加劲梁形式及支承体系对三塔悬索桥整体刚度影响研究.pdf

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1、世界桥梁２０１７年第４５卷第５期（总第１８９期）４９加劲梁形式及支承体系对三塔悬索桥整体刚度影响研究但启联，魏凯，向琪芪，徐博（西南交通大学桥梁工程系，四川成都６１００３１）摘要：为探讨加劲梁形式及支承体系对三塔悬索桥整体刚度及中主鞍座槽内主缆抗滑移稳定性的影响，以（２２５＋８５０＋８５０＋２２５）m的鹦鹉洲长江大桥为背景，选取不同加劲梁形式及支承体系，拟定６种组合工况，通过桥梁结构非线性分析系统BN-LAS对不同组合下结构竖向、横向刚度及主缆抗滑移稳定性进行计算分析。结果表明：加劲梁采用钢－混组合梁形式，结构竖向和横向刚度较采用钢

2、箱梁时大；加劲梁支承体系对结构整体竖向刚度影响不大，但对加劲梁局部竖向转角影响明显，简支支承体系梁端转角较大；加劲梁支承体系对结构整体横向刚度影响明显，表现为简支体系横向刚度较小，飘浮和半飘浮体系横向刚度较大；加劲梁采用自重较大的钢－混组合梁形式以及设置纵向固定支座，对主缆抗滑移稳定有利，此外考虑荷载偏心计算主缆抗滑移稳定性更偏于安全。关键词：三塔悬索桥；主缆抗滑移安全系数；刚度；加劲梁挠跨比；简支体系；半飘浮体系；飘浮体系；有限元法中图分类号：U４４８．２５；U４４１．５文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１７）０５－

3、００４９－０５［７］1引言进行了研究；杨进等对泰州长江大桥的总体设计［８-９］多塔悬索桥是在传统两塔悬索桥主跨增加１个与结构选型进行了研究；李万恒等针对不同塔梁或多个桥塔的方式以优化结构性能、提高结构跨越结合情况，对桥塔适宜刚度体系进行了研究，还以泰能力的一种桥型，是实现宽广水域连续跨越的理想州长江大桥和马鞍山长江大桥为背景，对三塔悬索［１］［１０］桥型之一。由于主缆对中塔塔顶的有效约束相对桥进行了荷载试验研究；张清华等以武汉鹦鹉洲边塔弱得多，在活载作用下会产生很大的纵向位移，长江大桥为对象，开展了主缆与鞍座间摩擦与滑移由此导致多塔

4、悬索桥加劲梁在活载作用下竖向挠度［１１］特性的试验研究；唐贺强等通过分析国内已建成比两塔悬索桥大，因此，挠跨比成为多塔悬索桥设计的３座三塔悬索桥设计共同点，从中塔刚度、主缆抗的关键性控制指标之一。在不对称活载作用下，中滑移验算参数取值等方面，对大跨度三塔悬索桥关间塔柱刚度选取也将直接影响加劲梁竖向位移或带键技术问题进行了总结。目前，已有的文献多集中来鞍座索槽内主缆抗滑移稳定问题。于对多塔悬索桥中塔刚度选择、鞍座滑移系数及不悬索桥在荷载作用下力学行为是其结构设计的利加载下结构位移的研究，而对于加劲梁的结构形主要依据，国内外学者对此做了

5、大量研究工作。式对多塔悬索桥整体刚度及主缆鞍座滑移的专门研［２］Choi等对多塔悬索桥的活载挠度和自振特性进究较少。本文以鹦鹉洲长江大桥主桥为背景，研究［３］行了研究；沈锐利等基于结构力学力矩分配思想，加劲梁及支承形式对桥塔位移、加劲梁的竖向挠度、利用梁比拟法和能量守恒原理，建立了一种新的计竖向转角、横向挠度及中塔索槽内主缆抗滑移安全［４］算多塔悬索桥变形的实用计算方法；张兴标等以系数的影响。三塔两跨悬索桥为例，提出了极限加载工况下多塔悬索桥中间桥塔结构顺桥向弹性稳定简化分析方2工程概况［５］法；王秀兰等提出三塔悬索桥主缆抗滑移安全

6、系鹦鹉洲长江大桥主桥为三塔四跨简支体系钢－［１２］数解析计算方法，并推导了主缆抗滑移安全系数解混组合梁悬索桥，主缆跨度布置为（２２５＋８５０＋［６］析公式；万田保等对三塔悬索桥主缆与中主鞍座８５０＋２２５）m，边跨加劲梁跨度为２００m，两主跨矢间抗滑移系数及加劲梁挠跨比和中跨疲劳加载模式跨比均为１／９。边跨加劲梁在边塔处设置纵向活动收稿日期：２０１７－０７－０６基金项目：中国工程院重点咨询研究项目（２０１６-XZ-１３）作者简介：但启联（１９８３－），男，博士生，２００７年毕业于四川教育学院物理学专业，理学学士，２０１３年毕业于西南

7、交通大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士（E-mail：basildql＠qq．com）。５０世界桥梁２０１７，４５（５）［１３］支座，另一端设置纵向固定支座，主跨在中塔处设置２０１５）规定，悬索桥加劲梁由汽车载（不计冲击）引纵向固定支座，在边塔处设置纵向活动支座。主缆起的最大竖向挠度值不大于跨径的１／３００～１／２５０。和吊索均采用预制平行镀锌高强钢丝束股制造，主3．1加劲梁竖向位移缆中心间距３６m。两边塔为钢筋混凝土结构，中塔按８车道公路－Ⅰ级车道荷载加载，计算得到下部为混凝土结构，上部塔柱为纵向“人”字形钢塔的加劲梁竖向挠度和竖向

8、转角包络图分别如图２、柱，边、中塔塔顶高差１８m。锚碇采用重力式锚碇。图３所示。大桥按城市快速路双向８车道设计，设计行车速度为６０km／h。大桥主桥立面布置如图１所示。图1鹦鹉洲长江大桥主桥立面布置以鹦鹉洲长江大桥主桥为原型，针对不同