宽幅矮塔斜拉桥最大悬臂阶段主梁受力分析.pdf

宽幅矮塔斜拉桥最大悬臂阶段主梁受力分析 刘沐宇 ，孙文会 ，孙向东2，袁卫国 (1．武汉理工大学 道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室 ，湖北 武汉 430070； 2．广东省公路勘察规划设计院，广东 广州 510507) 摘 要：矮塔斜拉桥主梁不仅受轴向压力，还要承担相当部分的弯矩和剪力，所以其受力复杂，空间应力的不均 匀现象十分严重。并且随着箱梁的宽度的增大剪力滞效应更加严重，施工过程中主梁截面剪力滞对结构的影 响较成桥以后更大。本文以在建的江肇高速公路西江特大桥为研究背景，采用有限元理论，建立了拉索锚固区 梁段空间有限元模型，分析最大悬臂施工阶段的主梁空间受力状态。分析结果表明该桥设置后浇段的施工方 法在最大悬臂施工阶段主梁的受力状态合理，对同类桥型的设计和施工具有一定的参考意义。 关键词：矮塔斜拉桥； 剪力滞； 后浇段 ； 受力分析 中图分类号：U448．27 文献标识码 ：A 文章编号：1672-7037(2010)02-0011-04 矮塔斜拉桥起源于 日本 ，是介于梁式桥和斜 最大悬臂施工阶段主梁的受力状态合理，研究结 拉桥之间刚柔相济的新型桥型…。其斜拉索只 果对同类型矮塔斜拉桥的设计和施工有一定的参 分担部分荷载，还有相当部分的荷载 由主梁的受 考意义 。 弯、受剪来承受。这种桥型兼有斜拉桥和连续梁 桥的特点，其主梁刚度较大，不仅受轴 向压力，还 1 工程概况 要承担相当部分的弯矩和剪力 J，空间应力的不 均匀现象十分严重 。随着矮塔斜拉桥跨径和主梁 江肇高速公路西江特大桥位于珠江三角洲西 横向宽度的进一步增大，宽跨比和宽高比随之增 部地区，其主桥采用单索面四塔矮塔斜拉桥结构 大，剪力滞效应更加严重，施工过程中主梁截面剪 方案，跨径布置为 128m+3×210m+128m，桥 力滞对结构 的影响较成桥 以后影响更大 ，施工过 塔高30．5m。主梁采用变高度斜腹板单箱三室 程中主梁截面的内力在某些工况下大于成桥状态 宽幅脊梁截面，主梁顶板宽38．3m，在 同类型桥 的内力，使得施工 内力成为控制截面设计的内力 梁中，其宽度位居世界首位。悬臂长 8．15m，两 值 。一般的平面及空间杆系分析很难反映其 侧设 5．15m宽后浇带，箱梁后浇段滞后 5个梁段 实际的应力分布。所 以有必要对宽幅主梁在最不 (共 20m)浇筑。主塔根部梁高6．5m，跨中梁高 利状态(即最大悬臂施工状态)下的空间受力状 3．5m，主梁的梁底 曲线按 1．8次抛物线变化 。顶 态进行空间仿真计算分析。 板板厚0．25m，底板厚由跨中的0．3m变厚至塔 为了明确了解最大悬臂施工阶段的拉索区主 根部的 1．0m。主塔墩处塔梁墩固结，边墩设纵 梁的受力特性，本文 以西江特大桥为研究背景，采 向活动的竖向支座。每个主塔各设 l6对拉索，梁 用有限元理论，通过建立拉索锚 固区梁段空间有 上索间距4．0m，塔上索距0．8m，全桥共128根斜 限元模型，分析最大悬臂施工阶段的主梁空间受 拉索。主梁立面及主梁横断面布置见图1和图2。 力状态。结果表明通过设置后浇段的施工方法在 图1 西江特大桥立面布置／in 图2 主桥结构断面／cm 西江特大桥是世界上主梁最宽的矮塔斜拉 桥，主梁宽度达到38．3m，考虑到索力的纵向力 按一定的角度方向向两侧传递_4J，在主梁中传递 有滞后性和减轻宽幅主梁施工时剪力滞效应，该 主梁两侧设5．15ITI宽后浇带，箱梁后浇段滞后5 个梁段(共20m)浇筑。 2 空间