混合梁斜拉桥设计研究

合集下载

钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥设计的开题报告

钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥设计的开题报告一、选题背景钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥是一种结构新颖、造型美观的大跨度桥梁，逐渐成为现代化城市中的一道风景线。

其特点是钢筋混凝土箱形梁与钢梁相连形成桥面，通过斜拉索将桥面与桥墩连接，以达到支撑桥梁荷载的目的。

目前，国内外许多重要桥梁都采用了这种结构，例如中国的杭州湾大桥和长江二桥、美国的金门大桥和跨尼亚加拉河大桥。

本文将对钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥的设计进行研究，并针对其结构特点和材料组合等方面进行深入分析，为相关工程的设计与建设提供理论基础和技术支持。

二、研究内容1、钢-混凝土箱型结合梁与传统桥梁的比较分析。

2、钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥斜拉系统的设计。

3、箱形梁和钢梁的设计与材料选用。

4、电气控制系统的设计和施工。

三、研究方法1、文献调研：通过查阅相关文献和资料来了解钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥的发展及其优缺点。

2、数值分析：利用有限元分析软件对结构的受力及变形特性进行计算，为实验数据提供支持。

3、现场实验：在建设过程中对桥梁结构的性能进行测试，并对实验结果进行深入分析。

四、预期成果本文的研究成果将会:1、深入理解钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥的设计原理和结构特点。

2、了解该结构应用到实际工程中的情况，并对其优缺点进行评估。

3、对钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥的设计和建设提供技术支持，并为相关工程的建设提供参考。

五、研究实施计划1、第一年：对钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥的设计和结构特点进行调研和分析，初步建立有限元分析的计算模型，撰写研究报告。

2、第二年：研究箱形梁和钢梁的设计和材料选用；设计斜拉系统和电气控制系统，并完成施工计划。

3、第三年：完成钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥的建设，并进行现场实验测试，优化设计方案。

4、第四年：整理研究成果，撰写毕业论文，完成口头答辩。

六、研究难点1、钢-混凝土箱型结合梁斜拉桥的结构复杂，需要充分理解桥梁受力特点，综合考虑设计方案的合理性。

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。

塔梁固结混合梁斜拉桥超高支架整体计算分析与监测技术研究

（2）施工荷载、人群荷载按3.0kN/m2计算。
贝雷上加载荷载如下图所示，横断面以第11组贝雷为对称，在贝雷上施加梁单元荷载，共计31道贝雷。
图6贝雷上施加的总荷载（kN/m）
（3）桥面吊机自重，按设计图纸上的1600kN考虑。
（4）风荷载，按规范取值计算。
3.计算结果
考虑施工过程，按混凝土浇筑顺序模拟，对支架进行整体计算，分析施工期间的变形和受力情况。
图1长门特大桥效果图
1.2支架布置
大桥边跨侧采用混凝土箱梁，施工方法为分阶段支架现浇，钢-混结合段也采用满堂支架施工。主梁按照对称均衡的原则施工，洋门侧近塔跨支架高度从46.7m变化到58.4m，青口侧近塔跨支架从19.3m变化到57.6m，为了控制高支架在浇筑过程中倾覆的风险，自梁端开始箱梁分14个施工段，每个施工段一次浇筑完成，纵向最大现浇段长度为16.45m，最大混凝土方量控制在1100m3以下，近塔第一根索区范围内由于支架较高划分为两个施工段。施工段自岸侧至江侧顺序其长度依次为15.41m、14m、14m、14.5m、14.55m、3.0m、16.45m、15m、15m、8.5m、7.95m、12.6m、12.7m、8.5m，依次为H11→H0→H1’结合段，其中H6为边跨合龙段。支架及现浇箱梁分段见下图所示。
2.有限元模型建立
本文选取钢管支架为研究对象，根据支架搭设方案，采用MIDAS/Civil建立有限元分析模型，如图4和图5所示。支架底部、支架与墩身连接处均采用一般支撑进行固结，杆件间连接采用共节点连接。
图4主1~主4支架有限元模型
图5主5~主7支架有限元模型
2.1计算荷载
（1）结构自重
结构自重包含安装支架自重、混凝土箱梁和模板自重，其中混凝土容重按26kN/m3，且考虑混凝土湿重，按1.03系数计算。

