A形塔结构矩阵分析与应力测试

以有限元结构矩阵分析为理论基础，结合应力应变测试和现场实际使用情况，利用计算机结构分析程序，对ＺＴ－Ａ系列三个不同高度钻塔的天梁、塔腿和绷绳做了结构应力分析，弄清了Ａ形塔在承受垂直荷载、水平荷载以及偏载条件下，组成钻塔的各构件的荷载及应力分布；对钻塔设计提出了改进意见；并从整体角度分析了绷绳的作用；对在不同荷载条件下有无绷绳时钻塔的结构应力从量上做了对比；最后提出了应当如何布置提升系统才会使钻塔处于最优承载状态。

斜拉桥A形塔的建造要点

在斜拉桥的主塔形式中,A形塔较为常见。该文依据实际工程经验,总结了A形塔在设计、施工时需注意的要点,为类似桥塔的建造提供借鉴和参考。

马鞍山长江公铁大桥主航道桥桥塔设计

马鞍山长江公铁大桥主航道桥为双主跨1 120 m的三塔钢桁梁斜拉桥,桥梁跨度大、受力复杂,桥塔设计要求高。桥塔设计过程中对边中塔比例、结构形式、结构尺寸等进行比选分析,基于提高结构整体刚度、优化中塔受力和控制中塔基础工程规模的考虑,最终确定采用中塔塔顶高程高于边塔,边塔、中塔均为钢-混组合结构的方案。边塔塔高308 m和306 m,采用平面A形塔;中塔塔高345 m,采用空间A形塔。桥塔分为上塔柱、中塔柱、下塔柱3个区段。上塔柱为钢结构,采用钢锚箱式索塔锚固结构。中、上塔柱交界处设钢-混结合段,结合段外壁板布置PBL剪力键和剪力钉,结合段内设有一圈锚杆,钢塔柱竖向压应力通过结合段的承压板和剪力连接件传递至混凝土塔柱,拉应力通过锚杆传递至混凝土塔柱。中、下塔柱为混凝土结构,五边形截面。中、下塔柱交界位置设置横梁,边塔布置1道下横梁,中塔布置2道下横梁,中塔2道下横梁之间通过3道系梁连接。横梁均为预应力混凝土结构,系梁为钢筋混凝土结构。经计算,桥塔受力满足设计要求,桥塔各构件受力明确、安全合理。

单主缆悬索桥A形桥塔创新设计

柳州双拥大桥为国内首座大跨地锚式单主缆悬索桥,创新性地采用了独特的非相似等腰三角形截面所形成的A形钢塔。对该桥塔结构构造和受力行为进行的系统研究表明:该桥塔结构形式的景观效果和受力性能良好;塔底采用承压板-拉杆形式的钢混连接结构具有受力明确、施工便利的优点,塔顶需重点解决不同于双缆悬索桥的索鞍巨大竖向力向2个塔柱有效传递的构造问题。

温州瓯江北口大桥中塔结构形式比选

温州瓯江北口大桥主桥为主跨2×800m的三塔双层桥面钢桁梁悬索桥,为选择该桥合理的中塔结构形式,从结构受力、经济性、施工便捷性等方面对纵向A形混凝土中塔、纵向人字形钢中塔和纵向I形钢-混凝土混合中塔3种中塔方案进行综合比选。结果表明:若采用纵向A形混凝土中塔方案,结构整体刚度较大,但需保证名义摩擦系数≥0.3以满足主缆抗滑的要求,若采用其他2种中塔方案,名义摩擦系数取0.2即可;3种中塔方案均可通过调整相关结构尺寸满足自身的受力要求;结合中塔沉井基础,纵向A形混凝土中塔方案经济性最优,且桥梁施工过程中可保证施工塔吊不超高。经综合比选,该桥中塔最终采用纵向A形混凝土塔,通过在中塔鞍座中增加竖向摩擦板的方法保证主缆的抗滑安全。

