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1、多跨斜拉橋雙鋼管一混凝土組合結構橋塔靜力與抗震研究宋曉輝，徐飛萍，陳仁山，楊則英43多跨斜拉橋雙鋼管一混凝土組合結構橋塔靜力與抗震研究編譯宋曉輝。徐飛萍，陳仁山，楊則英(1．山東高速股份有限公司濟南黃河大橋管理處，山東濟南250000；2．山東大學土建與水利學院，山東濟南250061)摘要：為研究雙鋼管一混凝土組合結構橋塔在多跨斜拉橋中的應用，以一座7塔8跨斜拉橋模型為背景，對雙鋼管～混凝土組合結構橋塔的靜力及抗震性能進行分析。采用極限狀態(tài)設計法檢驗橋塔的安全性，在中等強度地震波和超強地震波作用下，通
2、過比較橋塔橫梁處主梁在縱向可移動連接、線彈性連接及雙線彈性連接3種支承條件下的地震響應評估橋塔的抗震性能。分析結果表明：隔跨布置活載引起的主梁及橋塔彎矩大于滿跨布置荷載引起的主梁及橋塔彎矩；橋塔越高產生的位移和彎矩越??；塔頂響應和塔底彎矩在可移動支承條件下最大，在雙線彈性連接條件下最小。雙鋼管～混凝土組合結構橋塔適用于多跨斜拉橋，主梁與橋塔橫梁處采用雙線彈性連接方式，橋塔的抗震性能最好。關鍵詞：多跨斜拉橋；鋼管一混凝土組合結構橋塔；抗震分析；雙線彈性連接；耗能特性中圖分類號：U448．27；U441．
3、5文獻標志碼：A文章編號：1671—7767(2013)01—0043—001引言因為關于多跨斜拉橋的研究并不多，多跨斜拉橋鋼管一混凝土構件在新結構中已經得到了廣泛的靜力行為與活荷載的強度及分布有關，因此研究荷應用，鋼管對其內部混凝土的約束作用提高了混凝載分布對彎矩和位移的影響是很有必要的。此外還土的抗壓強度，鋼管內部的混凝土又可以有效地防研究了3種不同高度的橋塔的塔高對其變形和彎矩止鋼管發(fā)生局部屈曲。基于此提出了一種新型的組的影響；橋塔的安全性則通過極限狀態(tài)設計法檢驗。合結構橋塔，其塔柱為雙鋼管矩形
4、截面，內、外2層此外，還研究了適用于多跨斜拉橋的組合結構鋼管之間灌注混凝土。這種鋼管一混凝土組合結構橋塔的地震響應。橋塔的動力響應是根據日本公路橋塔具有較高的極限抗彎和抗壓強度，同時也具有橋梁抗震規(guī)范規(guī)定的中等和超強設計地震波發(fā)生時良好的延性。獲得的。在動態(tài)響應評估中比較了橋塔橫梁處主梁鋼管一混凝土組合結構橋塔可以應用在多跨斜的3種支承條件，分別是縱向可移動連接、線彈性連拉橋中，法國米約大橋(7塔8跨斜拉橋)是一個很接和雙線彈性連接。地震作用下結構的恢復力也得好的例子。盡管類似結構已經在傳統(tǒng)橋梁的低橋
5、墩到了核實。中得到了應用，但是文中提到的鋼管一混凝土組合結構橋塔從未提出或應用于高塔斜拉橋。同時，由2靜力分析于多跨斜拉橋是一種新型結構，其靜力行為及抗震2．1結構模型性能還有待進一步了解，因此有必要對鋼管一混凝圖1是用于研究的一座7塔8跨斜拉橋模型的土組合結構橋塔多跨斜拉橋的靜力行為和抗震性能總體布置，其跨徑組成為(100+6×200+100)進行研究。m。主梁采用寬18．8m、高2．2m的正交異性板鋼1400100200．200．200．200P2P3P4P5P6P7A2單位：m圖1多跨斜拉橋模型
6、總體布置收稿日期：2011—07—13編譯者簡介：宋曉輝(1973一)，男，高級工程師，1994年畢業(yè)于山東交通大學路橋專業(yè)，工學學士(E—mail：yangbridge20(]3@yahoo．corn．cn)。44世界橋梁2013，4l(1)箱梁。橋塔為H形雙索面橋塔，塔柱為矩形雙鋼L3為隔跨布置活載(見圖3)。管一混凝土組合結構，每根塔柱均由內、外2層鋼管圖4所示為橋塔P1～P4塔頂的縱向位移，橋及其之間澆筑的混凝土組成(見圖2)。主梁與橋塔塔P2～P4的最大位移是由恒載和活載組合D十I3橫梁在橫
7、向和豎向固結，縱向可以移動。引起的；橋塔P1的最大位移是由荷載組合D+I22．2結構分析引起的。圖5所示為橋塔P1～P4底端的彎矩，橋對橋梁模型進行了恒載(D)和設計活載(L)作塔P2～P4的最大彎矩是由荷載組合D+L3引起用下的有限元靜力分析，得到了截面等效應力和變的；橋塔P1的最大彎矩是由荷載組合D+I2引起形。所有構件均采用梁單元模擬，主梁和橋塔被分的。從圖中可看出隔跨布置的活載效應大于滿跨布割成長約5．0m的單元。設計活載取自日本公路置的活載效應。橋梁規(guī)范，包括3．5kN／m的均布荷載q和相當
8、另外，還對橋塔P1～P4取3種不同高度(62，97，于縱向長10m、大小為10．0kN／m的集中荷載147m)進行計算，圖6為在恒載和活載組合D+L3q。本文考慮了L1、L2和L3三種活載工況：Il為作用下的彎矩。通常情況下，塔越高則彎矩越小，這滿跨布置活載，L2為僅在P1～P2跨上布置活載，是因為隨著塔高度的增加，截面的彎曲剛度減小。(a)立面(b)側面(c)塔柱橫截面單位：mm圖2橋塔結構示意PlP2P3P4P5P6P7A1A2L1???I???Il
