部分斜拉桥范文

部分斜拉桥范文（精选5篇）

部分斜拉桥 第1篇

千禧大桥位于海安县城长江西路上,长江西路是海安县规划城市主干道。桥梁自西向东跨越如海运河。原桥为梁桥,建于2000年,全长79 m,桥面宽25.5 m,桥梁跨径组成(22+30+22)m,通航孔净宽18 m,净高4.5 m,现航道等级6级。连申线航道整治工程要求航道等级达到Ⅲ级航道标准,通航净空需满足607 m,老桥通航净空不能满足要求,需拆除重建。千禧大桥桥轴线与航道中心线呈70.67°夹角,考虑景观及航运影响,千禧大桥主桥采用主跨95 m一跨跨越如海运河,宽度为29.5 m。设计荷载等级为公路-I级,人群荷载3.0 kN/m2。

2 主桥结构设计

2.1 部分斜拉桥优势

部分斜拉桥就其外形特点来说有人称之为矮塔斜拉桥,而就其受力特点来说,实质是用体外斜拉索来加固的梁式桥,属于斜拉和梁式桥的协作体系。该桥具有斜拉桥和梁式桥的双重特点,因此称之为“部分斜拉桥”。部分斜拉桥具有斜拉桥的形式,但在布索、结构尺寸比例以及受力特性等方面又与真正的斜拉桥有明显的差别,是介于梁式桥和斜拉桥之间的一种桥型[1]。

与连续梁相比,它有如下优点:①由于斜拉索的倾角较小,相当于拉索对主梁施加了较大的体外预应力,因此其跨越能力较连续梁大,部分斜拉桥较连续梁可减少根部梁高约一半;②对于100~200 m左右跨径而言,部分斜拉桥比连续梁经济。

与斜拉桥相比,它有如下优点:①塔高较矮,塔身结构简单,施工方便;②在拉索用量上,由于部分斜拉桥以梁受力为主,索只起辅助作用,斜拉索应力变化幅度小,可采用较高的应力,一般情况下,斜拉桥拉索的应力为标准强度的0.4~0.45倍,而部分斜拉桥可用至0.5~0.6倍。因此,其斜拉索的用量明显比一般斜拉桥要少许多;③主梁抗弯刚度大,可采用梁式桥施工方法,而无需象斜拉桥那样采用大型牵索挂篮,极大地方便了施工[2];④主梁梁高是斜拉桥的2~2.5倍,整体刚度大,变形小。

2.2 桥跨布置

全桥孔跨布置为:主桥为(55+95+55)m预应力混凝土部分斜拉桥,本桥采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系,墩顶设支座。两侧引桥均为2(420)m的先张法预应力砼空心板梁,桥梁全长为531.37 m。航道中心线与桥梁的交角为70.67°。主桥立面布置图见图1。

2.3 主梁结构

主梁采用单箱3室大悬臂截面,支点梁高3.8 m,跨中梁高2.6 m,梁高按二次抛物线变化,箱梁顶宽29.5 m,悬臂长5.1 m,箱底宽16.965~18.0 m,两外腹板斜置,腹板斜率不变。边室净宽7.2 m,中室净宽2 m,斜拉索布置在中室。主梁除支点处设横梁外,每根拉索锚固点处均设有横梁,间距4.0 m。中支点处中横梁厚2.5 m,边支点端横梁厚1.5 m。拉索锚固点处横梁为变厚度,中室厚0.60 m,边室厚0.4 m。主梁顶板厚0.3 m,底板厚0.3~0.604 m。4号块后边腹板厚0.60 m,中腹板厚0.40 m,在1~3号块件范围内边腹板厚由0.60 m按直线变化到0.8 m,中腹板厚由0.40 m按直线变化到0.60 m。见图2。

2.4 桥塔

主塔结构高14.0 m,为主跨的1/6.79,主塔采用实心矩形截面,顺桥向长2.4 m,横桥向宽1.8 m,布置在中央分隔带上,与箱梁固结。塔上设鞍座,以便拉索通过。每根斜拉索对应1个鞍座,斜拉索横桥面呈2排布置,鞍座亦设2排。鞍座采用分丝管形式(见图3),分丝管采用圆弧形。索鞍起到分散、均匀传递荷载作用。

2.5 斜拉索

斜拉索采用扇形对称布置,梁上间距4 m,塔上间距0.8 m,拉索通过预埋鞍座穿过塔柱,在主梁上张拉。全桥共计28根斜拉索,布置在边跨中及1/3中跨处。斜拉索索体采用填充型环氧涂层钢绞线,钢绞线标准强度fpk=1 860 MPa。斜拉索的锚具组件要求在不灌浆工况下,能通过应力上限0.45σb,应力幅250 MPa,疲劳加载次数200万次的疲劳试验,并在疲劳试验后继续静载试验,其静载试验破断力不小于95%的拉索公称破断力。

