独塔混合梁斜拉桥跨径布置优化分析

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独塔斜拉桥方案设计

独塔斜拉桥方案设计

独塔斜拉桥方案设计某独塔斜拉桥为三跨双塔双索面混合梁斜拉桥,主梁采用混凝土梁与钢箱梁组合的组合结构,钢箱梁采用预应力混凝土结构。

主塔采用A形混凝土结构,斜拉索采用三角形布置。

斜拉桥由主梁、塔、索和塔下基础组成。

主梁采用单箱三室变截面箱形截面,塔柱为钻石形断面,塔柱顶部设置横隔板。

对主塔、斜拉索和塔下基础进行了详细的方案设计,并对各主要结构进行了详细计算分析。

结果表明:该桥方案设计合理、技术可行,为今后类似独塔斜拉桥设计提供参考。

工程概况某独塔斜拉桥为三跨双塔双索面混合梁斜拉桥,主跨160m,主梁采用单箱三室变截面箱形截面,混凝土主梁顶宽32.5m,底宽15.25m,截面高度2.5m;钢箱梁采用高强度Q345qE的优质钢材制作,钢梁顶、底板厚度为1.5cm和0.8cm。

主塔塔高156.30m,塔柱为钻石形断面;斜拉索采用三角形布置,斜拉索布置间距为9根/2m(见图1)。

该桥位于珠江三角洲核心地带,属亚热带季风气候区,气候温和多雨。

主桥桥位地质条件良好,处于软土地基上。

主梁位于淤泥质土层上,最大洪水位为153.59m;斜拉索为微风化岩石材料,最大拉应力为9.29MPa;主桥结构体系简单。

总体设计该桥全长579m,主跨280m,桥面宽22.4m,跨径布置为(60+80+40)m三跨双塔双索面混合梁斜拉桥。

主梁采用钢箱梁与混凝土梁组合的新型结构,钢箱梁长24m,宽13.8m,高5.65m;混凝土梁长38m,宽6.5m,高3.5m。

主塔高120~160m,塔柱为钻石形断面,塔宽25.6~27.0m,塔柱高14.8~21.0m。

索塔锚固区及辅助墩位置设置钢板桩基础。

索塔与主梁固结,主梁单根钢束全长为1.65倍索长的预应力钢绞线。

拉索每根钢束由16根直径为0.22mm、抗拉强度为1860MPa的低松弛钢绞线组成。

主梁采用单箱三室变截面箱形截面,腹板高6.5~8.0cm、宽6.5~8.5cm;底板厚2.0cm,高2.0~2.5cm;顶板厚3.0cm,高3.0~3.5cm;边腹板厚5.0cm、宽3.0~4.5cm。

独塔不对称斜拉桥合拢方案的选择与优化

独塔不对称斜拉桥合拢方案的选择与优化

独塔不对称斜拉桥合拢方案的选择与优化楚发强【摘要】根据独塔单索面复合式牵索挂篮的结构特点及主跨合拢的施工特点,对原有合拢方案进行选择与优化,采取一种较为新颖的施工方案.介绍了这种合拢方案的施工工艺流程,为同类型斜拉桥的施工及合拢提供实践经验.【期刊名称】《黑龙江交通科技》【年(卷),期】2018(041)001【总页数】2页(P90-91)【关键词】独塔;斜拉桥;复合式挂篮;合拢方案【作者】楚发强【作者单位】河南中原高速公路股份有限公司,河南郑州 450052【正文语种】中文【中图分类】U446.11 工程概况本桥的主桥长317 m,边跨设置辅助墩,跨径布置为175 m(主跨)+93 m(边跨)+49 m(边跨),桥面宽27 m,单箱三室结构,一联三跨独塔单索面不对称预应力混凝土斜拉桥,桥型布置图见图1:施工节段划分为(7 m+2 m+7 m2×2+12 m+93 m+49 m)。

其中,边跨(93 m+49 m)及主跨0#块(12 m)采用满堂支架法施工,主跨1#~22#段为标准段(7 m×22),23#段为合拢段(2 m),24#段为支架现浇段(7 m)。

其中,标准段长度为7 m,采用前支点复合式牵索挂篮施工;合拢段长度为2 m,支架现浇段长度为7 m,均采用满堂支架法施工。

全桥共分4个阶段进行主梁施工:(1)施工主梁0#段;(2)施工边跨现浇段同时施工塔柱;(3)采用牵索挂篮施工主跨标准段及主跨现浇段;(4)支架现浇法施工主跨合拢段。

