三塔悬索桥静动力特性与中塔选型

为探讨三塔悬索桥与两塔悬索桥静动力特性差异与中塔选型,以泰州长江大桥为原型,基于有限位移理论建立相应的两塔、三塔(混凝土中塔与钢中塔)悬索桥的空间有限元模型,分析了各种结构参数下的静力和地震效应。研究结果表明:与两塔悬索桥相比,由于中塔顶缺乏边缆的有效纵向约束,三塔悬索桥整体刚度较小,变形较大,自振频率低;汽车作用下主缆抗滑、桥塔受力、主梁挠跨比等在常规两塔悬索桥中很容易满足要求的指标,但对三塔悬索桥却成为控制指标。三塔悬索桥的3个指标都与中塔抗推刚度密切相关,但其对中塔抗推刚度的需求是矛盾的。"人"字形钢中塔三塔悬索桥的主缆抗滑安全系数为2.17,汽车作用下桥塔最大应力为182 MPa,最大挠跨比为1/210,全部满足要求。可见,"人"字形钢中塔较好地兼顾了3个控制指标的需要,做到了构件刚度和缆索体系刚度的优化,是合理的中塔形式。

三塔悬索桥中塔结构选型分析

三塔悬索桥作为一种新型的桥梁体系，结构受力特征与两塔悬索桥显然不同。三塔悬索桥整体刚度低、主粱挠跨比大，中塔选择对整个结构的受力有非常显著的影响．本文以泰州桥的三塔双主跨悬索桥为研究背景，分析讨论了三塔悬索桥主梁挠跨比、主缆抗滑移安全系数、主塔截面内力等设计限制下的中主塔刚度的恰当取值，采用有限元方法对中塔纵向采用A型钢塔、A型混凝土塔、I型混凝土塔等不同的结构型式进行了分析．研究发现，中塔纵向刚度是中塔结构选型的关键，在一定的结构体系下，三塔悬索桥中塔的纵向刚度应当在一定范围之内才能满足各种设计条件．分析结果表明，泰州大桥中塔结构的纵向刚度宜在23～28MN／m之间，采用人字形钢中主塔是适宜的。