2.6 主桥施工方案

千禧大桥采用挂篮悬浇和搭支架现浇相结合的方案。主桥施工工序如下:

(1)搭设临时墩浇注0、1号块,并进行主塔及主塔鞍座施工。

(2)用挂篮对称悬浇箱梁节段,张拉梁体纵、横、竖向预应力束。

(3)架设并张拉斜拉索。

(4)安装边跨合龙段的临时刚接结构进行边跨合龙。

(5)拆除主墩处的托架和边跨的施工支架,解除主墩处的临时固结,完成中跨合龙。

(6)桥面工程及附属结构施工。

3 主桥结构分析

主桥上部结构分析采用桥梁博士程序进行计算。分别包括成桥状态下恒载、活载、预应力、混凝土收缩徐变、温度变化等荷载作用计算。

3.1 纵向计算

主梁、塔均采用梁单元模拟,斜拉索采用索单元,结合施工过程,全桥共划分为158个单元,131个节点,51个施工阶段。全桥仅设1个固定支座,斜拉索按一次张拉到位,不进行后期索力调整。纵向离散图见图4。

计算表明主桥施工阶段短暂应力状况验算满足规范要求。表1所列为施工阶段混凝土的最大、最小正应力。

MPa

正常使用极限状态下成桥阶段主梁上、下缘均处于全截面受压状态,在短期效应组合下,最小压应力为0.3 MPa。在标准组合下,上缘最大压应力为15.5 MPa,下缘最大压应力为8.6 MPa。分别见图5、图6。可以看出,在各种荷载的不利组合下,结构受力状态良好。

3.2 横向计算

箱梁的横向计算分为3种模式:

(1)主梁斜拉索锚固区横梁。按以拉索锚固区横隔梁为主的双悬臂工字梁计算,并以此配置拉索区横梁预应力钢束。

(2)主梁无索区。按框架模型进行计算,并以此配置桥面板横向预应力钢束。

(3)端横梁及中横梁。按带悬臂的实心横梁计算,支点位置与支座位置对应。

3.3 斜拉索应力幅计算

斜拉索在主要组合下最大应力幅为51 MPa,符合部分斜拉桥的界定标准。

4 设计建议

(1)主梁支点梁高3.8 m,为主跨的1/25;跨中梁高2.6 m,为主跨的1/36.5。控制点处梁高较连续梁方案小1.4 m,有利于控制桥梁规模,桥长较预应力混凝土连续梁方案可以减少110 m左右。

(2)主梁混凝土指标为1.0 m3/m2,普通钢筋指标为220 kg/m2,钢铰线指标为51 kg/m2(含斜拉索的环氧涂层钢铰线10.8 kg/m2),与预应力混凝土连续梁方案的经济指标基本相当。

(3)部分斜拉桥中的斜拉索应力幅较小,本桥的应力幅为51 MPa,因此其允许应力是采用体外预应力索的允许应力,即极限应力的60%,安全系数为1.7。

(4)斜拉索最小倾角为16.6°,梁端拉索的预埋钢管在主梁上的水平投影长度为1.3 m,设计时为避免桥面板横向预应力束与预埋钢管冲突,对拉索预埋钢管附近采用较大的15-5钢束,其余位置采用15-3钢束纵向50 cm间距布置。同时对预埋钢管通过区域箱梁顶板横向钢筋进行了补强设计。

(5)相比于普通斜拉桥,部分斜拉桥由于主梁刚度大,斜拉索的张拉以及主梁纵向预应力施工对已经施工好的斜拉索内力影响较小,因此斜拉索的施工可采用一次张拉到位的施工方法。

(6)就已建成的部分斜拉桥来看,部分斜拉桥的几个主要参数如塔高、拉索倾角、梁高等的取用自由度比较大,设计时应根据桥位情况进行优化比选。

5 结论

千禧大桥主桥采用预应力混凝土部分斜拉桥,具有经济、美观、刚度大、施工方便的优点,这种桥型是100~300 m跨径的梁式桥和斜拉桥在技术经济上强有力的竞争者。最适宜下述情况[3]:

(1)需尽可能降低梁高从而减少桥长者。

(2)对刚度要求较大的轨道桥梁。

(3)桥上空间受限制者,如机场附近、周围有高压线等。

(4)跨度超过连续梁桥范围而建斜拉桥又不经济。

摘要：千禧大桥是连申线航道整治工程中海安段的一座改建桥梁,主桥采用(55+95+55)m预应力混凝土部分斜拉桥。文章对千禧大桥主桥从设计、结构分析、施工方案、经济性等方面进行了介绍,认为该种桥型造型美观、经济性较好。

关键词：部分斜拉桥,结构设计,结构分析

参考文献

[1]李映,徐利平.部分斜拉桥方案设计[J].结构工程师,2002(2):6-10.

[2]陈亨锦,王凯,李承根.浅谈部分斜拉桥[J].桥梁建设,2002(1):44-47.