2 复合式挂篮设计方案目前前支点牵索挂篮大多应用于双索面、边主梁的斜拉桥中,而本桥属于独塔单索面斜拉桥,采用前支点挂篮时,前端横向稳定性就较差,采用C型挂钩型式又没有合适的支撑点,若挂在顶板与斜腹板交汇处,则C型挂篮设计难度大,不易施工且显得笨重。

图1 桥型布置图(单位:cm)作为全线的控制性工程,工期紧任务重,经过与业主单位及设计单位沟通,主跨1#段及2#段通过增加临时顶板预应力钢束,可以提前不挂索悬浇施工。

钢—混组合梁(塔)斜拉桥设计参数优化研究

钢—混组合梁(塔)斜拉桥设计参数优化研究

钢—混组合梁(塔)斜拉桥设计参数优化研究钢—混组合梁(塔)斜拉桥设计参数优化研究近年来,钢—混组合梁(塔)斜拉桥在大跨度桥梁设计领域得到了广泛的应用。

其独特的结构形式使其具备了较好的抗弯、抗剪和抗震承载能力,同时还能满足美学和环境要求。

然而,钢—混组合梁(塔)斜拉桥的设计参数选择直接关系到桥梁的安全性、经济性和可持续性,因此,对其进行设计参数优化研究具有重要意义。

首先,设计参数优化研究需要考虑桥梁的结构形式和受力特点。

钢—混组合梁(塔)斜拉桥是由悬索和斜拉系统相互作用形成的整体结构,其受力方式可以分为桥塔、悬索和拉索三个部分。

对于钢—混组合梁(塔)斜拉桥来说,合理选择桥塔的高度、悬索的布置方式和拉索的初始预紧力等参数,可以优化桥梁的整体受力特性,提高桥梁的抗风、抗震性能。

其次,设计参数优化研究还需要考虑材料的选择和施工工艺。

对于钢—混组合梁(塔)斜拉桥来说,钢材具有较好的延性和抗腐蚀性,混凝土则具有较好的抗压性能。

因此,在设计参数优化中,需要合理选择钢材和混凝土的材料强度等参数,以达到经济、安全和环保的要求。

同时,施工工艺对于钢—混组合梁(塔)斜拉桥的性能也有着重要影响。

因此,考虑施工的可行性和效率,优化设计参数也需要考虑施工工艺的要求。

最后,设计参数优化研究还需要进行结构优化与参数优化的综合考虑。

结构优化主要是针对桥塔、悬索和拉索等部分的结构形式进行调整,以达到减少结构重量和材料用量的目的。

而参数优化则是通过对桥梁的设计参数进行调整来实现整体结构的优化。

综合考虑结构优化和参数优化,可以使钢—混组合梁(塔)斜拉桥系统达到更好的经济和安全性能。

综上所述,钢—混组合梁(塔)斜拉桥设计参数优化研究是桥梁设计领域中的重要问题。

通过合理选择桥塔、悬索和拉索等参数,考虑材料和施工工艺的要求,以及结构优化和参数优化的综合考虑,可以实现钢—混组合梁(塔)斜拉桥系统的优化设计,提高桥梁的安全性、经济性和可持续性。

独弯塔混合梁斜拉桥总体设计

独弯塔混合梁斜拉桥总体设计

Engineering Design | 工程设计 |·195·2020年第24期作者简介:潘成赟,男,硕士,工程师,研究方向为桥梁设计。

独弯塔混合梁斜拉桥总体设计潘成赟(华设设计集团股份有限公司,江苏 南京 210014)摘 要:官溪河大桥项目位于南京市高淳区西南部,受芜申航道拓宽升级改造工程影响,现状老桥不能满足Ⅲ级航道通航要求,拟在北岭路西延处新建桥梁跨越官溪河,项目建成后将成为官溪河南岸居民进入高淳中心城区的重要通道。

官溪河大桥主桥采用独弯塔混合梁斜拉桥,跨径布置为(125+34.2+30.8)m,墩塔梁固结体系,主梁采用钢—混凝土混合梁,主塔采用带斜塔柱的H 形弯塔,造型优美。

