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1、第22卷第3期32中外公路2002年6月文章编号:1671-2579(2002)03-0032-05多塔斜拉桥关键技术研究胡建华,廖建宏执笔(湖南省交通规划勘察设计院,湖南长沙410011)摘要:简要介绍了岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥新技术研究的主要内容和成果,包括多塔斜拉桥基本性能、施工工艺及C60高性能混凝土技术、强迫振动法测颤振导数、斜拉索风雨振的控制、预应力混凝土空心索塔试验等研究课题。关键词:斜拉桥;模型试验;振动;高性能混凝土;施工工艺岳阳洞庭湖大桥位于洞庭湖出口,水利与通航要求甚高,采用三塔四跨的大跨度斜拉桥既满足功能需1多塔斜拉桥基本性能研究要,又与历史名楼岳阳楼等城
2、市景观相映生辉,是非常成功的方案。该桥结构形式新颖,技术复杂,规模宏1.1合理桥型布置方案大,以大桥为工程背景,湖南省交通厅于1997年组织岳阳洞庭湖大桥主桥为130+2@310+130m三成立了岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥新技术研究课题塔双索面漂浮体系斜拉桥(图1)。采用这种结构形组,课题组经过大量的理论分析、试验研究及相关测式,首要问题是必须找到提高结构整体刚度的技术措试,形成了多塔斜拉桥设计施工成套技术。课题成果施和方法。为满足桥梁美观及通航泄洪的特殊要求,通过在洞庭湖大桥的实际应用,解决了多塔斜拉桥一该桥摒弃了采用空间刚性塔、塔顶对拉索、斜索交叉布系列的技术难题,使用先进的设
3、计施工手段降低了成置或边跨加辅助墩等传统的措施来提高结构整体刚本,确保了大桥的施工安全和整体质量。度,而是研究采用了一套经济有效的技术措施。图1岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥计算网格图(单位:m)为了得到最优的设计方案,课题组经过详细的计2)加大背索截面面积,背索采用313<7mm镀锌算分析,并综合考虑景观因素,最终选定了8个方案类钢丝;型进行比较研究。从分析结果得出结论:减小背索索3)在中跨跨中及边跨梁端加2000kN压重;距、增加背索面积、合理配重等措施对改善结构的变形4)适当增加中塔和主梁的刚度。性能有良好的效果,而单纯靠增加主梁刚度及索塔刚由于采取了以上措施,虽然斜索用钢量及混
4、凝土度,虽然也能降低塔梁的挠度值,但效果并不理想,且数量略有增加,但总的造价增加较少,而结构的整体刚经济性差。因此,方案最终采用以下措施来提高结构度相应提高了30%左右,取得了满意的效果。整体刚度:1.2合理设计状态的确定1)背索索距由标准距8.0m改成6.0m;1.2.1确定合理成桥状态的最优化方法X收稿日期:2002-02-15作者简介:胡建华,男,硕士,高级工程师.X3期多塔斜拉桥关键技术研究33该方法分两步来确定合理成桥状态:先确定主梁加力数量以及恒载弯矩的合理域。合理预加力数量可的合理受力状态,然后再根据合理成桥状态的要求确作为预应力布置的依据。实际布置的预加力通常比合
5、定全桥的合理受力状态。主梁的成桥恒载弯矩的确定理预加力数量多,根据实际预加力数量确定主梁恒载是确定成桥状态的关键。课题组提出用/应力平衡法0弯矩可行域,该可行域即可作为斜拉桥合理成桥状态来确定主梁的成桥恒载弯矩,其基本思路是:根据主梁确定时的主梁恒载弯矩控制范围(图2)。各截面上下缘的拉压应力控制条件来确定其合理的预1.2.2确定合理施工状态的正装迭代法1/2全桥主梁位置/m图2主梁成桥恒载弯矩图本方法基本思路为:先假定一个张拉索力,按正3)试验验证了计算分析所得到的主梁和塔的控装计算得到一个成桥状态,将该成桥状态与事先定好制截面应力的正确性。应力实测值与计算值相差一般的合理成桥
6、状态进行比较,按最小二乘法原理使两个在0.5MPa左右,相当于实桥上0.25MPa。成桥状态相差最小,以此来修正张拉索力,再进行新的4)试验验证了计算分析所得的主梁纵向漂移值。一轮正装计算,直至收敛为止。该方法只需作正装计实测值偏小0.22mm,对应实桥上为6.6mm。算,且将不闭合原因造成的影响通过最小二乘法原理5)在主塔处对主梁的横向限位装置在偏载下有减小到最低限度。明显的作用,会显著减小主梁的横向位移。1.3全桥模型试验6)主梁翼板中的正应力基本均匀,有些截面稍显为了研究多塔斜拉桥的基本性能,同时验证静、动正剪力滞,用平面杆系计算结果乘以1.06的系数就力理论分析结果的正
7、确性,课题组进行了三塔斜拉桥得到翼板中最不利压应力值。全桥模型试验。整个试验模型由主梁、桥塔、斜拉索、7)本桥的基本振动周期为7.3s,属于长周期。水平和垂直加载系统及静力和动力测试系统等组成。第一振型为纵向飘移振型,符合飘浮体系斜拉桥的特模型缩尺比为1B30,全长29.333m。征,这对减小结构的地震反应是有利的,但将产生较大课题组在模型设计制作过程中,采用刚度相似法的结构位移。解决了多塔混凝土斜拉桥铝合金模型的设计问题,采8)理论分析得到实际模型桥的一阶扭转频率为用大节段整体