宽幅部分斜拉桥箱梁挂篮设计要点 第2篇

关键词：宽幅桥,挂篮,前吊系统,后吊系统,吊带

随着城市的发展，宽幅城市桥梁在近年也愈来愈多，大跨度宽幅桥梁的设计、施工是桥梁工程遇到的一个难题，特别是挂篮施工的宽幅桥梁。本文结合某大桥，介绍宽幅挂篮设计中在处理挂篮刚度、施工安全、防止分段处箱梁出现错台现象等问题时挂篮设计的一些特色。

1 桥梁概述

某大桥主桥为(80+140+80)m部分斜拉桥，塔高23.5 m，桥塔采用单面索结构，每个塔共设9对斜拉索，主梁为二次抛物线变截面预应力钢筋混凝土整体式箱梁，箱梁在主塔处高度4.68 m(梁底至中央分隔带顶)，跨中合龙段处高度2.68 m，箱梁宽34 m，顶板厚28 cm。底板厚度为90 cm～25 cm;腹板厚度从70 cm向60 cm,50 cm渐变。拉索区每5 m布置一道横梁，并与斜拉索索距对应。主桥上构箱梁共2个“T”，各有14对悬浇段，其中梁段数及梁长从墩顶至跨中依次为:1号～5号梁段为5×3.4 m,6号～13号梁段为8×5.0 m,14号～15号梁段为2×4.0 m，合龙段为2.0 m。0号、1号块拟采用支架现浇施工，2号～15号块采用挂篮悬浇施工。悬臂浇筑最重梁段为6号梁，重约463.5 t。主桥横断面图见图1。

2 施工过程概述[1]

本桥采用挂篮现浇法施工，主要施工步骤如下:1)主墩和过渡墩墩身及盖梁施工;2)利用主墩墩身搭设托架，浇筑主梁0号节段，并进行临时锚固;3)在主梁0号块上搭设支架施工桥塔;4)安装挂篮，依次浇筑主梁1,2,3节段;安装第一对斜拉索并完成张拉;5)采用挂篮浇筑有索区主梁4号～11号节段，张拉梁内预应力;安装第2对～第9对斜拉索并完成张拉;6)采用挂篮浇筑无索区主梁12,13节段;7)安装用于边跨现浇施工的桁架，浇筑边跨现浇段混凝土，完成边跨合龙;8)去除0号段与主墩之间的临时锚固结构，进行体系转换;9)浇筑合龙段混凝土，完成中跨合龙;10)施工桥面铺装和桥面系。

其中第5步、6步挂篮施工流程图见图2。

3 挂篮结构概述[2,3]

根据桥梁设计图，悬臂浇筑节段按长度3.4 m,5 m,4 m划分，单墩每侧共计14节段，2号～15号节段采用挂篮悬臂施工，节段重量323.637 t～372.14 t，其中最重节段为6号节段，长5 m，混凝土重量463.5 t。

采用三角形轻型挂篮作为主要悬浇设备，三角形挂篮自重131.3 t，考虑施工荷载后总重60 t，适应最大梁重555 t，最大梁长5 m，全桥共投入4套(2个T)挂篮施工。挂篮结构主要采用成品型钢经加工而成(见图3)。挂篮主要由以下部分组成:桥面三角形主桁系统(含主纵梁、立柱、节点、拉板、横联桁架、前、后支座);悬吊、行走系统(含横梁系统、行走系统、悬吊系统);锚固系统(含后锚系统、轨道梁锚固系统);模板系统(含底模、外侧模板)。

1)三角形主桁系统(见图4)。

2)悬吊系统。前吊系统中主要受力位置均采用Q345钢板吊带，一套挂篮前吊带共10根，外侧模行走梁前吊带2根。吊带插销采用Q420贝雷销，预紧后锚固时，在贝雷销与垫梁或垫板间以铁板塞紧，并通过各种厚度的铁板微调梁底高程。

后吊系统中，箱室底板位置及行走梁后吊位置均采用Q345钢板吊带，一套挂篮后吊带共6根，外侧模行走梁后吊带共4根。为方便立模、调模，部分采用精轧螺纹钢吊杆，一套挂篮后吊杆共12根。

3)行走系统见图5，图6。

4)锚固系统见图7。

4 宽幅挂篮设计创新点[4]

本桥总宽34 m，桥梁较宽，在箱梁施工过程中，挂篮各主桁、悬吊系统受力不均匀，挂篮易于扭曲，为此针对此桥上述挂篮系统均进行了专门设计和优化，具体如下:

1)挂篮整体刚度的加强设计。

为降低挂篮在浇筑混凝土过程中的沉降，防止箱梁不同节段新旧混凝土结合面因挂篮在混凝土浇筑加载过程下挠过大而开裂，降低施工监控难度，确保成桥线形，通过对挂篮构件进行加强的技术措施对挂篮的整体刚度进行优化，将挂篮的前端挠度由原来的45 mm降至20 mm以内。

