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1、s一?一s◎拉索調(diào)整對曲線形部分斜拉橋主粱扭轉(zhuǎn)的影響文凱，李國平(同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系，上海200092)摘要：為研究曲線形部分斜拉橋的扭轉(zhuǎn)受力性能，建立了考慮懸臂澆筑施工全過程的有限元模型，分析了主梁在永久作用和可變作用下的主梁扭矩分布規(guī)律以及扭矩與中跨圓心角的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上提出了調(diào)整曲線內(nèi)外側(cè)斜拉索的面積和索力分布以改善曲線形部分斜拉橋主梁扭矩分布的方法，并對此進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。分析結(jié)果表明：拉索調(diào)整是一種改善曲線形部分斜拉橋主梁扭矩分布的有效方法。關(guān)鍵詞：橋梁工程；部分斜拉橋；曲線形主梁；懸臂施工；扭矩調(diào)整0引言16
2、Ooo快速發(fā)展的交通事業(yè)對曲線橋梁提出了跨徑進(jìn)一步增大以及曲線半徑進(jìn)一步減小的要求，而當(dāng)前工程實(shí)踐中主要采用的曲線連續(xù)梁橋和曲線連續(xù)剛構(gòu)橋已經(jīng)無法滿足這些要求了。在直線橋梁中，部分斜拉橋的經(jīng)濟(jì)跨徑處于連續(xù)剛構(gòu)橋和斜拉橋之間_1]，因此，將部分斜拉橋應(yīng)用于曲線橋梁，有望成為大跨徑小半徑曲線橋梁經(jīng)濟(jì)合理的解決方案。與直線橋梁相比，曲線橋梁在受力方面的一個圖1總體布置圖(單位：cm)顯著特征就是主梁的扭轉(zhuǎn)非常重要。一方面曲率引采用有限元分析軟件MidasCivil2010對橋梁結(jié)起的彎一扭耦合效應(yīng)使得曲線橋梁的主梁彎矩以及構(gòu)進(jìn)
3、行計(jì)算分析，建立跨徑分布和構(gòu)造尺寸相同，橋面撓度比同跨徑的直線橋梁大，另一方面，扭轉(zhuǎn)使得主中心線平曲線半徑分別為100m、200m、400m、梁內(nèi)t,t-~4受力不均_4]。改善曲線橋的扭矩分布將會600m、800m、1000m的單索面曲線形部分斜拉橋的大大減小其配筋設(shè)計(jì)難度和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的復(fù)雜程度?？臻g梁單元模型，另外建立一座同跨徑的單索面直線本文擬對曲線形部分斜拉橋主梁扭矩分布規(guī)律進(jìn)行形部分斜拉橋模型以便對比。分析，并在此基礎(chǔ)上探索改善其主梁扭矩分布的簡單有效的方法。1背景工程與計(jì)算模型本文以某三跨預(yù)應(yīng)力混凝土曲線形部分
4、斜拉橋?yàn)?00250650葉。800100500背景(圖1)，該橋?yàn)榭鐝讲贾?5m-F160m+85m的1／2中支點(diǎn)1／2跨中兩塔三跨單索面曲線形部分斜拉橋，采用塔梁墩固結(jié)圖2主梁截面圖(單位：cm)的剛構(gòu)體系。主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土單箱三室截面(圖2)，橋面寬度28m，支點(diǎn)梁高6．5m，跨中梁高3．2m。計(jì)算分析模擬橋梁懸臂澆筑施工的全過程，考慮斜拉索錨固在箱梁中室，梁上索距8m，塔上索距1m。的作用工況包括結(jié)構(gòu)重力、預(yù)應(yīng)力、掛籃與模板重量、橋塔高28m。薄壁空心墩高58m?；炷潦湛s徐變以及汽車荷載。比較分析中的所有模型
5、均采用相同的預(yù)應(yīng)力鋼束配置。各拉索的施工張拉收稿日期：2012-04—27No．32012上么咯35◎s一?一s力均為7500kN，且安裝后不進(jìn)行索力調(diào)整。汽車荷矩的影響可以概括為“減小內(nèi)扭、增大外扭”，且其對邊●一050505載等級為公路I級，車道數(shù)為雙向六車道，并考慮外跨主梁扭矩的影響大于對中跨主梁扭矩的影響。側(cè)偏載和內(nèi)側(cè)偏載兩種工況進(jìn)行組合嘲?？偟膩碚f，整個施工過程中，邊墩附近的主梁扭矩始終很小；中墩附近的主梁始終受到很大的內(nèi)扭2主梁扭矩分布規(guī)律扭矩作用，最大扭矩出現(xiàn)在成橋狀態(tài)下的中墩處邊2．1施工階段計(jì)算結(jié)果分析
6、跨主梁截面；中跨跨中部分主梁在懸臂狀態(tài)下受內(nèi)在橋梁懸臂澆筑施工的全過程中，選取以下幾個扭扭矩作用，但在之后的施工階段中扭矩方向改變，關(guān)鍵施工狀態(tài)對主梁扭矩分布規(guī)律進(jìn)行分析。最大外扭扭矩出現(xiàn)在徐變狀態(tài)下中跨三分點(diǎn)附近的(1)最大懸臂狀態(tài)。在此施工狀態(tài)下，橋梁承受的主梁截面。作用主要是結(jié)構(gòu)重力、混凝土收縮徐變以及已張拉鋼2．1．2主梁扭矩分布與曲線半徑的關(guān)系束施加的預(yù)應(yīng)力。圖4和圖5分別以最大懸臂狀態(tài)和徐變狀態(tài)為(2)成橋狀態(tài)。此狀態(tài)即橋面鋪裝及欄桿等附屬例給出了不同曲線半徑橋梁模型在施工階段的主梁設(shè)施安裝完成后的施工狀態(tài)，
7、此時橋梁主要承受結(jié)構(gòu)扭矩分布對比圖，圖中未將直線形部分斜拉橋納入重力、混凝土收縮徐變、全部鋼束預(yù)應(yīng)力以及橋面附加對比，因其在施工階段的對稱荷載作用下主梁扭矩重力作用。始終為0。(3)徐變狀態(tài)。在橋梁全部施工完成后考慮為期1O年的混凝土收縮徐變效應(yīng)。器二二黜2．1．1施工階段主梁扭矩分布量加Zm0珈加言加
8、N0_【一Ⅱ}州圖3以曲線半徑R一200m的橋梁模型為例給出色．0中一跨了上述三個施工狀態(tài)下主梁扭矩的對比圖形。由于計(jì)搿、、墩中嗣算模型和荷載都是縱向?qū)ΨQ的，因此全橋的扭矩分布也是對稱的，本文中只給出了左半橋長主梁的扭矩
9、圖。＼圖中扭矩方向：邊跨外扭為正，中跨內(nèi)扭為正。從圖中圖4最大懸臂狀態(tài)主梁扭矩圖可以看出曲線形部分斜拉橋在施工階段的主梁扭矩分布規(guī)律：、一100—200＼——一400—口——600、一一謄-D--800一>·一1000昌鏨Z毒三0墩由。：‘州．圖5徐變狀態(tài)主梁扭矩圖圖3各主要施工狀態(tài)主梁扭矩對比【開=200m)從對比
