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1、多跨斜拉橋雙鋼管一混凝土組合結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jì)南黃河大橋管理處，山東濟(jì)南250000；2．山東大學(xué)土建與水利學(xué)院，山東濟(jì)南250061)摘要：為研究雙鋼管一混凝土組合結(jié)構(gòu)橋塔在多跨斜拉橋中的應(yīng)用，以一座7塔8跨斜拉橋模型為背景，對(duì)雙鋼管～混凝土組合結(jié)構(gòu)橋塔的靜力及抗震性能進(jìn)行分析。采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法檢驗(yàn)橋塔的安全性，在中等強(qiáng)度地震波和超強(qiáng)地震波作用下，通
2、過(guò)比較橋塔橫梁處主梁在縱向可移動(dòng)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(yīng)評(píng)估橋塔的抗震性能。分析結(jié)果表明：隔跨布置活載引起的主梁及橋塔彎矩大于滿(mǎn)跨布置荷載引起的主梁及橋塔彎矩；橋塔越高產(chǎn)生的位移和彎矩越??；塔頂響應(yīng)和塔底彎矩在可移動(dòng)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(jié)構(gòu)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(guān)鍵詞：多跨斜拉橋；鋼管一混凝土組合結(jié)構(gòu)橋塔；抗震分析；雙線彈性連接；耗能特性中圖分類(lèi)號(hào)：U448．27；U441．
3、5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671—7767(2013)01—0043—001引言因?yàn)殛P(guān)于多跨斜拉橋的研究并不多，多跨斜拉橋鋼管一混凝土構(gòu)件在新結(jié)構(gòu)中已經(jīng)得到了廣泛的靜力行為與活荷載的強(qiáng)度及分布有關(guān)，因此研究荷應(yīng)用，鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土的約束作用提高了混凝載分布對(duì)彎矩和位移的影響是很有必要的。此外還土的抗壓強(qiáng)度，鋼管內(nèi)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(duì)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(guò)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法檢驗(yàn)。合結(jié)構(gòu)橋塔，其塔柱為雙鋼管矩形
4、截面，內(nèi)、外2層此外，還研究了適用于多跨斜拉橋的組合結(jié)構(gòu)鋼管之間灌注混凝土。這種鋼管一混凝土組合結(jié)構(gòu)橋塔的地震響應(yīng)。橋塔的動(dòng)力響應(yīng)是根據(jù)日本公路橋塔具有較高的極限抗彎和抗壓強(qiáng)度，同時(shí)也具有橋梁抗震規(guī)范規(guī)定的中等和超強(qiáng)設(shè)計(jì)地震波發(fā)生時(shí)良好的延性。獲得的。在動(dòng)態(tài)響應(yīng)評(píng)估中比較了橋塔橫梁處主梁鋼管一混凝土組合結(jié)構(gòu)橋塔可以應(yīng)用在多跨斜的3種支承條件，分別是縱向可移動(dòng)連接、線彈性連拉橋中，法國(guó)米約大橋(7塔8跨斜拉橋)是一個(gè)很接和雙線彈性連接。地震作用下結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力也得好的例子。盡管類(lèi)似結(jié)構(gòu)已經(jīng)在傳統(tǒng)橋梁的低橋
5、墩到了核實(shí)。中得到了應(yīng)用，但是文中提到的鋼管一混凝土組合結(jié)構(gòu)橋塔從未提出或應(yīng)用于高塔斜拉橋。同時(shí)，由2靜力分析于多跨斜拉橋是一種新型結(jié)構(gòu)，其靜力行為及抗震2．1結(jié)構(gòu)模型性能還有待進(jìn)一步了解，因此有必要對(duì)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(jié)構(gòu)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(jìn)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(jiǎn)介：宋曉輝(1973一)，男，高級(jí)工程師，1994年畢業(yè)于山東交通大學(xué)路橋?qū)I(yè)，工學(xué)學(xué)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(jiàn)圖3)。管一混凝土組合結(jié)構(gòu)，每根塔柱均由內(nèi)、外2層鋼管圖4所示為橋塔P1～P4塔頂?shù)目v向位移，橋及其之間澆筑的混凝土組成(見(jiàn)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(jié)，縱向可以移動(dòng)。引起的；橋塔P1的最大位移是由荷載組合D+I22．2結(jié)構(gòu)分析引起的。圖5所示為橋塔P1～P4底端的彎矩，橋?qū)蛄耗Ｐ瓦M(jìn)行了恒載(D)和設(shè)計(jì)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(yīng)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(gòu)件均采用梁?jiǎn)卧M，主梁和橋塔被分的。從圖中可看出隔跨布置的活載效應(yīng)大于滿(mǎn)跨布割成長(zhǎng)約5．0m的單元。設(shè)計(jì)活載取自日本公路置的活載效應(yīng)。橋梁規(guī)范，包括3．5kN／m的均布荷載q和相當(dāng)
8、另外，還對(duì)橋塔P1～P4取3種不同高度(62，97，于縱向長(zhǎng)10m、大小為10．0kN／m的集中荷載147m)進(jìn)行計(jì)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(mǎn)跨布置活載，L2為僅在P1～P2跨上布置活載，是因?yàn)殡S著塔高度的增加，截面的彎曲剛度減小。(a)立面(b)側(cè)面(c)塔柱橫截面單位：mm圖2橋塔結(jié)構(gòu)示意PlP2P3P4P5P6P7A1A2L1???I???Il