其措施主要包含:将原前吊横梁下弦杆以下增设加强弦杆，形成三水平弦杆横梁，并且将前吊横梁与主桁架纵梁搁置处增设竖向弦杆进行加强，以增大前吊横梁的刚度，前吊横梁与主桁架之间增设斜撑，前吊横梁高度由原来的1 220 mm加强为2 440 mm。

挂篮主桁架拉板截面原设计中的4 000 mm2增大为5 600 mm2，主桁拉板上加焊一块加强钢板增大受拉面积，减小变形。

将主桥原设计中每套挂篮底篮前吊杆中间10根换成吊带，底篮后吊杆中锚固在底板上的6根换成150 mm×20 mm的大截面面积吊带，外模行走梁前后吊杆换成吊带。

2)挂篮局部刚度的加强设计。

挂篮在箱梁节段混凝土浇筑过程中，由于各锚系在前吊横梁上的吊带因布置位置的不同而受力不同，导致其主拉的底篮前横梁各点的沉降下挠不同。当挂篮前吊横梁刚度偏小时，会导致吊带主拉的底篮前横梁各点间的沉降差偏大，致使挂篮底篮前吊横梁在混凝土浇筑加载过程中，呈波浪状挠曲变形，影响混凝土箱梁节段的外形尺寸及在挂篮前移至下一节段浇筑位置后，导致模板与箱梁底面无法接触紧密而造成错台、漏浆。

因此，本次采用增大前吊横梁刚度(同前)、增加前吊横梁吊带数量、调整前吊横梁吊带位置，以使各个前吊横梁吊带受力趋于均匀，相互之间沉降差控制在5 mm以内。

同时将底篮后横梁下弦杆采用6 mm钢板进行加强。

3)确保结构安全性的设计。

a．由于挂篮前吊横梁高宽比较大，在挂篮混凝土浇筑、前移过程中易于发生平面外挠曲失稳，因此通过在前吊横梁与后吊贝雷架梁间增设双层平联以增加其平面外稳定性;b．原设计采用精轧螺纹钢作为挂篮的吊杆。精轧螺纹钢在实际使用时，因受撇、电弧烧伤等原因，承载力会大幅降低，易于脆断，影响挂篮的整体性安全。因此在悬吊系统中通过采用普通Q345材质的吊带代替精轧螺纹钢吊杆，提高挂篮的整体安全性。

4)防止箱梁底部漏浆及错台的优化设计。

在挂篮悬臂浇筑的混凝土箱梁施工过程中，在施工待浇筑梁段混凝土时，挂篮底篮后锚点一般锚固在已浇筑梁段的底板上，底模板伸入已浇筑梁段底板一定的距离，以确保新旧混凝土的结合(有一搭接段)。

混凝土浇筑时，由于前后锚点吊杆长度不同及受力大小的不一样，底篮受载会以后锚点为轴心不可避免的发生转动式下挠变形(即挂篮前端下挠大，后端小)，致使挂篮底篮模板与已浇箱梁混凝土底板底面分离，在底模板与已浇箱梁混凝土底板底面间形成缝隙，混凝土会在该缝隙处流出而造成漏浆及错台，影响混凝土的外观质量。由于该处混凝土的外泄，易于造成梁段新旧混凝土结合面形成质量薄弱面，如图8所示。

一般施工中，通过对后锚点施加预紧力，使挂篮底篮模板与已浇箱梁混凝土底板底面间形成预压力的方式，减小该处因混凝土浇筑时挂篮底篮下挠形成的缝隙。

当挂篮后锚点离梁断面越近，底篮模板与已浇箱梁混凝土底板底面间预压力越大，锚固效果越好，浇筑时挂篮底篮模板与已浇箱梁混凝土底板底面缝隙越小，漏浆及错台就越小。反之，则越大。因此，将挂篮后锚点由原来距端面1 500 mm调整为500 mm。

挂篮后锚点纵向布置示意图见图9。

5 结语

主桥挂篮为上构箱梁的安全、高质、高效施工奠定了坚实的基础。宽幅桥梁在挂篮浇筑时，各主桁架受力不均匀，箱梁模板易于扭曲，要求加强挂篮刚度;保证前后吊系统安全;同时在施工中易于挂篮移动及调整梁底标高等一系列问题，本次挂篮设计中通过有效的优化设计均逐个解决，为主桥顺利合龙提供了前提条件。

参考文献

[1]JTG041-2001,公路桥涵施工技术规范[S].

[2]周呈强.预应力悬臂箱梁宽幅式挂篮施工设计[J].公路,2002(11):45-46.

[3]汤少青,汪芳进,周祖干.漳州战备大桥挂篮设计[J].桥梁建设,2002(1):26-28.