全飘浮体系斜拉桥A形混凝土桥塔施工控制

为了确保全飘浮体系斜拉桥A形混凝土桥塔在施工过程中线形顺直、锚点坐标准确、受力安全,以武汉青山长江公路大桥为背景,建立全桥有限元模型,对桥塔施工进行全过程控制计算,分析施工过程中的桥塔受力状态、横向预偏量、竖向预抬量、临时横撑的顶推力及拆除顺序,并对桥塔应力、线形进行监测。结果表明:塔柱实测应力与理论应力趋势基本一致,最大应力偏差为1.84 MPa;施工过程中混凝土桥塔节段倾斜度偏差小于6 mm,符合规范要求,锚点坐标控制准确;设置临时横撑,并根据施工实际需求优化横撑拆除顺序,保证桥塔线形及受力状态符合设计要求。

瓯江北口大桥中塔设计及索鞍施工预偏量影响研究

温州瓯江北口大桥主桥为缆跨布置(230+800+800+348)m的三塔四跨连续弹性支承体系悬索桥。该桥中塔采用四柱式钢筋混凝土A形刚性塔,总高142m,纵向为A形,横向为门形。由于刚性中塔的采用,在提高中塔自身抗推刚度的同时,提高了结构的整体刚度,活载作用下加劲梁挠跨比1/588,中塔单根主缆的最大不平衡力达到35 003kN;与此同时,结构扭转基频提高到0.486Hz,颤振临界风速达到113.9m/s,抗风性能得到很大改善。采用BNLAS软件对中塔索鞍预偏与否进行分析,结果表明:中塔顶主鞍座的理论预偏量为0.239m,预偏与否对中塔受力影响很有限、对边塔受力基本无影响,因此设计建议取消中塔索鞍预偏及顶推。

西堠门公铁两用大桥主桥结构设计

西堠门公铁两用大桥主桥为主跨1 488m斜拉-悬索协作体系桥,公铁平层布置。主缆垂跨比为1/6.5,斜拉索与吊杆交叉索共9对,纯悬吊段长452m。主梁采用流线型三箱分离结构,中间箱通行铁路,边箱通行公路,主梁全宽68m(含风嘴),中心线处梁高5m。桥塔为A形钢筋混凝土结构,高294m。斜拉索采用Φ7mm高强平行钢丝束,呈扇形布置。主缆空间布置,塔顶处横向中心间距6m,跨中处横向中心间距26.5m,标准抗拉强度2 000MPa。4号桥塔墩采用设置钢沉井基础,5号桥塔墩采用18根Φ6.3m大直径钻孔桩基础。金塘岛侧锚碇采用岩锚,册子岛侧锚碇采用嵌岩重力锚。理论分析和试验研究表明大桥具有良好的静、动力性能,能够满足高速铁路行车要求。

大跨宽幅重载斜拉桥设计关键技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面钢箱及钢箱结合梁斜拉桥,桥梁全宽48m。桥塔采用无下横梁A形混凝土塔,塔高达279.5m,桥塔基础采用大型空心系梁哑铃形承台+钻孔桩的结构形式。斜拉索采用1 860MPaΦ7mm高强度锌铝合金镀层平行钢丝。为应对大跨、宽幅、重载交通带来的挑战,对该桥的抗风、抗震技术进行了重点研究。采用双索面A形塔及封闭箱梁断面以提高结构的抗风稳定性,通过风洞试验对构造细节进行优化以确保桥梁抗风安全。采用全飘浮结构综合约束体系,使得桥梁具有良好的静、动力性能,保证大桥在地震下的安全。针对宽幅桥梁的受力特点进行了详细研究,在此基础上对局部板件进行加强、设置横梁预拱度,并对宽幅钢梁制造与安装提出了指导意见和要求。对正交异性桥面板构造细节进行优化并采用合理的钢桥面铺装方案,保证了桥梁在重载作用下良好的结构性能。