２０１ ８年７』｛第７期 城市道桥与防洪 桥梁结构１０７ 单索面矮塔斜拉桥若干设计问题研究 张震 （【 海市政工程设计研究总院（集 ）有限公司，ｊ 海ｒｆ』２０００９２） 摘要：ｆ＿｝＿Ｉ ｊ：桥梁较宽，采用 索面矮塔斜托桥会导敏腹饭剪力分布不均匀 ｊ＝！ｌｌ以一鹰３３ ５ｎ 宽的矮塔斜扎轿为例，分析腹 觉箱梁Ｉｌ１的分布规律 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—７７１６（２０１８）０７—０ｌ０７—０２ 板剪力和支鹰反 关键词：矮塔斜托桥；腹板剪力；支座反力；空间实体模型 中图分类号：Ｕ４４８．２７ １工程背景 矮塔斜托桥从结构受力上讲，是介于斜拉桥 和连续梁之问的一种桥梁形式。矮塔斜拉桥恒载 仟—虹— ｒ＿＿ Ｌ —＝＝＝＝＝ ＝＝＝—— 广 ｌ＝＝＝———二＝＝ ＝ 是由主梁和斜｝ 索来共同承担的。斜拉索的索力 是人为确定的，其索力大小取决于主梁和斜托索 分担恒载的比例大小。由于拉索锚同点靠近中腹 板，且桥宽较宽，腹板剪力的分布存在不均匀性。 通过空间实体有限元分析，总结同一断面上腹板 剪力分布规律，根据计算结论优化腹板厚度和主 梁配筋 图２主体横断面图（单位：ｃｍ） ３３．２ ｍ，支点粱高４．２ ＩＴｔ，高跨比为１／２６．２，跨ｌ｛ｌ梁 高２．５ ｍ，高跨比为１／４４．梁高按１．７次抛物线变 化；外腹板倾斜角度为６０。，箱梁挑臂宽５．６ｎ１，箱 梁顶板厚０．３２ ｎｌ，底板厚０．３～０．６ ｉｎ；边腹饭厚 ０．６～０．９ ｍ，巾腹板厚０．６ １３１＇。 主塔设计：主塔采用双肢Ｖ形侨塔，布置 筘 梁中央，采ｆ｝］Ｃ５５混凝土。主塔采用实心截面，为钢 筋混凝土结构。单肢为矩形断面，Ｊ 寸为２．４ ｎ Ｘ ２．０ ＩＴＩ，双塔柱分丝管索鞍 ，双塔柱问用带 槽 ２总体布置 现以广东省汀门市礼乐河大桥为丁程背景。 该桥跨径布置为（６５＋１ １０＋６５）ｎｌ，塔梁同结，墩顶设 置支座。跨『ｔ１梁高２．５ｍ，支点梁高４．２ ｍ，梁高按 １．７次抛物线变化。主桥立面 和横断面图见图１、 网２所示 、 倒梯形实体连成整体。主塔全高ｌ９．０ ｍ，有效高度 为１６ ｍ，高跨比１／６．９。 斜拉索和索鞍设计：该桥托索呈扇形ｌ＿布 ，果 朋ＰＥ包裹防护环氧喷涂钢绞线斜拉索，拉索－ Ｊ－ 根更换，单根钢绞线规格直ｉ，ｆ＝为ｌ５．２ ｍｉ１（１，钢绞线 标准强度 ＝ｌ ８６０ ＭＰａ。塔上索距０．９ ｍ，梁Ｌ索 距６．０ ｍ，缚塔设６组斜拉索，横向甲．排ｉ殳置，令桥 共１２根斜批索，拉索水平倾角ｌ９．２４。～３７．０２。， 单根拉索张拉力约为１０ ０００ ｋＮ～１２ ０００ ｋＮ，安全 图１主桥立面图（单位：Ｇｍ） 系数 ≥１．８。钢束外侧设ＰＥ护套，ＰＥ管颜色可 据景观要求选用。锚具采用１５－９ｌ町更换式火片 群锚。 主梁设计：主梁采用Ｃ５５预应力混凝土箱梁， 采用大挑臂单箱一－室斜腹板断面 箱梁结构全宽 收稿日期：２０ｌ７一（）３一ｌ２ 作者简介：张震（１９８６～），男，苗族，湖南怀化人．