部分斜拉桥鞍座锚固区局部应力分析 第3篇

某公路桥为塔梁固结的预应力混凝土部分斜拉桥。主塔为实心矩形截面, 塔身上部设有鞍座, 混凝土塔内预埋有套管, 斜拉索穿过套管, 施工完毕后在钢管灌注高强混凝土, 以增加承受两侧斜拉索拉力差能力。图1为总体布置图。为了解主塔鞍座处的受力特点及应力分布, 确保主塔鞍座区结构安全性及可靠性, 在实桥主塔鞍座区选取一节段进行有限元模型分析。

2 有限元模型建立

本文采用ANSYS对该桥索鞍节段进行三维有限元分析。所用单元为Solid45。考虑到建立整个桥塔结构单元数量巨大, 为节省计算时间, 模型的建立选取了桥塔底部索力较大的C1号～C3号斜拉索所对应的孔道进行分析。同时考虑到结构的对称性, 建立了1/4桥塔结构的有限元计算模型, 图2给出了模型示意图, 图3给出了鞍座处的局部网格划分图。

3索力转化依据

拉索在孔道上力的分布情况是比较复杂的, 斜拉索沿着索鞍递向下的压力, 其压力的传递是不均匀的, 绝对不能简单地把力平均分配到孔道各个相应面上, 目前较为精确的方法是, 面力沿着孔道呈空间二次抛物线过渡, 根据套管的具体情况将索力沿钢套管轴心方向拟合成二次抛物线形状, 如图4, 图5所示。

4鞍座处应力计算结果

为研究桥塔鞍座的应力分布, 下面给出鞍座结构的应力云图见图6, 图7。

从图6, 图7可以清晰的看出桥塔鞍座顺桥向最大拉应力为2.98 MPa, 出现在拉索孔道附近, 最大压应力为9.346 MPa, 最大压应力集中出现在两C1拉索进孔中心下部对应的鞍座锯齿块底部与桥塔连接线附近, 且高度集中呈线性分布;桥塔鞍座横桥向最大拉应力为5.572 MPa, 出现在桥塔C1拉索对应锯齿块拉索进孔上缘内壁, 且应力高度集中, 最大压应力为5.646 MPa, 出现位置同顺桥向最大压应力位置;桥塔鞍座竖向最大拉应力为0.379 MPa, 出现在桥塔C1拉索对应锯齿块角隅, 且最大拉应力集中度不高, 可见桥塔锯齿块竖向受弯, 最大压应力为28.514 MPa, 出现位置同顺桥向最大压应力位置。

5斜拉索孔道局部应力计算结果

图8, 图9给出了桥塔斜拉索索道孔处的局部应力图。

从图8, 图9可以看出斜拉索孔道附近应力分布较均匀。可以认为在自重和孔道压力作用下鞍座顺桥向呈压弯的状态, 顺桥向最大拉应力为2.976 MPa, 出现在拉索孔道内壁下缘, 靠近拉索进孔处;横桥向最大拉应力为5.615 MPa, 出现在拉索孔道内壁上缘, 与锯齿块上进索孔相交处, 应力高度集中。从以上各图可以看出:拉索孔道上下缘横桥向拉应力较大, 孔下横向受到劈裂作用。

6结语

1) 有限元模型计算结果表明:在拉索法向力均匀分布力作用下, 孔道下受到竖向压应力, 横向受到劈裂应力, 但这些仅在孔下的局部区域出现;2) 孔下的横向有较大的横向劈裂应力, 此处需布置适量的钢筋以防止开裂, 并抵抗斜拉索与孔壁可能出现的不均匀接触引起的局部过大应力;3) 鞍座和塔柱的交界处受力复杂, 应力较大, 此处的截面和配筋应加强;4) 建议索道孔采用钢管。鞍座锯齿块角隅采用圆弧形倒角, 减少应力集中。

摘要：以一座部分斜拉桥为研究对象, 为了准确地校核该桥鞍座的实际受力情况, 将实际索力按空间抛物面形式的面压力施加在各个对应的孔道上, 利用大型分析软件ANSYS对主塔鞍座进行有限元空间分析。

关键词：部分斜拉桥,鞍座锚固区,局部应力,索力转化

参考文献

[1]刘钊, 孟少平, 藏华, 等.矮塔斜拉桥索鞍区模型试验及设计探讨[J].东南大学学报, 2007 (3) :5-6.

[2]汤少青, 蔡文生, 王戒躁, 等.漳州战备大桥主塔鞍座处节段模型试验研究[J].桥梁建设, 2002 (1) :15-18.

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[4]朱廷, 王炎, 郝超.曹娥江大桥桥塔鞍座锚固区试验研究[J].山西建筑, 2008, 34 (6) :8-9.

[5]朱军.矮塔斜拉桥索鞍受力分析[J].山西交通科技, 2006 (8) :21-22.

[6]张勇, 张哲, 李明.琴桥桥塔拉索锚下锚固区局部应力分析[J].东南大学学报, 2007 (3) :21-22.

