泰州大桥中塔塔底锚固设计中的几个关键问题及分析处理.pdf

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1、公路2012年4月第4期HIGHWAYApr．2012No．4文章编号：0451-0712(2012)04-0092-07中图分类号：U443．38文献标识码：B泰州大桥中塔塔底锚固设计中的几个关键问题及分析处理韩大章，华新，周彦锋，徐瑞丰(江苏省交通规划设计院股份有限公司南京市210005)摘要：介绍了国内首座三塔悬索桥人字形钢中塔的构造设计，对塔底锚固受力特点做了介绍，对钢塔底部钢与混凝土的连接设计中的几个问题进行了分析，并提出了相应的解决办法，主要包括如何处理塔底纵向分叉后，由轴力引起的水平分力的问题；对铰接与固接两种锚

2、固方式进行了分析，介绍了塔底固结、预应力螺杆锚固的方案；通过塔底注浆的方法，实现了在双向倾斜的塔座表面，保证塔底钢板与混凝土表面的密实连接；分析了塔底柱脚加劲肋的受力特性；加劲肋焊缝设计及加劲高度的确定方法；在锚固材料选择及预压力的有效传递方面，改进了双套管的施工方案，变更为螺杆与混凝土承台无黏结的锚固方案，既减少了钢套管施工，又保证了预压力的有效传递。关键词：三塔悬索桥；钢塔；钢一混连接；塔底锚固；柱脚设计l工程概述索结构桥梁，由于有边跨背索的强劲约束，其索塔是泰州长江公路大桥是国内外首座主跨超千米的三以受压为主、受弯为辅的

3、小偏心受压结构，而三塔悬塔悬索桥，工程位于江苏省境内长江中段，北接泰州索桥的中塔，由于其两侧均是主跨，主缆对中塔的约市，南联镇江市和常州市，该处江面宽约2100ITI，主束较弱，中塔在活载作用下，不仅受轴向压力，同时桥三塔悬索桥分跨为390in+1080m+1080m+承受巨大的弯矩，呈现出大偏心受压结构的受力特3901TI，整个主桥仅中塔在水中，两个边塔布置在边点，其塔底的锚固设计，较两塔缆索支承桥梁复杂得滩上。根据总体设计，三塔悬索桥的中塔，在顺桥多。因此，本桥中塔底钢与混凝土的锚固设计，面临向的结构刚度，应是既有恰当的可

4、挠曲性，又有足着许多国内外均未曾遇到过的困难，本文就塔底钢够的抗弯刚度。本桥中塔采用了纵向人字形塔与混凝土的锚固设计中的几个关键问题及处理方法形，全塔采用弹性和均匀性好的钢材作为中塔材做介绍，以期与同行交流。料。由于桥位处于长江下游，设计水位变化不大，300年一遇设计洪水位为6．68m，而设计最高通2钢中塔结构设计航水位5．92m，因此，结合防船撞要求，将承台顶中塔纵向呈人字形结构，塔柱高191．5m。塔面置于最高洪水位以上，塔柱钢混连接位置，可直接柱纵向自上向下分三个区段：上部直线段、交点附近置于承台顶面，这样，即使在最高洪

5、水位时，钢结构的曲线过渡段及下部斜腿段。斜腿段倾斜度为的塔柱底部，亦不会被水淹没，钢塔底的防腐涂装工1：4。纵向宽度自塔顶的6．6m直线变化到曲线作相对简单。过渡段顶的10．6m，曲线过渡段半径为100ITI，塔全钢索塔的设计，在我国尚属首次，但在日本和柱纵向由10．61TI变到15．54m；斜腿段纵向尺寸等欧美等国家，有许多斜拉桥、悬索桥的塔采用钢塔，高为6．0m。索塔横向为门式框架结构，塔柱横桥积累了较丰富的设计和施工经验，然而国外的这些向尺寸自塔顶至塔底等宽为5．0m，塔柱共设置2钢塔，都是常规的两塔缆索支承桥梁的塔。两

6、塔缆道横梁。钢中塔结构构造如图1所示。基金项目：国家科技支撑计划资助项目，项目编号2009BAG15B02；交通运输部2008年度部省联合攻关项目，项目编号2008收稿日期：2012—03—062012年第4期韩大章等：泰州大桥中塔塔底锚固设计中的几个关键问题及分析处理．一。。、、●A-o4oIr嚣IIlI、=400。。Q_-J11]、ojlI裔＼=触；，uu删”昌￡!—-—_5o0__]I’l-lIIII7866．6、uI6、。．6I8l一12．-2s!下茚1：lO0一圆弧起0坦蚓I’0000IlII——-_圆弧搏__-6I

7、-6Idj0k-_~xbo0：!00~_x500，U_-弋生＆×500一罾I^__。。__II．0I148608．—III、6000I——(lI一3．-3I17500500ll：l004-4l+lo0单位：mm图I钢中塔结构示意泰州大桥中塔塔柱在桥面以下纵向分叉，使得叠加了恒载轴力后，加载侧塔底轴力205000kN，非上塔柱的弯矩在桥面以下转换为轴力，恒载工况下，加载侧塔底轴力36000kN，如图2(b)所示，塔底相分叉点处塔柱轴力210000kN／柱(共2柱)，塔底应的弯矩为加载侧一240900kN·rrl，非加载侧轴力11

8、5000kN／柱(共2柱)，图2为泰州大桥中塔191200kN·IT1。由此可见，通过下塔柱分又，使主要工况轴力图。其中恒载工况时，塔柱轴力如图得塔底弯矩比分叉点处弯矩下降了一个数量级，2(a)所示，塔柱弯矩在分叉点处近乎为零，塔底截面处因此塔底钢与混凝土承台的锚固构造变得较