文章重点介绍了官溪河大桥的结构体系、构造设计及结构计算情况。

关键词:弯塔斜拉桥;混合梁;结构设计中图分类号:U448.27 文献标志码:A 文章编号:2096-2789(2020)24-0195-031 工程概况新建官溪河大桥主桥采用(125+34.2+30.8)m 独弯塔混合梁斜拉桥,桥梁结构新颖、造型恢弘,与周围景观高度融合。

两侧引桥采用标准跨径为35m 的现浇预应力混凝土连续箱梁,桥梁总长995m 。

2 主要技术标准(1)道路等级:城市主干路;(2)设计速度:40km/h ;(3)主桥宽度:2×[3m (人行道)+3.5m (非机动车道)+2.6m (拉索区)+16m (机动车道)÷ 2]=34.2m ;(4)设计荷载:汽车荷载为城-A 级,人群荷载为2.4kN/m 2;(5)通航要求:规划Ⅲ级航道,通航净空满足70m ×7m ,设计最高通航水位11.26m ;(6)设计风速:V 10=27.1m/s ;(7)抗震设防标准:地震动峰值加速度值0.05g (设防烈度7度),主桥按甲类要求抗震设防。

3 主桥结构设计3.1 总体布置主桥采用(125+34.2+30.8)m 独弯塔混合梁斜拉桥,主塔处采用塔梁墩固结体系,其余墩顶设竖向支座。

斜拉桥结构设计与施工优化

斜拉桥结构设计与施工优化

斜拉桥结构设计与施工优化斜拉桥是一种独特的桥梁结构,它采用斜拉索来支撑桥面,具有轻巧、美观、高强度等特点。

斜拉桥的结构设计与施工优化是确保斜拉桥安全可靠运行的关键。

首先,斜拉桥的结构设计需要考虑多个因素。

设计师需要考虑桥梁跨度、斜拉索的布置、主桥塔台的高度和位置、桥面的横纵坡等因素。

在设计中,需要合理选择材料和断面形状,以满足桥梁的承载能力和抗风能力要求。

此外,设计师还需要考虑桥梁的自振频率,避免与风的频率相吻合,引起共振现象。

在斜拉桥的结构设计中,斜拉索的布置是非常重要的。

斜拉索的数量、位置和倾斜角度都会影响桥梁的受力性能。

设计师需要根据桥梁的跨度和形状,合理布置斜拉索,使其能够均匀分担桥梁的荷载。

此外,斜拉索的张拉力需要经过精确计算,使其能够承受桥梁的荷载,并保证桥梁的稳定性。

在斜拉桥的施工优化中,需要考虑多个方面。

首先,施工过程中需要确保斜拉索的张拉力均匀,避免因张拉力不均匀而引起的桥梁变形或破坏。

施工人员需要掌握合适的张拉力控制技术,确保斜拉索的张拉力符合设计要求。

其次,施工过程中需要注意桥面的施工质量,确保桥面的平整度和防滑性能。

最后,施工过程中需要严格控制质量,确保各个构件的准确度和连接的可靠性。

斜拉桥的结构设计与施工优化还需要考虑桥梁的维护和管理。