单索面钢混组合箱梁斜拉桥设计与分析

单索面钢混组合箱梁斜拉桥设计与分析
钢混组合箱梁斜拉桥是适用于单索面斜拉桥的一种新型桥梁结构形式,越来越多地应用于桥梁工程建设。

本文以舟山市富翅门大桥—单索面钢混组合箱梁斜拉桥为工程实例,在对所在地区的地形地貌、工程地质、气候气象、水文条件、地震及通航净空等进行分析的基础上,讨论了富翅门大桥合理桥位的选择和桥型方案的设计构思,并确定主桥跨径以340米较为合适。

在此基础上,选择单索面双塔钢混组合梁斜拉桥方案、单索面双塔混凝土梁斜拉桥方案、双索面独塔钢箱梁斜拉桥方案等三种桥型方案,从通航安全、技术难度、抗风性能、耐久性、景观效果、工程造价等方面进行了技术经济比选。

单索面双塔钢混组合梁斜拉桥具有结构受力性能好、施工风险低、景观效果好、造价适中和结构耐久性好等优点,最终确定单索面双塔钢混组合梁斜拉桥为推荐方案。

根据确定的桥型,对其进行了细部结构设计,包括结构支承体系、主塔及基础型式、斜拉索方案、剪力连接件以及结构耐久性设计。

对主桥进行了结构计算分析,建立斜拉桥的空间有限元模型,主梁、桥塔采用空间梁单元模拟,斜拉索采用空间杆单元模拟,利用有限元程序对主梁、主塔墩的内力、应力、位移、斜拉索索力以及抗震进行进行了计算及分析,并对主桥施工期、运营期结构稳定性及抗风稳定性进行了计算分析。

结果表明:主梁、主塔及斜拉索在施工阶段和运营阶段的内力、应力、位移等静力性能及抗风稳定性均能满足规范要求。

最后对本桥的施工方案进行了简要的介绍,并对施工关键技术进行了论述。

混合梁斜拉桥钢混结合段设计

ＣＡＩＪｉａｎ— ｙｅ
（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＳｉｙｕａｎＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ４３００６３，Ｃｈｉｎａ）
ｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｅ，ｔｈｅｆｏｒｃｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｓｓｍｏｏｔｈａｎｄｔｈｅｒｉｇｉｄｉｔｙｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｓｓｔｅａｄｙ．
ｓｔｅｅｌ — ｅｏｎｃｒｅｔｅｊｏｉｎｔｓｅｇｍｅｎｔｏｆｔｈｅＦｕｍｉｎｇＲｏａｄｃａｂｌｅ — ｓｔａｙｅｄｂｒｉｄｇｅｉｎＮｉｎｇｂｏＣｉｔｙ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅ
ｓｅｇｍｅｎｔｗｉｌｌｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｄｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅ
混合梁斜拉桥钢混结合段设计
蔡建业
（中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉４３００６３）
摘
要：钢混结合段的设计是混合梁斜拉桥的关键技术之一，钢混结合段的位置、类型及细部构造设计直接影响到

