独塔斜拉桥主塔环向预应力效应分析.pdf

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1、独塔斜拉桥主塔环向预应力效应分析吕为(四川省交通运输厅交通勘察设计研究院，四川成都610017)【摘要】某独塔斜拉桥主桥索塔布置形式为两根无横向联系的独柱式桥塔，钢筋混凝土结构，塔内设劲性骨架以利于钢筋绑扎及塔柱模板的提升施工。塔高82．0m，索塔垂直水平面布置，矩形截面，拉索锚固段索塔设置了环向预应力以抵抗拉索强大的水平分力。通过建立空间杆系模型和实体有限元模型，对主塔的环向预应力进行了分析。分析结果表明塔柱所配置环向预应力柬能满足公路行车安全的要求，采用环向预应力束的设计可以减小主塔尺寸，在节约造价的同时使桥梁看起来更加轻盈美观，同时研究结果可以为

2、非对称独塔斜拉桥的设计施工提供参考。【关键词】独塔斜拉桥；环向预应力效应分析；桥梁设计【中图分类号】U441．5【文献标志码】B斜拉桥的三种基本构件是梁、塔和索。它是一种组合体桥梁，又称为斜张桥。索构件承受的是拉应力，主梁及索塔压弯构件承受的是压力。斜拉桥的标志性建筑是索塔。如果依照索塔个数来分类，斜拉桥可分为多塔斜拉桥、双塔斜拉桥和独塔斜拉桥。独塔斜拉桥的桥塔只有一个，用锚固的斜拉索把锚固定在斜拉桥的主梁上。独塔斜拉桥占世界斜拉桥的四分之一到六分之一之间。也就是说双塔斜拉桥和独塔斜拉桥的数量大体平衡。斜拉桥当跨径在250～600图1独塔非对称斜拉桥立

3、面(单位：cm)m时是比较经济合理的桥型。在河流较宽和桥梁桥跨较大-．2笪Q．一的时候，一般选用双塔斜拉桥，这样既可保证较大的跨径又可使桥塔分布于河道靠岸的两侧方便施工。在河流较窄和桥梁桥跨不大的时候，也可选用独塔斜拉桥，但需考虑河道通航的情况。我国跨径达200m以上的斜拉桥，独塔斜拉桥只占1／7很少的一部分j，可见在国内，独塔斜拉桥并不普及在目前，斜拉桥的双塔模式是斜拉桥的标准模型。这一方面也是因为独塔模式在我国起步较晚⋯。这也导致大多数研究关注双塔斜拉桥模式，较少关注独塔模式。本文以某独塔斜拉桥为工程背景，通过有限元模型对预应力混凝土独塔双索面斜拉

4、桥结构模式进行局部建模分析。1工程背景某斜拉桥为跨径(125+90)m预应力混凝土独塔双索面斜拉桥，塔梁固结体系，边、主跨之比为0．72，双柱式索塔。图2主塔(单位：em)桥梁全宽42．5m，其中两侧锚索区各1．5m。主桥各塔均布矩形截面，下塔柱顺桥向长9m，横桥向宽6m，上塔柱顺桥置18对索，如图1所示。每对斜拉索与主梁相交处均设暗向长7～4．5m，横桥向宽3m。拉索锚固段索塔设置了环向横梁。横梁在桥梁中心线处高2．815m，拉索处横梁在箱内预应力以抵抗拉索强大的水平分力。斜拉索为双索面布置，厚0．4m，箱外0．5m。端部无索区3m范围设置端横梁，桥

5、分别锚固在两纵梁的中腹板位置。边跨最外侧索与水平面塔处9．2m范围内设置塔横梁。全桥横梁均采用预应力混凝土结构。主桥索塔布置形式为两根无横向联系的独柱式[定稿日期]2014—05—08桥塔，钢筋混凝土结构，塔内设劲性骨架以利于钢筋绑扎及[作者简介]吕为(1981一)，男，硕士，工程师，从事桥梁塔柱模板的提升施工。塔高82．0m，索塔垂直水平面布置，设计工作。l68四JIl建筑第34卷3期2014．06婚静黧到最大，即TLD效应最为明显。明显的减震效果。3．3TLD效应验证然而模型组装不可避免会产生应力和偏差，目前还无法由以上部分实验得到振动曲线，求出加

6、速度值和峰峰值用理论值计算来衡量其影响，无法预测是否会对实验得出的图2、图3。存在TLD效应的结论产生影响。研究震动的动力响应中，以O如0O加OOm00J—◆一TLD模型峰峰值l输出和输入加速度比值的大小，来衡量是否存在某些类似l+附加质量模型峰峰值lTLD效应的现象。然而实验中我们发现输入和输出加速度绝对数值的大小，会改变加速度比值的大小。而这个影响是八否会达到改变相应趋势，改变我们实验结论的程度，由于数／—＼据量有限，无法断定其程度，现在也还无法通过理论计算判断、说明加速度对TLD效应是有影响的，／＼●V4对工程设计的建议(1)实验数据表明在同一水

7、位下，在不同频率的外激励0．5691．1l-32条件作用下，模型的动力响应是不同的，在某一频率下的响图2模型峰峰值比较应甚至是接近最小响应的30倍。所以，在工程设计中，要尽量避免使结构频率与激励频率相近。(2)实验中我们发现，实验模型在一定的水位条件下，动5500力响应比相同条件下附加质量块结构动力响应最大的下降5000500比可达到79％之多。所以，在实际结构设计中，对于渡槽或3500是其他抗震的结构设计，可以根据实际情况，适当考虑采用3000利用TLD效应的吸震设计，来减少地震带来的破坏。250000参考文献10000．56875I．1l32125

8、HfB[1]徐建国，陈淮，王博．渡槽结构非线性隔震研究fJ]．长江科学图3模型幅值均方根院院报