部分斜拉桥 第4篇

部分斜拉桥亦称矮塔斜拉桥[1],是介于斜拉桥和连续梁桥之间的一种新型桥型。部分斜拉桥主梁自身刚度较大,能够承担大部分荷载效应,斜拉索对主梁起到一定程度的帮扶作用,使其具有斜拉桥和连续梁桥的双重结构特点。文中将探讨部分斜拉桥斜拉索的锚固与施工工艺技术,对同类型桥的设计和施工具有一定的参考价值。

1 部分斜拉桥斜拉索的锚固技术

1.1 斜拉索在塔上的锚固

目前部分斜拉桥斜拉索在塔上锚固主要有鞍座方式和锚箱方式两种。鞍座方式主要有双套管式[2]和分丝管式[3]。双套管鞍座是将斜拉索从内套管穿过,内套管内钢绞线剥皮洗净并以一束布置,斜拉索张拉后在内钢管和塔柱外侧锚固装置内压浆。采用此种方式构造简单,施工方便,拉索更换也方便,其缺点是:1)数股钢绞线在一根钢管内,施工时存在钢绞线间会相互挤压、扭铰等因素,导致套管和套筒内钢绞线在外部拉力作用下受力不明确;2)内外管径尺寸矛盾。为了减少外管下混凝土的局部应力,要求内外管间的接触面要宽,即内外管直径差不能太大;为了换索方便,要求内外管直径差不能太小;3)内套管内钢绞线下部压浆不可能均匀密实,钢绞线容易受到腐蚀,严重影响斜拉索使用耐久性。分丝管鞍座是在塔内预埋分丝管,塔内分丝管以集束方式布置,带PE护套的钢绞线穿过分丝管后在塔外侧锚固,管内不压浆,锚固套筒内压浆以锚固斜拉索,平衡斜拉索所受外力。该锚固方式受力明确,且鞍座下局部应力小;但分丝管构造加工和施工上相对复杂,成本较高。部分斜拉桥锚箱锚固和常规斜拉桥类似。钢箱一般采用钢构件,其优点是施工简单,锚固可靠;其缺点是设计制作复杂,耗费钢材,造价高。上述三种锚固方式,锚箱方式较贵,分丝管鞍座次之,双套管鞍座最便宜。

1.2 斜拉索在梁上的锚固

斜拉索在主梁上的锚固要求有:连接方式必须安全可靠;拉索索力传递到主梁的传力路径要明确简捷;便于施工、养护和更换等。拉索锚固区按锚固点位于主梁的位置可分为:1)锚固在梁中心顶板上。斜拉索直接锚固于箱梁顶板上或将锚固位置设在腹板与横隔梁交叉处。对于单索面的箱梁(如国内漳州战备桥)常采用这种锚固方式。由于锚头位于箱梁内,要求梁高不能太低。2)锚固于梁体两侧。对于双索面的经常采用主梁两边作实体锚固区进行锚固。实体锚固区的厚度一般约为0.8 m,宽度约为1 m。此种锚固方式,拉索对结构体系提供较大的抗扭刚度,有利于结构的偏载受力和抗风稳定。3)锚固于箱梁内。主梁箱梁内对实体锚固区进行锚固,同时一般在锚固处设置一横梁。如日本的冲原桥和保津桥[2]。

2 部分斜拉桥斜拉索组成和施工工艺

2.1 斜拉索的组成和工艺流程图

部分斜拉桥斜拉索由锚固段+过渡段+自由段+塔柱内段+自由段+过渡段+锚固段组成。斜拉索施工工艺流程见图1。

2.2 下料控制

下料前应对下料总长进行复核计算;钢绞线下料时要精确测量,确保下料长度满足要求并在计算数据的基础上预留20 cm左右富余长度,方便穿索张拉施工。

2.3 斜拉索安装控制

斜拉索采用单根安装、张拉的方法施工。安装时每根钢绞线先利用塔吊将索提至索鞍处侧面,人工将索穿过索鞍,并沿HDPE套筒穿至锚头处,然后将索尾端拉起,自上而下穿过另一侧HDPE套管,调整好钢绞线在索鞍处的位置,将一侧的标志点对齐,用软木楔打入内套管中将钢绞线挤紧定位,之后将两张拉端穿入锚具,等待张拉。

2.4 HDPE套管安装

套管在工厂分节制作,现场正常安装焊接。采用先挂索后安装,首先是将每索钢绞线穿过索鞍并调整好位置后,将互相扭铰的钢绞线理顺平行,然后顺张拉端用简易索夹整索,通过两个简易索夹交替握放,利用卷扬机将套管逐钳子安装、焊接、拉升。