单斜塔混合梁斜拉桥计算分析与试验

ｍ。主跨采用正交异性板扁平钢箱梁。等高梁段高１．ｍ，宽２．ｍ，变高梁段从１６２５．ｍ变高至６
２４ｍ。边跨为预应力混凝土变截面主梁，与索塔．固结。边跨主梁梁高由４０ｒ变化至２。ｌｌ．ｍ，实心５段和标准梁段顶面梁宽为２．１ｍ，变厚度段顶面０梁宽由２．２变化至２．ｍ。７０９ｍ１索塔采用倾斜倒０
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：Ｕ４８７４．２文献标识码：Ａ文章编号：１７．０７２０）４０８ —５６２７３（０８０．１００
桥梁优选桥型之一。景观斜拉桥通常采用不同的
Ｙ型索塔，总高度为６．ｍ。６全桥共ｌ对斜拉索，０２
主跨拉索最长１９０ｍ，边跨拉索最长６．ｍ，．１７６斜拉索采用１６０ＭＰ７ａ平行钢丝成品斜拉索。桥面宽度为２ｍ（行道）＋．１电瓶车道）＋人４５１１（
程规范，而外观形貌尽量完美并与环境协调。】
桥梁美，当理解为技术美，应是技术与美的统一，它产生于桥梁设计过程之中。桥梁的技术美包括 “ 形式美 ” “ 能美 ”以及 “ 、功与环境因素协调美 ” 三个要素。引斜拉桥以其挺拔的桥塔、线形感强的斜拉索与主梁勾勒出优美的景观。因此斜拉桥也是景观
矩包络图见图２、图３。从活载弯矩包络图可见，

钢混组合梁斜拉桥设计指南

钢混组合梁斜拉桥设计指南引言钢混组合梁斜拉桥凭借其出色的承载能力和高效的施工方法，成为桥梁工程中的常用结构形式。

为了指导该类桥梁的设计，制定了《钢混组合梁斜拉桥设计指南》（以下简称《指南》），旨在规范桥梁设计、施工和质量控制，确保结构的安全性和耐久性。

适用范围《指南》适用于钢混组合梁斜拉桥的设计，包括：桥梁跨度大于50米的单跨或连续钢混组合梁斜拉桥混凝土梁体为预应力或非预应力混凝土斜拉索为平行或扇形布置设计理念《指南》遵循以下设计理念：整体性原则：将桥梁各组成部分视为一个整体，综合考虑其力学性能和相互作用。

可靠性原则：采用符合国家标准的材料和施工工艺，并进行必要的冗余和抗震措施，提高桥梁的安全性。

耐久性原则：采用耐腐蚀材料和防护措施，延长桥梁的使用寿命。

经济性原则：在满足安全和耐久性要求的前提下，优化结构设计，降低工程造价。

设计要求荷载要求《指南》规定了钢混组合梁斜拉桥的荷载要求，包括恒载、活载、环境荷载和特殊荷载。

设计荷载应符合《公路桥梁荷载规范》（GB 50011）的要求。

材料要求《指南》规定了钢混组合梁斜拉桥所用材料的性能要求，包括混凝土、钢材、斜拉索和锚具。

材料性能应符合国家相关标准的要求。

结构设计要求《指南》规定了钢混组合梁斜拉桥的结构设计要求，包括梁体设计、斜拉索设计、连接节点设计、抗震设计和耐久性设计。

结构设计应满足《公路桥梁设计规范》（GB 50016）的要求。

施工要求《指南》规定了钢混组合梁斜拉桥的施工要求，包括施工顺序、材料控制、质量检查和安全措施。

施工应符合《公路桥梁施工技术规范》（GB 50214）和《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205）的要求。

质量控制要求《指南》规定了钢混组合梁斜拉桥的质量控制要求，包括材料试验、施工过程控制、完工验收和定期检测。

质量控制应符合《公路桥梁工程质量检验评定标准》（GB 50140）的要求。

案例分析《指南》中提供了钢混组合梁斜拉桥的案例分析，包括结构设计、施工技术和监测数据。

大跨度混合梁斜拉桥方案设计

大跨度混合梁斜拉桥方案设计张俊娟;穆卓辉【摘要】按辅助墩布置、结合部位置及塔高变化进行了4种880 m 跨径混合梁斜拉桥方案的计算，分析了各种因素对880 m 混合梁斜拉桥方案的影响及变化趋势，获取了大跨度混合梁计算方面的重要信息，对大跨度混合梁的工作特性有了初步的了解，为将来的详细计算提供了原始的分析数据。

