、平面索、空间索、牵索挂篮、弧形首、优化设计Abstract:Decoratewithsinglecableplanecable-stayedbridgestay-cables,parallelShuangSuoMian,inclinedplane,andsoon.Singlecableplan
2、eandparallelShuangSuoMianforflatcableplane,inclinedplane,plane,forthespace.TakingA10WuFenghigh-speedHeGupingbridgeprojectasthebackground,Mainlyforflatcableguyhangingbasketinspacecannotmeetthechangeofscope,Optimizethefirstarcdesign,inordertomeettherequirementsofdesignandconstruction.Keyword:Cable-sta
3、yedbridge、Flatcable、Spacecable、Guyhangingbasket、Archead、Theoptimization6design中图分类号:S611文献标识码:A文章编号:1概述斜拉桥,又称斜张桥,是指一种由一条或多主塔与钢缆组成来支撑桥面的桥梁。是由承压的塔,受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小,降低建筑高度,减轻了结构重量,节省了材料。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。主要可分为两大类:平行连接型、放射性连接型。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱,材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双
4、索面、斜索面等,单索面和平行双索面为平面索面,斜索面为空间索面。。平面索,即斜拉索与桥轴线水平夹角的变化,是在同一竖直面内变化;与桥轴线横向垂线夹角的无变化,如已建成的忠县长江大桥。忠县长江大桥:斜拉索采用PE平行钢丝索,扇形索面空间索,即斜拉索与桥轴线及横向垂线的夹角都在变化,如已建成的青州闽江大桥。青州闽江大桥:A字型桥塔高175m。空间索面、梁上索距为13.5m。6斜拉桥主梁的施工方法通常采用牵索挂篮(前支点挂篮),斜拉索有平面和空间两大类型,故牵索挂篮也有与之适应的两大类型。本文主要针对平面索牵索挂篮在无法满足空间索变化范围时,对弧形首进行优化设计,以满足设计和施工要求。2何家坪大桥工
5、程概况巫奉高速A10标何家坪大桥位于重庆市巫山县两坪乡溪沟村,为主跨58+84+180m的独塔双索面斜拉桥。主塔为花瓶型,承台以上高151.2m,上塔柱为锚索区,塔柱横向中距13.0m,内侧净距9.0m。主梁为边主梁结构形式,梁高2.3m底宽28.0m,顶宽27.5m,顶板厚0.32m,采用牵索挂篮悬灌施工,节段长度8、6m两种规格。斜拉索采用冷铸墩头锚平行钢丝索。全桥21对斜拉索,几何构造采用空间索结构。锚索区塔柱横向尺寸较小,仅为9m,而梁部锚索区横向尺寸较宽,为28m,这就形成拉索夹角的变化,不仅在顺桥向的竖直面内变化,而且同时在横桥向的竖直平面内变化。空间结构如图示,空间斜拉索AB,纵
6、、横、水平面的夹角分别为、、γ,随着索的编号不同,索的夹角也在不断变化。3空间索结构的特点3.1设计上空间索结构的采用,对斜拉桥主梁增加了横向约束力,提高了结构的稳定性。从建筑艺术、桥梁美学角度讲,给人一种雄伟壮观、气势宏伟、凝聚力增强的感觉。6空间索结构的采用,给传统工艺施工平面索结构的牵索挂篮提出新要求。常规的平面索牵索挂篮,主梁端部设置弧形首,只要满足斜拉索在顺桥向竖直面内变化就可以了,弧形首与主梁的连接可比较简单,而对的空间索结构,由于拉索位置在三维空间移动,故需要在挂篮纵梁内设置一特殊的转动锚座以满足这一要求。4转动锚座弧形首的工作原理何家坪大桥顺桥向竖直面、平面投影的角度变化如下图
7、示,其中Z21索的竖向夹角29.2020度,平面夹角2.18度,Z1索的竖向夹角76.7444度,平面夹角29.556度。其余索角度在上述角度范围内依次连续变化。为满足上述要求,要求转动弧首可以横向转动,转轴为锚索在梁部锚点在水平面的竖向投影线,以满足横桥向角度的变化。同时,转动弧首为一圆弧面,张拉机构可以绕圆心沿圆弧面移动,满足竖直面夹角的变化。5转动弧形首的缺点5.1如转动弧首,做成可以绕一轴
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