2.5斜拉索张拉

斜拉索采用平行环氧钢绞线加夹片式群锚体系,张拉时,先用等值张拉法进行单根张拉,然后整体张拉至设计吨位。

斜拉索张拉采用单根挂索、单根张拉的方法施工,如图2所示

2.6防护施工

斜拉索张拉完毕后及时进行防护罩、减振器安装。梁下锚头在防护封闭前要用空压机吹风干燥。索鞍压浆由一端向另一端压注。HDPE套管上口及张拉端预埋钢管上口采用聚氨酯泡沫加防水布处理,防止雨水进入。

3 结语

本文主要介绍了目前部分斜拉桥斜拉索的锚固方式,并结合江苏某部分斜拉桥,介绍其斜拉索的施工工艺。部分斜拉桥作为一种较新的桥型,在经济性能和美观方面有一定的优势,必将在城市桥梁中具有广阔的发展空间。

摘要：在目前国内外现有部分斜拉桥的基础上,详细介绍了部分斜拉桥斜拉索的核心——斜拉索的锚固与施工工艺,对将来部分斜拉桥的设计和施工具有一定指导意义。

关键词：部分斜拉桥,斜拉索,锚固技术,施工工艺

参考文献

[1]刘世忠,欧阳永金.独塔单索面部分斜拉桥力学性能及建设实践[M].北京:中国铁道出版社,2006.

[2]陈从春.矮塔斜拉桥设计理论核心问题研究[D].上海:同济大学,2005.

[3]李文献.OVMAT矮塔斜拉桥拉索体系的研究与应用[J].预应力技术,2006(3):64-66.

部分斜拉桥 第5篇

部分地锚式斜拉桥是改变斜拉桥外部约束后得到的一种新的桥型。据研究, 部分地锚式斜拉桥的跨越能力卓越, 能很好的适应于超大跨径桥梁建设的需要, 是以后跨海大桥中的主力桥型[1,2,3]。但以往关于斜拉桥施工索力计算的研究大多数集中在传统自锚式斜拉桥方面[4,5,6,7], 而关于部分地锚式斜拉桥的较少。由于该桥型的体系结构不同于传统自锚式斜拉桥, 其受力特点、施工方法也不相同, 故需要对该桥型的施工索力计算方法进行研究。

1施工索力计算方法

1.1 基本算法

1) 正装法是初拟施工索力, 按正常施工工序进行拼装, 在成桥后与合理成桥状态对比, 再返回修正, 需要比较丰富的经验。2) 倒拆法是以合理成桥状态为初态进行节段拆除, 每个节段拆除后的下一节段的索力值为施工时安装该节段的索力张拉值。倒拆法难以考虑混凝土收缩、徐变的影响, 结构变形以及未闭合力的问题。3) 倒拆正装法是先用倒拆法算出每个施工阶段的张拉索力, 然后再用该索力进行正装计算, 得出考虑上述影响的结果, 然后将影响结果反馈到倒拆中去, 反复迭代, 直到最后结果与合理成桥状态基本吻合。

1.2 施工索力确定

本文采用正装法进行施工索力计算。根据无应力状态法理论, 只要最终结构的斜拉索无应力长度相等, 则最终结构的内力状态与结构形成过程无关[8]。假设索力张拉基于一次到位, 成桥状态下, 某斜拉索索力为T1, 长度为L1, 可以得出成桥状态下的无应力索长为:

$L{}_0=L{}_1/\left(\frac{{\rm T}{}_1}{EA}+1\right)$ (1)

其中, E为考虑了垂度效应的弹性模量;A为拉索横截面积。以该无应力索长为根据, 按该施工阶段结构位移的变化计算出该索力修正值。假设该施工阶段由于安装梁段产生变形, 拉索端点坐标发生变化, 索长变为L2, 则相对于无应力索长下的索力T2为:

${\rm T}{}_2=\frac{L{}_2-L{}_0}{L{}_0}\cdot EA$ (2)

相对初态的索力修正值为:

$\text{Δ}{\rm T}={\rm T}{}_2-{\rm T}{}_1=\frac{L{}_2-L{}_i^1}{L{}_0}\cdot EA$ (3)

由此得出每个施工阶段修正后的施工索力:

${\rm T}{}_i^2={\rm T}{}_i^1+\frac{L{}_i^2-L{}_i^1}{L{}_i^0}\cdot EA={\rm T}{}_i^1+\frac{L{}_i^2-L{}_i^1}{L{}_i^1}\cdot ({\rm T}{}_i^1+EA)$ (4)

其中, T${}_i^1$为第i根索合理成桥状态时的索力;T${}_i^2$为第i根索经修正后施工阶段张拉索力;L${}_i^1$为第i根索经合理成桥状态时的索长;L${}_i^2$为第i根索施工阶段变形后索长;L${}_i^0$为第i根索无应力索长。按该索力值张拉每个施工阶段的索力。