%According to the auxiliary piers layout,integration position and tower height change made four kinds of 880 m span composite beam ca-ble-stayed bridge scheme calculation,analyzed the influence and change trend of various factors to 880 m composite beam cable-stayed bridge scheme,obtained the important information of long span composite beam calculation,had preliminary understanding to the working characteristics of large span composite beam,provided original analysis data for future detailed calculation.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(000)028【总页数】3页(P156-157,158)【关键词】斜拉桥;混合梁;辅助墩;塔高;方案【作者】张俊娟;穆卓辉【作者单位】杨凌职业技术学院，陕西杨凌 712100;内蒙古自治区交通建设工程质量监督局，内蒙古呼和浩特 010010【正文语种】中文【中图分类】U448.27斜拉桥按加劲梁材料不同可分为钢斜拉桥、混凝土斜拉桥和钢—混凝土组合梁斜拉桥，后者又分为结合梁斜拉桥与混合梁斜拉桥[1，2]。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

混合梁斜拉桥的设计研究
摘要：结合段的设计对于混合梁斜拉桥的性能至关重要。本文简
要的介绍了混合梁斜拉桥的发展，优点，以及结合段位置的确定原
则和结合段的连接方式。
关键词：混合梁结合段斜拉桥
1.前言
由于钢与混凝土结合可以提高力学性能和改善经济性，所以最近
几年混合梁斜拉桥的工程实例不断增加，混合梁斜拉桥以其独特的
构造与技术特点显示出其强大的生命力。所谓的混合梁斜拉桥是指
斜拉桥的主梁沿主梁的长度方向由两种不同的材料组成，主跨的梁
体为钢梁，边跨（或伸入主跨一部分）的梁体为混凝土梁。由于混
合梁斜拉桥与混凝土斜拉桥和钢斜拉桥相比较，施工方便且造价
低，所以在20世纪80年代末得到了飞速的发展。1986年加拿大建
成的混合梁斜拉桥——安娜血丝桥，一直保持了7年世界最大跨径
斜拉桥的记录。我国的混合梁斜拉桥虽起步晚，但发展进度很快，
近年来国内设计并建成了许多大跨度混合梁斜拉桥：苏通长江大
桥、湛江海湾大桥、荆岳长江大桥、舟山桃夭门大桥、鄂东长江大
桥等，这使我国在该领域的实践走向了世界的前列。
2.混合梁斜拉桥的优点
在实际应用中，混合梁斜拉桥较单一的钢梁斜拉桥或混凝土梁斜
拉桥有许多的优点，主要体现在：
（1）中跨采用自重较轻的钢梁，边跨采用自重和刚度较大的混
凝土梁，增加了边跨主梁的重量和刚度，又由于混凝土梁具有良好
的锚固和压重作用，从而避免了边跨的桥墩上浮，减小了主跨梁体
的内力和变形，降低甚至消除了边跨端支点的负反力，从而加大了
斜拉桥的跨越能力。
（2）混合梁斜拉桥采用密边跨可大大减小边跨挠曲对中跨的影
响，使结构受力更接近于弹性支撑连续梁。
（3）混合梁斜拉桥边跨与中跨是一种锚固与被锚固的关系，这
