塔梁约束体系对空间扭索面独塔斜拉桥桥梁抗震性能影响研究

为探究塔梁约束体系对空间扭索面独塔斜拉桥抗震性能的影响,获得合理的空间扭索面独塔斜拉桥塔梁约束体系,文章以一座空间扭索面独塔斜拉桥为工程背景,基于SAP2000建立了有限元分析模型,设置了5种不同的塔梁约束组合形式,通过分析顺桥向和横桥向的桥塔控制截面弯矩、梁端位移等响应指标,对比了不同塔梁约束体系下空间扭索面独塔斜拉桥的地震响应规律,得到了该桥合理的塔梁约束体系。研究结果表明:顺桥向地震作用下,塔梁固结约束刚度较大,地震响应最大,采用减隔震装置能有效降低桥塔地震响应;横桥向地震作用下,横向设置抗风支座增大桥塔地震响应,建议取消横向抗风支座,采用拉索减震支座。E1地震及风荷载作用下,拉索减震支座栓销可起到抗风支座作用,同时拉索减震支座可以有效限制墩梁间相对位移,避免塔梁发生碰撞,同时拉索减震支座具有较强的耗能能力,可有效降低地震作用下桥塔横向地震响应。综合考虑顺桥向与横桥向的分析结果,对于空间扭索面独塔斜拉桥的塔梁约束方案,建议取消横向抗风支座,采用拉索减震支座。

斜塔空间扭索斜拉桥塔吊布置及附着设计

塔吊是斜拉桥索塔施工中必不可少的重要起重设备,其一般通过附着在已完成的塔柱上进行吊装作业。对于双向倾斜索塔的斜拉桥附着难度很大。文章结合承德滨河新城三纬路跨滦河特大桥的工程实例,详细论述了斜塔空间扭索斜拉桥这一特殊桥型索塔施工中塔吊附着的设计思路及设计形式。

空间扭索面斜拉桥结构受力特性分析

空间扭索斜拉桥造型独特,外表富有冲击力,但对于其结构受力特性却少有研究。以东莞滨海湾大桥为工程背景,采用MIDAS/Civil分别建立了扭索面和扇形索面斜拉桥模型,对两种索面斜拉桥的模态、拉索索力、主梁位移和主梁弯矩分别进行了对比分析。结果表明:不同索形会对桥梁模态产生一定影响;达到相同目标成桥索力所需的初张索力的大小和分布均有不同;主梁和主塔内力的大小和分布规律与索形有较大关系。扭索体系虽然会减小桥梁的刚度,但可以通过增大拉索直径的方式来弥补,以上结论可为扭索面斜拉桥的设计提供参考。

空间扭背索组合梁斜塔斜拉桥极限承载力分析

为进一步研究新兴空间扭背索组合梁斜塔斜拉桥的力学行为,以某主跨220m的空间扭背索组合梁斜塔斜拉桥为研究背景,采用非线性数值分析方法,并通过现场实测值验证数值模型的有效性,讨论了该桥的非线性响应和稳定性,同时用塑性铰法理论对结构极限承载能力进行了计算。研究发现:与常规斜拉桥相比,由于扭背索索长均匀,降低了拉索垂度影响差异;由于扭背索对主塔的水平约束作用较小,主塔较容易出现失稳;由不同工况分析得出,空间扭背索组合梁斜塔斜拉桥的破坏断面位于中塔柱顶部,锚固区下缘。本文研究结论可为类似桥型的进一步研究提供借鉴。

异型斜拉桥背索的型变效应

为研究空间扭背索斜塔斜拉桥与常规布索斜拉桥在力学性能上的差异,本文以一独柱斜塔空间扭背索斜拉桥为依托,采用数值算法,通过变换背索布索方式,对空间扭背索与扇形背索两种布索方式斜拉桥在静力性能、动力特性、稳定性方面的差异进行对比分析。研究结果表明:空间扭背索布索方式易造成索力分布不均匀,主梁弯矩、应力偏大等问题;相对于扇形背索,空间扭背索布索方式的斜拉桥整体刚度较小;稳定性方面二者区别不大。总体而言,空间扭背索斜拉桥在受力上基本合理,但是在获得一定视觉效果的同时,其力学性能有所降低。

东莞滨海湾大桥主桥总体设计

东莞滨海湾大桥主桥采用对称空间扭索独柱塔斜拉桥,跨径布置为(60+200+200+60)m,塔梁固结体系。桥塔采用钢-钢壳混凝土混合塔,高149.8 m,中、下塔柱采用钢壳混凝土组合结构,利用钢材的可塑性满足桥塔建筑造型及外观质量的需求,利用内、外壁钢壳与混凝土的相互约束作用提高钢结构稳定性并形成核心混凝土,充分发挥两种材料优势;上塔柱采用纯钢塔,局部构件传力清晰且有效减轻结构自重;钢塔柱与钢壳混凝土组合塔柱交界面通过承压隔板、塔壁板、竖向加劲肋等保证传力连续。主梁采用分离式钢箱梁,全宽60 m。塔梁固结处桥塔结构连续,主梁通过局部加厚的顶、底板及多道纵、横隔板与桥塔连接。斜拉索为锌铝合金镀层平行钢丝索,标准抗拉强度1770 MPa。结构分析表明,该桥静力、抗震、抗风性能均满足规范要求。该桥利用BIM平台融合建筑、设计、计算、钢结构智能化制造及装配化架设等应用场景,可为类似桥梁建设提供参考。

太原摄乐大桥主桥设计

太原摄乐大桥造型取意“并州之塔”,创造性地采用大幅变宽塔柱与空间扭索面相结合的独塔斜拉桥,主桥跨径布置为(30+150+150+30)m,采用全飘浮减隔震支承混合体系。桥塔采用大幅变宽无横梁A形塔柱,桥面以上采用钢箱塔柱,桥面以下采用混凝土空心塔柱,塔柱钢-混结合段采用双层端板承压分级锚固传力构造。主梁采用半封闭双边箱钢梁,桥面铺装采用UHPC超高性能混凝土。斜拉索采用标准抗拉强度1670 MPa的平行钢丝,空间扭转索面,在碰撞概率较大的8~16号斜拉索交叉范围300 mm内采用热固型PVF保护套包裹。斜拉索塔上锚固采用钢锚梁与锚拉板相结合的形式。桥塔、辅助墩和边墩基础均采用钻孔灌注桩。