斜拉桥通常由许多复杂的构件组成,需要定期检查和保养,以确保桥梁的安全运行。

维护人员需要检查斜拉索的张拉力、桥面的平整度、主桥塔台的稳定性等,及时发现并处理潜在的问题。

此外,维护人员还需要制定合理的维护计划,对桥梁进行定期保养,延长其使用寿命。

综上所述,斜拉桥的结构设计与施工优化是确保斜拉桥安全可靠运行的关键。

设计师需要考虑桥梁的结构布局、斜拉索的布置和张拉力的控制等因素,以确保桥梁能够承载荷载和抵抗风力。

施工人员需要掌握合适的施工技术,确保斜拉索的张拉力均匀和桥面的施工质量。

维护人员需要定期检查和保养斜拉桥,确保其安全运行。

通过科学的结构设计和施工优化,斜拉桥能够发挥其独特的优势,为人们出行提供便利和安全。

独塔单索面斜拉桥结构设计及技术创新

独塔单索面斜拉桥结构设计及技术创新
1 1 工 程 概 况 .
北 方 某 斜 拉 桥 位 于 该 市 总 体 规 划 的 中心 商 务 区 ,是 一 座 既 满 足交 通 功 能 又 具 有 独 特 景 观效 果 的桥 梁 。 桥 一跨 跨 越 桥 址 处 河 流及 河 边 道 路 , 该 桥 梁 全 长 2 1m, 径 布 置 为 ( 110 3+ 0 I。其 3 跨 5+ 2+ 0 3 ) n 中 主桥 长 11m, 独 斜 塔 单 索 面稀 索 斜 拉 桥 , 7 为 引 桥 为 2×3 0i 应 力 连 续 箱 梁 。桥 梁 是 机非 混 合 n预 桥 , 向 4车 道 , 在 主 桥 两 侧 设 有 观 光 人 行 道 双 另
沉 降 槽 的 一 半 宽 度 : 18 +50 18 ) W=2/ (7 +2 / × 2 2
t (5 一 .。 )6 79 c : a 4 。 67 / = 2 .( m) n 2
最大沉降量 : c V -1 5.6 7 =.Cm) AhL  ̄ ̄ 8 /2. 2 。 = =5 2 9 5c
预应力 混凝 土连续箱 梁 , 跨径布 置为 ( 1 10 m 主塔采 用钢混 组合式 桥塔 , 5+2 ) 。 索塔 锚 固区采用 钢锚箱结 构 。 钢箱 梁主梁 为单箱
多室结 构 , 度大 , 宽 梁高 小 , 梁锚 固区域采 用梁 式钢锚 箱连接 。该 文介 绍 了该桥 的结构设 计及关 键技 术创新 , 索 为今 后类 似工 程提供 经验 和借鉴 。
定 限度 内。 另外 , 在保证管道能够顺利施工 的情 况 下 应 尽 量 减 小 管 道 与 钻 孔 之 间 的 环 状 问 隙 体 积, 环状 间隙体积是使公路产生沉降的最大 因素 。

【] 4 乌效 鸣 , 胡郁乐 , 粮纲 , . 向钻 进与 非开 挖铺管 技术 【 】 李 等 导 M.