最后, 在合龙段合龙时, 将合龙处回复到成桥状态所需的强制变形值而产生的附加力矩施加在合龙段梁端后完成合龙, 达到成桥状态。

1.3 需要注意的问题

1) 几何非线性。

当斜拉桥跨径增加到一定程度时, 斜拉索由于自重产生显著的垂度效应, 引起明显的几何非线性问题。此处采用1965年J·H·Ernst提出的Ernst公式对拉索进行垂度修正。

$E{}_{eq}=\frac{E}{1+\left(\frac{\omega {}^{2}L{}_x}{12A{}^2\sigma {}^3}E\right)}$ (5)

其中, E为拉索材料的原始弹性模量;ω为拉索单位长度重量;Lx为拉索水平投影长度;σ为拉索应力;A为拉索截面积;Eeq为拉索换算弹性模量。

梁和桥塔引起的梁柱效应用几何刚度矩阵的方法解决:

[K]=[KG]-[Kg] (6)

其中, [KG]为普通梁单元刚度矩阵;[Kg]为几何刚度矩阵。

2) 混凝土收缩徐变。

在混凝土主梁斜拉桥中, 混凝土材料随施工阶段开展产生的收缩徐变也会对施工索力的计算造成影响。

2算例

采用上述方法对一座主跨1 100 m的部分地锚式斜拉桥进行了施工索力计算。

2.1 模型介绍

该部分地锚式斜拉桥全长1 600 m, 纵漂体系, 全桥设置四个辅助墩, 跨径布置为 (50+100+100) m+1 100 m+ (100+100+50) m, 边中跨比0.227, 主跨地锚梁段长400 m。中跨为扁平钢箱梁, 中心线处梁高4 m, 全宽40 m。主塔为钢筋混凝土门式塔, 塔高310 m, 桥面以上高270 m, 拉索锚固区塔高65 m。斜拉索采用扇形布置。

本文采用空间杆系模型建模。其中, 桥面系采用单主梁模型, 拉索与主梁之间通过刚性杆相接, 塔墩固结处采用刚性连接;拉索垂度修正采用Ernst公式;钢梁与混凝土梁的横隔板按集中荷载考虑, 二期恒载按均布荷载考虑。

2.2 施工阶段划分

该桥施工阶段划分见表1。分析全过程从开始主塔施工到二期恒载加载完毕。施工过程中, 施工段的增加、设备的移动、体系的转变通过结构单元、边界条件和多种荷载的激活和钝化来实现。考虑的荷载有结构自重、预应力、初始索力、吊机重量和二期恒载。拉索编号按离索塔距离的增加分别为0号～36号, 梁段编号相对应。

3施工索力计算结果

采用1.2节的施工索力确定方法对该桥的施工索力进行了计算。由于该桥采用钢主梁, 因此要考虑混凝土的收缩徐变影响。图1是合龙后的成桥内力。图2是采用刚性支承连续梁——影响矩阵二阶段法确定的该桥合理成桥状态下的主梁内力。

通过图1与图2的对比可以看出, 采用该方法计算施工索力成桥后的内力与合理成桥状态下的结构内力基本吻合。说明该施工索力计算方法合理、正确。

4结语

采用一种正装法确定部分地锚式斜拉桥合理施工索力, 该方法以合理成桥状态为初态, 对其进行未闭合力修正。其中, 索力修正根据无应力原理。以一座主跨1 100 m的部分地锚式斜拉桥为例, 对此方法进行了验证。结果表明, 采用该方法计算部分地锚式斜拉桥施工索力正确、合理, 避免了传统索力计算方法中的一些问题。

摘要：介绍了正装法确定部分地锚式斜拉桥施工索力的思路, 采用该法对一座主跨1 100 m的部分地锚式斜拉桥的施工索力进行了计算, 计算结果表明该法用于部分地锚式斜拉桥施工索力计算正确、合理。

关键词：部分地锚式斜拉桥,施工方法,索力,计算

参考文献

[1]Muller J.Bi-stayed Cable-stayed Bridge[A].International Con-ference on Bridge, Leningrad, 1991.

[2]Otsuka H.Fundamental Study for Design and Erection of Par-tially Anchored Composite Cable-stayed Bridge with 900m Cen-ter Span Length[A].Innovation in Cable-stayed Bridge, Japan, 1991.

[3]武芳文, 赵雷.大跨度斜拉桥施工力学行为参数敏感性分析[J].兰州理工大学学报, 2009, 35 (6) :124-130.

[4]秦顺全.无应力状态控制法斜拉桥安装计算的应用[J].桥梁建设, 2008 (2) :13-16.

[5]秦顺全.分阶段成形结构过程控制的无应力状态控制法[J].中国工程科学, 2009, 11 (10) :72-78.

[6]秦顺全.桥梁施工控制——无应力状态法理论与实践[M].北京:人民交通出版社, 2007.

[7]J.H.Ernst.Der E-Modul Von Seilen unter Berucksichtigungdes Durchhangers[J].Der Bauingenieur, 1965, 40 (2) :52-55.