無索區(qū)布置對獨(dú)塔斜拉橋靜力特性影響分析.pdf

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1、橋梁工程無索區(qū)布置對獨(dú)塔斜拉橋靜力特性影響分析宋得亞，賀小衛(wèi)，袁浩允，楊坤（長安大學(xué)，陜西西安710064）摘要：獨(dú)塔斜拉橋的靜力特性主要包括主梁內(nèi)力、主梁撓度及塔頂偏位等，通過改變塔梁固結(jié)處及主跨邊支座附近的無索區(qū)長度，分析其對橋梁靜力特性的影響。分析結(jié)果表明，在塔梁固結(jié)處設(shè)置無索區(qū)能減小主梁正彎矩、主梁下?lián)霞八斊?，但會增大主梁?fù)彎矩；在主跨邊支座附近設(shè)置適當(dāng)?shù)臒o索區(qū)能夠顯著提高獨(dú)塔斜拉橋的受力性能。關(guān)鍵詞：獨(dú)塔斜拉橋；無索區(qū)；靜力特性中圖分類號：U448.27文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1009-7767（2015）05-0052-03InfluenceAnalysisofCable-f

2、reeAreaLayoutonStaticCharacteristicofSingleTowerStayed-cableBridgeSongDeya，HeXiaowei，YuanHaoyun，YangKun獨(dú)塔斜拉橋在我國的橋梁建設(shè)中經(jīng)常被采用，其[1-2]中又以帶錨固孔的非對稱斜拉橋居多。獨(dú)塔斜拉橋一般采用塔梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)形式，使近塔處梁段上的荷載能夠直接傳遞到主塔上，對這種梁段一般要設(shè)置1段無索區(qū)，而主梁端部由于邊支座的剛性支承作用，通常也要設(shè)置1段無索區(qū)。主梁的無索區(qū)是主梁拉索支承與墩支承之間的一段過渡。不同的無索區(qū)長度設(shè)置對[3]結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生不同的影響。筆者以某座正在建設(shè)的斜拉圖1橋梁總

3、體布置圖（cm）橋為例，探討無索區(qū)長度的改變對結(jié)構(gòu)靜力特性的影響，該結(jié)果可為類似橋梁設(shè)計提供依據(jù)，為獨(dú)塔斜拉2無索區(qū)長度影響分析橋的優(yōu)化設(shè)計提供參考。為了分析無索區(qū)長度對結(jié)構(gòu)靜力特性產(chǎn)生的影1結(jié)構(gòu)模型響，選擇主梁無索區(qū)長度（l）與主跨跨徑（L）之比作為1.1橋梁概況參數(shù)變量，計算獨(dú)塔斜拉橋在公路一級荷載作用下的某在建斜拉橋為塔梁固結(jié)的3跨1聯(lián)獨(dú)塔斜拉主梁最大正彎矩、主梁最大負(fù)彎矩、主梁最大撓度以橋，跨徑組成為40.5m+76.5m+144.5m，主梁采用∏形及主塔最大偏位隨無索區(qū)長度相對值（l/L）增長的變化截面，橋塔形式為菱形，全橋共設(shè)34對空間索，邊跨情況，以反映其對獨(dú)塔斜拉橋結(jié)構(gòu)特性的

4、影響。設(shè)置1個輔助墩。橋梁總體布置如圖1所示。2.1近塔處無索區(qū)長度影響分析1.2模型建立圖2～5為近塔處無索區(qū)長度相對值（l/L）在0.05～該橋結(jié)構(gòu)模型采用空間有限元軟件MidasCivil0.20范圍內(nèi)變化時，主梁最大撓度、主塔最大偏位、主建立，全橋共分為762個單元，246個施工階段。主梁及梁最大正彎矩以及主梁最大負(fù)彎矩的變化情況。主塔均采用梁單元模擬，斜拉索采用桁架單元模擬，斜由圖2～5可知，隨著無索區(qū)長度的增加，在公路拉索的非線性采用等效彈性模量折減，支座采用彈性一級荷載作用下的主梁最大撓度、主塔最大偏位以及連接模擬；施工階段按實際施工過程模擬。主梁最大正彎矩都按近似線性規(guī)律減小

5、，而主梁最大橋梁工程負(fù)彎矩按近似線性規(guī)律增大。雖然隨著近塔處無索區(qū)長度的增加，主梁負(fù)彎矩會逐漸增大，對結(jié)構(gòu)受力不利，但主梁最大負(fù)彎矩出現(xiàn)在塔梁固結(jié)處，這部分梁端可以通過適當(dāng)增加其截面尺寸來提高抵抗能力。由于接近橋塔，這部分增加的自重對橋梁的整體受力性能影響較小，因此近塔處設(shè)置適當(dāng)?shù)臒o索區(qū)，能夠起到優(yōu)化結(jié)構(gòu)整體受力性能的作用。2.2主梁端部無索區(qū)長度影響分析圖6～9為梁端處無索區(qū)長度相對值（l/L）在0.00～圖2主梁最大撓度0.40范圍內(nèi)變化時，主梁最大撓度、主塔最大偏位、主梁最大正彎矩以及主梁最大負(fù)彎矩的變化情況。由圖6～9可知，隨著無索區(qū)長度的增加，公路一級荷載作用下的主梁最大撓度、主塔

6、最大偏位以及主梁最大正彎矩呈非單調(diào)變化，其中主梁最大撓度和主梁最大正彎矩先減小后增大，主塔最大偏位先增大后減小。主梁最大撓度在l/L=0.26時達(dá)到最小值，主梁的最大正彎矩最小值發(fā)生在l/L=0.16附近，主塔最大偏位在l/L=0.22時達(dá)到最大值。主梁最大負(fù)彎矩隨無索區(qū)長度的增加呈逐漸下降趨勢，但在l/L＞0.34以后，其值趨于穩(wěn)定。圖3主塔最大偏位圖6主梁最大撓度圖4主梁最大正彎矩圖5主梁最大負(fù)彎矩圖7主塔最大偏位橋梁工程在梁端處設(shè)置長度為0.18L～0.25L的無索區(qū)，對主梁最大正彎矩、主梁最大負(fù)彎矩以及主梁最大撓度這些主要受力性能參數(shù)都是有利的，雖然這樣的無索區(qū)設(shè)置會對主塔偏位產(chǎn)生一

7、些不利影響，但主塔偏位的少量增大對橋梁的使用性能影響不大。3結(jié)語1）近塔處無索區(qū)的設(shè)置對獨(dú)塔斜拉橋受力性能有利有弊，在該類橋梁設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)具體情況，趨利避害，設(shè)置適當(dāng)?shù)臒o索區(qū)長度，能夠提高結(jié)構(gòu)的受力性能。2）梁端處設(shè)置長度為0.18L～0.25L的無索區(qū)能圖8主梁最大正彎矩夠有效改善獨(dú)塔斜拉橋的受力性能，提高結(jié)構(gòu)的合理性。參考文獻(xiàn)：[1]陳明憲.斜拉橋建造技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2004：44-5