大跨度混凝土独塔斜拉桥施工与质量控制探析

大跨度混凝土独塔斜拉桥施工与质量控制探析

大跨度混凝土独塔斜拉桥施工与质量控制探析我国是混凝土斜拉桥建造最多的国家,如广东金马大桥,是世界级混凝土独塔斜拉桥中最大的。

可见我国大跨度混凝土斜拉桥的构建逐渐增多,但是对应问题也不少见。

由于其施工技术难度大,本文从大跨度混凝土独塔斜拉桥的结构出发,探究出现质量问题的原因,使用仿真模型建立的方法,保证建造斜拉桥的质量。

标签:斜拉桥;混凝土结构;施工方法;质量保证;控制方法新通扬运河特大桥北接江海高速,南联泰州港,设计公路等级为一级公路,路基全宽32m,设计车速为80km/h。

该桥分主桥和引桥两部分,主桥采用独塔单索面砼梁斜拉桥,孔跨布置为43m+117m+185m,全长345m。

边跨设有辅助墩。

主桥结构体系采用塔墩梁固结,在边墩、辅助墩墩顶处设纵向活动支座,单侧横向约束,在主塔处塔墩梁固结。

通常情况下,常见的斜拉桥主要有四种形式,主要是依据组成桥体的主梁、索塔以及斜拉索呈现不同的组合形式。

常见的斜拉桥种类根据使用建筑材料不同分为两类:一种是钢斜拉桥,使用钢制材料构建主梁;另一种是混凝土斜拉桥,使用预应力混凝土浇筑主梁。

由于造价较低,建造便捷,混凝土斜拉桥成为我国斜拉桥发展的鼻祖。

一、简述结构特点第一,塔柱内力、梁挠度同主梁的关系受到梁与塔弯曲刚度比值的影响。

此结够将桥墩代替桥下塔柱,可以有效的降低分布于主梁中间部位的轴向拉力。

较其他体系可更好的减少塔墩与主梁之间以及塔墩本身支撑处的负弯矩,但该体系容易加大主梁承受的挠度与负弯矩。

第二,具有独特显著的几何非线性特点。

在施工过程不同进展阶段柔度变化不等,易大范围的位移。

此结构尾索倾斜小因此承受较大的轴向力,导致几何刚度大量消弱弯曲刚度。

由于独塔斜拉桥跨径较大,因此其鲜明的几何性表现为倾斜角较小、多量的长索、存在斜拉索垂度效应。

第三,具有特殊性计算方法。

一般状态下,斜拉索受自身重力影响呈悬挂形态,因此建立计算震动方程式时必须要考虑计算垂度。

背索由于特殊的位置其锚固刚度更大,可以有效的减少主梁位移的距离,减小主跨量的正弯矩及竖向挠度,进一步加大整体斜拉桥刚度。

公和双层独塔斜拉桥下部结构分析与优化

公和双层独塔斜拉桥下部结构分析与优化

分 析模型 中, 对于箱 梁顶 、 板采用 了板单 元 ; 底 对 于 塔墩 、 横梁 、 隔板 、 横 塔墩 薄壁 结构 和承 台均采 用 了块 单 元 ; 于桩则 采用 了梁 单 元.对 于桩与 对 土之 间 的相互作用 , 建模 时在梁 单元 ( )的横 向 桩 及竖 向加 弹簧 支承 来模 拟 , 即将 土视 为 具有 地基 系数 随深 度成正 比增长 的弹性 变形介 质.地基基 础设 计 计算 参数 参 照 了该 桥 的岩 土 工 程 勘察 报 告 .
维普资讯
第4 卷第3 2 期
200 年 5E 2 j
大 连 理 工 大 学 学 报
J u n o l n Un v r i fT c n lg o r M fDai i e st o e h oo y a y
V o . 2. o 3 14 N . M a 0 0 2 y2
力 状 态 得 到 了 极 大 改 善 , 且 充 分 发 挥 了群 桩 受 而 力 的特进 行 了空 间有 限 元分 析, 以考 究各个 构 件的受 力情 况及 薄壁 结构 对 于 下 部结 构 受力 的影 响.此外 , 本文 还对 桩基 结构 进 行 了 优化 , 旨在 进 一 步 节 省 材 料 , 少 工 程 量 及 减 降低工 程造价 .
公 和斜拉桥 的桥跨结 构 由梁 、 、 组成 , 塔 索 通 常 称为 上部结 构.斜 拉 桥 的下部 结构 , 则是 指桥 梁支座 或塔柱 以下 的墩 台及其基 础部 分.桥 面 的 荷载通过斜 拉索 、 墩 , 塔 将各 项 内力传递到 主墩基 础. 主墩 基础 几 乎承受 了全 桥 的荷载 , 并且对 于 大跨径 的斜 拉桥 来说 , 为高耸 结构 的主塔 , 作 在强
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独塔混合梁斜拉桥跨径布置优化分析摘要:以在建的安徽省蚌埠五河淮河上新的高速公路(徐州至明光高速公路)大桥为背景,对拟优化的跨径布置提出了五种不同的方案。

对每种方案采用空间有限元软件进行了计算分析。

研究了不同方案对结构总体受力的性能的影响,及每种方案的优缺点;比较研究了各方案中结构变形、构件应力、拉索索力的状态等。

综合现阶段现场施工状况、工程总体建设计划等因素,提出了最合理的桥跨布置方案。

关键词:独塔斜拉桥;跨径布置;优化分析;受力性能;Abstract: taking the huaihe river in anhui province under the five new bengbu highway (xuzhou to bright light the highway) bridge as the background, the span to be optimized arrangement proposes five different project. For each scheme adopts the space finite element software are calculated. The different scheme in the overall structure of the influence on the performance of the force, and the advantages and disadvantages of each method; A comparative study of each scheme structural deformation, stress, and the component cable force state, etc. Comprehensive site construction condition, at this stage of the overall construction engineering plan and other factors, put forward the most reasonable arrangement for bridge spans.Keywords: a single pylon cable-stayed bridge; Span decorate; Optimization analysis; Force performance;0引言随着交通事业的大发展,我国的桥梁建设已达到一个高峰。

