三塔自锚式悬索桥合理施工工序研究.pdf

三塔自锚式悬索桥合理施工工序研究.pdf

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1、◎s一一m一一三塔自锚式悬索桥合理施工工序研究赵炜,丘奕奇,孙斌,肖汝诚(同济大学,土木工程学院,上海200092)摘要:以银川滨河黄河大桥为研究对象,通过Midas仿真模拟,研究三塔自锚式悬索桥钢梁桥面板的结合与缆吊系统施工的先后顺序、研究桥面板自身的铺设顺序、吊杆张拉顺序对施工阶段桥梁结构响应的影响,并对施工阶段进行了精细化施工过程仿真计算,对三塔悬索桥整个施工阶段中各个构件的力学响应进行分析和统计,作出施工阶段的各种力学包络图,对施工阶段最不利的位置进行监控,得到了一些有工程意义的成果。关键词:三塔自锚式悬索桥;施工工序;精细化仿真计算0引言u1悬索桥结构具

2、有受力性能好、跨越能力大、轻巧美观、抗震能力强、结构形式多样及对地形适应能力好等特点,在许多跨越大江大河、高山峡谷、海湾港口等交通障碍物时,往往作为首选的桥型。但常规的地锚式悬索桥需要建造体积庞大的锚碇,特别是造成在地质情况差的地方,这往往成为工程的难点。因此,在一些跨度要求不是太大的地方,三塔(或者多塔)自锚式悬索桥方案由于结构新颖、外形美观而成为具有竞争力的桥型方案。自锚式悬索桥结构与地锚式悬索桥一样,在外荷载的作用下,索和梁受力。与地锚式悬索桥不同的是,白锚式悬索桥的主缆是直接锚固在加劲梁而不是锚锭上,组合体系中的加劲梁不但承受自身恒载和活载作用,还要承受主

3、缆传递来的轴向力。因此,可以将自锚式悬索桥的加劲梁看作一个偏心受压构件。由于横向风载和活载偏心的作用,加劲梁还将承受扭转作用。自锚式悬索桥独特的受力特点使得它具有一套与其他桥梁不同的施工方法。目前针对这些问题的相关研究文献还很少,但可以预见,在不久的将来多塔自锚式悬索桥将被越来越多的修建。本文以银川滨河黄河大桥为工程背景,对三塔(多塔)双索面叠合梁自锚式悬索桥施工工序开展相关研究,并对施工过程中的关键力学问题进行分析,使得不仅能达到最终的合理成桥状态.并保证桥梁在每个施工阶段均处在合理受力状态。该研究对提高大桥的安全性、适用性、耐久性起收稿日期:2016-07—2

4、3基金项目:国家“九七三”重点基础研究发展规划(2013CB036300);国家自然科学基金(51378387)24上冯么魄N。.32016着举足轻重的作用,并对以后同类型桥梁的设计施工与优化有重要的参考价值。1多塔自锚式悬索桥的特点1.1多塔自锚式悬索桥受力特点[21自锚式悬索桥作为一种组合结构体系,它的主要优点有:(1)不需要修建庞大而昂贵的锚碇,特别适用于地质条件很差的地区;(2)受地形限制小,可结合地形灵活布置;(3)对于钢筋混凝土材料的加劲梁,由于承受主缆水平分力的作用,加劲梁刚度得到提高,节省了大量预应力钢筋及锚固装置,同时也克服了钢材料在巨大轴向压力

5、下容易压屈的缺点;(4)保留传统悬索桥的外形,在中小跨径桥梁中是很有竞争力的方案;(5)自锚式悬索桥结构较为合理,外形美观,尤其适合在地基较差、锚锭修建困难的地区采用。当然,自锚式悬索桥也不可避免地存在缺点:(1)由于主缆直接锚固在加劲梁上,梁承受了很大的轴向力,为此需加大梁的截面,对于钢结构的加劲梁则造价明显增加,对于混凝土材料的加劲梁则增加了主梁自重,从而使得主缆钢材用钢量增加,所以采用这两种材料的桥梁跨径都会受到限制;(2)旋工步骤受到了限制,必须在加劲梁和桥塔做好后再吊装主缆、安装吊索,因此需要搭建大量临时支架以安装加劲梁,额外的施工费用会大大增加,且在通

6、航要求较高的地域收到限制;(3)锚固区构造和受力复杂,导致构造相应复杂;一s一—髑◎(4)由于主缆非线性和缆梁相互作用的影响,使得吊杆安装时的施工控制更加复杂。总的来说,自锚式悬索桥的优势是明显的,其经济合理性及美观的特点在各式桥梁中具有较强的竞争力,是很有发展前景的一种桥梁。对于多塔自锚式悬索桥而言,其与常规的单塔或双塔自锚式悬索桥最大的差别主要在于中塔上主缆远端支承于边塔上,中塔缺乏主缆对它必要的纵向约束,中塔自身的纵向刚度对全桥刚度的影响较大。而且,由于主塔自身刚度的存在,活载作用下各跨缆索内力的变化不同。故类似于多塔地锚式悬索桥,多塔自锚式悬索桥中塔纵向刚

7、度是影响结构受力的重要因素。1.2多塔自锚式悬索桥施工工序特点自锚式悬索桥独特的受力特点使得它具有一套与其他桥梁不同的施工方法。和传统地锚式悬索桥相比,原本仅受弯的加劲梁变成受强大轴向压力的压弯构件,加劲梁和主缆的施工顺序与地锚式悬索桥完全相反,地锚式悬索桥常规施工方法为“先缆后梁”,而自锚式悬索桥施工方法一般为“先梁后缆”。2工程简介银川滨河黄河大桥位于宁夏回族自治区滨河新区,与北京路延伸工程径向衔接,建成后将成为银川主城区与滨河新区之间的最便捷快速通道。银川滨河黄河大桥主桥采用三塔双索面叠合梁自锚式悬索桥,跨径布置88+218+218+88—612m。主缆矢跨

8、比1/5,

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