单斜塔混合梁斜拉桥计算分析与试验.pdf

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1、第25卷第4期华中科技大学学报(城市科学版)VOI．25No．42008年12月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Dec．2oo8单斜塔混合梁斜拉桥计算分析与试验施洲，蒲黔辉，高玉峰(西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)摘要：为了解桥跨结构的实际承载能力，研究其在使用荷载下的静、动力性能，针对一(112+48)m单斜塔双索面混合主梁斜拉桥进行结构受力分析，并进行成桥的静载与动载试验。采用专用程序建立全桥的有限元模型，分析设计荷载下的桥跨结构的荷载效应及其分布。根据桥跨结构的受力特性，针对

2、主跨钢箱梁及边跨混凝土梁以及塔的最不利弯矩截面进行静载试验，测试对应梁体、塔的应力以及梁体、塔顶的位移，并进行斜拉索的索力测试。静载试验结果表明，桥跨结构实际受力状况与计算模式相符较好：静载下主跨钢箱梁，边跨混凝土梁及塔的实测应力相对较低；静载下几何位移基本小于计算值，说明实际桥跨结构具有良好的结构强度与刚度。同时采用脉动法进行自振特性测试，并进行行车、跳车激振试验，动力试验表明桥跨结构动力特性良好。关键词：单塔斜拉桥；组合梁；结构分析；荷载试验中图分类号：U448．27文献标识码：A文章编号：1672．7037(2008)

3、04．0180—05现代的桥梁已不纯粹以满足功能为目的，桥单斜塔双索面混合主梁斜拉桥，如图1所示。优梁巨大的跨度、强烈的形体表现力、超凡的尺度美的景观是该桥的特色。桥跨布置为112+48=160均对城市或大地景观产生影响【lJ。在公园、景区m。主跨采用正交异性板扁平钢箱梁。等高梁段等，桥梁不仅仅是跨越障碍的建筑物，更是“景高1．6m，宽22．5m，变高梁段从1．6m变高至观桥”，其美学要求已提升至新的层次。当然，桥2．4m。边跨为预应力混凝土变截面主梁，与索塔梁美学与桥梁技术不可分割，它谋求工程方面和固结。边跨主梁梁高由4。

4、0rll变化至2．5m，实心精神方面的统一，它的基本观点是：充分满足工段和标准梁段顶面梁宽为21．0m，变厚度段顶面程规范，而外观形貌尽量完美并与环境协调】。梁宽由27．092m变化至21．0m。索塔采用倾斜倒桥梁美，应当理解为技术美，是技术与美的统一，Y型索塔，总高度为66．0m。全桥共l2对斜拉索，它产生于桥梁设计过程之中。桥梁的技术美包括主跨拉索最长119．0m，边跨拉索最长67．6m，“形式美”、“功能美”以及“与环境因素协调美”斜拉索采用1670MPa平行钢丝成品斜拉索。桥三个要素引。面宽度为2m(人行道)+4．5

5、111(电瓶车道)+斜拉桥以其挺拔的桥塔、线形感强的斜拉索4．5m×2(双向行车道)+2m(人行道)。桥梁荷与主梁勾勒出优美的景观。因此斜拉桥也是景观载等级为：人群荷载、城一B荷载。桥梁优选桥型之一。景观斜拉桥通常采用不同的结构布置形式，如单斜塔，以及特定的斜拉索布置等结构形式。不同于常规的复杂桥梁结构形式，增大了结构受力、传力的复杂性，即增强了桥梁的工程技术难度。因此，为保证桥梁的安全使用，加强桥梁结构分析计算，并进行实桥的试验验证非常必要J。图l枢星桥立面及有限元单元划分1工程简介2单塔斜拉桥有限元模型与分析厦门市园博园

6、内ll号桥——枢星桥为一座根据桥梁结构特征，采用专用平面程序建立收稿日期：2008—06—05作者简介：施洲(1979．)，男，江苏滨海人，讲师，博士，研究方向为桥梁结构动力学、结构性能检测评定，第4期施洲等：单斜塔混合梁斜拉桥计算分析与试验·181·枢星桥平面有限元模型，见图1，模型中扁平钢验荷载设计，荷载试验见表1。设计的试验加载箱梁采用EA、E1等效的方法来模拟，斜拉索考各工况下荷载效率系数介于0．83～1．09之间，满虑重力刚度的影响，在计算分析过程中，考虑施足试验方法建议的0．8O～1．10的要求。工阶段的影响。计

7、算得汽车活载的最大、最小弯表1荷载试验加载效率系数表矩包络图见图2、图3。从活载弯矩包络图可见，主跨梁最大正弯矩位于主梁L／3处，主跨最大负弯矩位于塔梁固接处附近。塔柱最大正弯矩在塔的根部。边跨最大正弯矩位于边跨梁2L／3处。根据活载效应结果并结合恒载效应，选取最不利截面作为试验截面，相应截面编号A～D的弯矩影响线见图4。应力测试采用在钢箱梁上粘贴120Q箔式应变片、在混凝土梁及塔上粘贴120Q丝式应变片进行测试，温度补偿采用单独的钢块或混凝土试块上粘贴应变片实现，每一测试截面设置1个补偿点，钢箱梁测点见图5；挠度测试采用百

8、分表图2城一B荷载下最大弯矩包络图实现，测点布置在两跨L／4、L／2及3L／4位置。塔顶偏位测试采用在塔两侧安置棱镜，用全站仪进行塔顶偏位测试。图3城一B荷载下最小弯矩包络图图5钢箱梁应力测点布置(图中三角形)3．2动力试验内容与方法采用脉动法进行桥梁结构的自振特性测试，在桥梁主跨八分点及