各种桥梁结构形式均已有了较大的发展,尤其是斜拉桥在近年的桥梁建设中更是备受工程师青睐。

斜拉桥是一种由索、梁、塔组成的缆索承重桥梁体系。

斜拉桥由桥面系承担自重和外荷载,通过斜拉索将荷载传递至桥塔,再由桥塔传递至基础。

主梁一般处于压弯状态,拉索处于受拉状态,主塔处于受压状态。

斜拉桥为高次超静定结构,桥跨的布置对结构体系的总体受力影响极大,因此跨径的合理布置对斜拉桥的设计十分重要。

一般斜拉桥的桥塔由于受到索塔锚固区的影响其结构尺寸较大,对于跨径较小的斜拉桥桥塔往往是结构美学设计的控制要点。

对于跨径不大的斜拉桥,桥塔一般较矮,当低矮的桥塔截面过大时便显得十分笨拙,缺乏美感。

本文的背景桥梁通过采用一种新的索塔锚固方式有效的降低了桥塔截面尺寸,使得桥塔挺拔优美,成为当地一个新地标性建筑。

因此本桥的桥塔刚度较一般斜拉桥桥塔的刚度小很大,更像是一根柱子,该体系被设计者称之为柱、索、梁组合体系斜拉桥,结构体系的受力也与常见斜拉桥略有差别。

有必要对其合理跨径展开研究。

1背景工程1.1背景工程简介本桥为徐州至明光高速公路跨越安徽省蚌埠市五河县淮河的主桥,采用柱式独塔空间双索面混合梁斜拉桥,支撑方式为塔梁固结体系,跨径布置为246+125m,分别跨越淮河主通航区域和淮河南大堤。

桥梁总体布置图如图1所示。

图1桥梁总体布置(单位:cm)拉索为扇形空间双索面,通过鞍座单向锚于上塔柱。

全桥共32对拉索,支承着中跨钢箱梁段和边跨混凝土梁段,主跨拉索纵向布置为14m,边跨拉索纵向布置为7m,拉索均锚固在箱梁外侧腹板处,锚固方式为锚拉板式锚固。

主梁采用钢混组合梁结构,边跨为预应力混凝土主梁,采用体外预应力方案;主跨采用钢箱梁方案,钢混结合段设置在主跨第一对拉索和第二队拉索之间。

边跨与中跨均采用分离式双主梁结构,两高均为 3.2m。

主桥按高速公路标准在每个方向设计有两个3.75m车道及一个3.5m路肩。

桥下净高超过10m,净宽超过现有航道规定的150m标准。

图2边跨主梁断面(单位:cm)图3主跨主梁断面(单位:cm)1.2问题的提出背景桥梁在施工图设计中选取的边中跨之比为0.508。

边跨跨越淮河大堤,过渡墩为陆上基础;中跨跨越主航道,过渡墩为深水基础。

在施工图优化设计阶段为了减小一个水中基础,降低工程造价。

现对主跨侧取消一孔引桥(一孔引桥为40m),主桥主跨侧跨径增加40m的方案进行研究。

由于在优化阶段边跨与主桥基础均已开始施工,因此本次方案优化的过程中要求尽量保持主桥以外原结构不改变。

2优化方案介绍2.1有限元模型介绍结构的计算分析采用商业有限元软件MIDAS CIVIL,利用空间杆系单元完成。

主梁和主塔采用空间梁单元模拟,拉索采用索单元模拟。

有限元模型如图4所示。

图4结构有限元模型示意图同时为了准确模拟桥梁结构的空间受力特性,在结构计算分析中,边跨混凝土主梁的预应力线形均按照其实际的竖弯数据和平弯数据进行分析。

图5边跨预应力示意图在结构计算分析的过程模拟了实际施工工序。

该桥边跨混凝土分段之间浇筑,中跨测钢梁采用悬臂拼装方案施工。

在主梁拼装完成后拆除支架,进行最后一轮调索,最后施工铺装成桥。

2.2主要计算方案本次跨径布置优化分析中主要分析了五种方案,这五种方案均为主跨侧主梁增加40m,但拉索的布置方案个不行同。

各方案的具体情况如下所示。

方案一:主跨箱梁增加40m,边跨跨径及拉索布置均不改变,对调整后的方案重新进行调整索计算,并对边跨施加压重,压重的总重为10830kN(和增加的40m钢梁的重量相近),压重的范围为边跨靠近支座的11.4m。