工程师，从事 桥梁工程设汁ｌ 作 该桥主塔采用分丝管索鞍，索鞍Ｆ｝１多根平行 导向钢管组焊而成，分丝管的 为４．０～６．０ Ｉ１１、 １０８桥梁结构 城市道桥与防洪 ２０１８年７月第７期 ３模型建立 用Ｍｉｄａｓ ＦＥＡ建立空间实体有限元模型，取 １．８７倍左右，与线框架模型分析相比，实体单元 分析反映出更具真实的情况（见图６）。如果只进 行线框架分析，可能会导致无法正确选择合适的 １／２桥建立模型，边界条件按实际模拟。混凝土部 支座。 分采用四面体单元生成实体网格，斜拉索采用桁 架单元，预应力钢束采用植入式钢筋模拟，全桥共 计ｌ０万个节点、１６万个单元。结构离散图见图３ 所示。 图３结构离散图（半桥模型） ４成桥状态下腹板剪力分布（见图４、图５） ｛ 塔外侧支座／＇ｋＮ ｌ 塔内侧支座／ｋＮ －主塔断【 支 反 图６恒载作用下支座反力分布柱状图 ∞ ∞ 伽 湖 ｌ∞ ∞ ∞ 耄 ∞ Ｏ ６结语 ３ ５ ７ ９１１ ｌ３１５ｌ７Ｉｇ ２１ ２３ ２５ ２７四３ｌ舄蕊田田４ｌ ４３ ４５ ４７蝈５１日历５７围６】∞６５ 通过Ｍｉｄａｓ ＦＥＡ空间有限元分析，矮塔斜拉 一中腹板剪力—－一边腹板剪力 桥在成桥状态自重作用下宽幅箱梁腹板剪力和主 图４边跨剪力分担比例曲线圈 塔支座的空间分布特征，可得 以下结论： （１）该桥４０％的荷载由斜拉索来承担，因此部 分剪力通过斜拉索传递到塔柱，然后通过塔柱传 递到支座，其余部分剪力通过主梁腹板纵向传递。 在有拉索的区域，斜拉索锚固在内侧腹板上，拉索 锚固位置相当于一个弹性支撑，外侧腹板剪力通 过横梁传递到内侧腹板，外侧腹板剪力减小较快， ３ ５ ７ ９ １ｌ ｌ３ １５ １７ １９ ２１ ２３ ２５ ２７ ２９ ３１ ３３ ３５ ３７ ３９ ４ｌ ４３ ４５ ４７ ４９ ５ｌ ５３ ５５ 因此在拉索区域内侧腹板剪力要大于外侧腹板剪 ＋边腹板剪力ｔ中腹板剪力 力。 图５中跨剪力分担比例曲线图 （２）在无索区，由于没有拉索的约束，且无横 从以上分析可以得出： 隔板，内外侧腹板剪力不会横向传递，由于外侧腹 （１）边跨拉索区中腹板承担剪力比率为６７．２％， 板承担的恒载较大，外侧腹板剪力增加较快，因此 边腹板承担剪力比率为３２．８％。局部位置由于拉索 内外侧腹板在无索区承担的腹板剪力的比值相差 的张拉有突变，靠近塔无索区，中腹板承担剪力逐渐 不大。 减小，边腹板承担剪力逐渐增大，承担比率较接近。 （３）矮塔斜拉桥４０％荷载通过斜拉索传递到主 （２）中跨拉索区中腹板承担剪力比率为６３．０％， 塔，然后主要传递到主塔内侧支座，加上通过腹板 边腹板承担剪力比率为３７．０％。局部位置由于拉索 传递的内力，因此内侧支座承担的反力较大。 的张拉有突变，靠近塔无索区，中腹板承担剪力逐渐 （４）矮塔斜拉桥腹板剪力分布会影响箱梁的横 减小，边腹板承担剪力逐渐增大，承担比率较接近。 梁计算配束，支座反力分布会影响支座选择的合 理性。 ５成桥状态下支座反力分布 因此，其成果可为矮塔斜拉桥设计横梁计算 主塔位置内侧支座反力是外侧支座反力的 和支座选择提供一定的参考。