种锚固并不像悬索桥那样是集中锚固，而是分散于整个边跨，因此，
既使中跨跨越能力大大提高，又使边跨不必做得非常强大。
（4）密边跨和沉重的混凝土边跨提供的稳固支撑降低了活载引
起的拉索力变化幅度，减小了疲劳影响。
（5）有效地发挥了钢与混凝土材料的特性，节约经费，经济性
好。
3.结合位置的确定
由于预应力混凝土梁与钢梁结合部位两侧采用两种不同的材料，
主梁的刚度和强度在此处产生突变，因为容易产生应力集中。因此
为了确保预应力混凝土梁与钢梁的结合部位连接可靠，设计和施工
时应考虑以下因素：
（1）由于塔柱附近的主梁承受很大的轴力，为避免因连接部位
断面中心突变而引起的附加弯矩，要求设计连接部位的钢梁重心和
混凝土梁重心尽量的吻合，并要求相对应的腹板和翼板的重心也尽
量的重合，以防止钢梁的腹板和翼板产生局部弯曲和失稳的现象。
（2）为保证钢梁和混凝土梁的可靠连接，并有效、平顺地传递
强大的轴力，在与混凝土梁重叠部分的钢梁上应焊上抗剪焊钉或抗
剪器。
（3）由风荷载产生的横向弯矩及活荷载产生的纵向弯矩，会使
连接部位产生相当大的拉应力，而如此大的拉应力又不可能完全由
拉索的水平分力来抵消，因此还必须对连接部分施加一定的纵向预
应力以提供补偿[2]。
4.结点段节点构造形式
混合梁中钢梁与混凝土梁常用连接方式有如下4种：部分连接钢
板承压式，如库尔特-舒马赫桥；填充混凝土前承压板式，如弗来
埃桥；填充混凝土后承压板式，如我国多数斜拉桥；填充混凝土前
后承压板式。
5.混合梁斜拉桥工程实例
工程实例（一）
某桥总长1449m，其中主桥长230m，主桥为a字弓型斜曲塔双索
面混合梁斜拉桥，为改善主塔受力，主梁根据结构需要采钢与混凝
土混合梁形式。
本桥结合段设计最终采用改进型承压板方案，即通过钢梁端部的
超厚承压板将钢梁端部的力传递给混凝土横梁，承压板采用60mm
钢厚板。为保证混凝土梁及钢梁之间的剪力传递以及防止钢板与混
凝土之间的剥离，处在顶底板、承压板上布置圆柱墩头剪力钉外，
还在钢箱梁顶底板上加焊pbl传剪板埋入混凝土内。结合段预应力
设计采用预应力钢绞线与粗钢筋相结合的方法，混凝土梁纵向预应
力通过承压板分配锚固在端承压板或钢箱梁横隔板上，结合段见图
2。
工程实例（二）
世界上第一座混合梁斜拉桥诞生于原西德，即库尔特-舒马赫
（kurt-schumacher）桥，建于1972年，该桥连接曼海姆和路德维
希港，桥梁跨度为（287.04 +146.41）m，系独塔斜拉桥，钢梁与
预应力混凝土箱梁的连接断面设在桥塔处，钢梁与预应力混凝土箱
梁的结合方法为剪力键加预应力粗钢筋。
6.结语
混合梁斜拉桥最大的特点是由两种材料组成的结构共同承受荷
载，并充分发挥各自的材料特性（如混凝土抗压性能好、抗拉强度
低，钢材抗拉、抗压强度均高）。但是钢梁与混凝土梁结合段因其
材料的不同，导致了主梁的刚度和强度在此发生了变化，容易形成
结构的弱点，所以必须设计合理的连接方式来保证结合段的可靠连
接。
结合段位置的选择也非常重要，应从经济方面、施工的难易程度、
受力的合理性等多方面进行考虑分析，最终选择合理的位置，以保
证桥梁的工作性能。
参考文献：
[1]顾安邦.桥梁工程[m].北京：人民交通出版社，2000.
[2]周梦波.斜拉桥手册[m] .北京：人民交通出版社，2004.
[3]高荣雄.混合梁斜拉桥施工控制技术研究[d].武汉：武汉理工
大学，2005.
[4]刘玉擎.混合梁结合段设计技术的发展[j].世界桥梁，2005
（4）：9-12.
[5]陈开利，余天庆，习刚.混合梁斜拉桥的发展与展望[j].桥梁
建设2005（2）.