方案二:主跨箱梁增加40m,边跨跨径不变。

主跨侧拉索的布置进行调整。

对主跨侧尾部三对拉索的索距进行了调整,斜拉索的索距由14m调整为17.5m。

调整后的拉索布置为12×14+3×17.5m。

同时对边跨施加压重,压重方式于方案一相同。

方案三:主跨箱梁增加40m,边跨跨径不变。

主跨测拉索布置进行调整,将主跨侧的拉索索距由原来的14m调整为16.5m。

边跨斜拉索布置不改变,同时对边跨施加压重,压重方式于方案一相同。

方案四:主跨箱梁增加40m,边跨跨径不变。

主跨测拉索布置进行调整,主跨的索距由原设计调整为16m,最后两对索的间距调整为3.5m。

调整后主跨索距为15×16m,边跨索距为13×7.5+2×3.5m。

同时对边跨施加压重,压重方式于方案一相同。

方案五:主跨箱梁增加40m,边跨跨径不变。

主跨测拉索布置进行调整,主跨的索距由原设计调整为16m,最后两对索的间距调整为3.5m。

调整后主跨索距为15×16m,边跨索距为13×7.5+2×3.5m,并将尾部两对拉索采用地锚。

同时对边跨施加压重,压重方式于方案一相同。

3结构受力性能分析3.1结构位移分析由于斜拉桥在恒载作用下一般可通过设置预拱度进行消除,在《公路斜拉桥设计细则》中也没有对恒载下结构的变形没有明确规定。

因此在本次研究中主要关注在汽车荷载作用下结构的变形。

图6汽车荷载作用下模型一主梁变形图(单位:mm)在汽车荷载作用下模型一主跨主梁竖向位移如图6所示,其他各模型在汽车荷载作用下中跨主梁位移值如表1所示。

经计算可知各方案在汽车荷载作用下主梁的竖向位移均大于570mm,塔顶水平位移均大于155mm(见表2)。

这是由边跨的拉索无法较好的限制塔柱的水平位移,使得结构变形较大,通过不同拉索布置方案的调整能够对主梁的变形有一定的改善,但由于结构体系总体刚度较小,只调整拉索的布置无法有效的降低结构主梁竖向位移。

在汽车荷载作用下主梁的变形较大,不利于主梁桥面铺装的耐久性,同时对结构各构件的疲劳性能也有较大的影响。

表6汽车荷载作用下主梁中跨变形(mm)方案一方案二方案三方案四方案五578 587 641 609 579表7汽车荷载作用下主塔水平变形(mm)方案一方案二方案三方案四方案五196 198 186 171 1553.2主梁应力分析随着主跨跨径的增加,主跨侧的荷载明显增加,而边跨侧的荷载不变,因此主塔在荷载作用下会向中跨侧产生较大的水平位移,如3.1节所述。

桥塔的变为会引起边跨侧拉索索力的被动增加,使得边跨混凝土主梁出现上拱现象,在混凝土上缘产生拉应力效应。

在各方案比选中,通过调索消除边跨混凝土的拉应力,这也是本次分析中的调索原则。

中跨钢梁在跨中和边支点附近处于上缘受压,下缘受拉的压弯状态。

由于拉索对主梁提供的支撑较弱使得主梁变形较大,主梁承担荷载的比例较原方案增加很多,因此主梁应力较大。

图7荷载标准值组合下主梁下缘应力图(单位:MPa)图7不同方案钢梁应力图(单位:MPa)不同方案下主跨钢箱梁下缘拉应力和上缘应力图如图7所示。

钢梁的应力可以通过调整拉索的布置方式进行改善。

当无索区与有索区之比大于0.212时,无索区由于缺少拉索的支撑效应,应力过大,最大拉应力可达282MPa。

通过前三种方案的比较可知缩短无索区的长度可以有效的改善钢梁的受力性能。

通过后三种方案的比较可知,提高边跨刚度,限制桥塔的水平位移也可以改善钢梁的受力状态。

这是因为减小桥塔的水平位移可以改变主梁和拉索的荷载分配关系,当结构的变位越小则主梁承担的荷载就越小。

经过计算分析可知后三种方案均可满足主梁的受力要求。

3.3主塔应力分析随着跨径的增加主塔所承受的荷载也有所增大。

由于主跨单侧跨径增大,而且边跨刚度较小,使得桥塔承受的弯矩增加较大,呈压弯受力状态。

主跨侧的压应力远大于边跨侧压应力;在荷载短期效应组合下各方案的桥塔截面均可满足抗裂性要求。

通过不同方案的计算分析发现,随着拉索布置的调整和边跨尾索刚度的增加,这种弯曲效应有所减弱。

后两种方案桥塔的受力更合理。

各方案在荷载标准值组合下桥塔的最大压应力如表2所示。

表2荷载标准值组合下桥塔最大压应力(MPa)方案一方案二方案三方案四方案五18.6 17.9 17.7 14.9 14.83.4拉索索力分析各模型调索的原则是使得边跨混凝土梁的受力满足要求的条件下降低中跨钢梁的应力。

跨径的增加会增大主跨的索力,当边跨的控制张拉索力不调整时,在荷载作用下桥塔会产生很大的水平位移,使得边跨索力被动增加。

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