[實用新型]一種設有雙排支座體系的多塔斜拉橋

有效

• 申請號: 201320829898.4
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN203625762U
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 張喜剛;王仁貴;林道錦;孟凡超;吳偉勝;王梓夫;袁洪;林昱
• 申請（專利權）人: 中交公路規劃設計院有限公司
• 主分類號: E01D11/04
• 分類號: E01D11/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 錢成岑;詹永斌

技術領域

本實用新型涉及橋梁技術領域，尤其是一種采用雙排支座體系的多塔斜拉橋。

背景技術

多塔斜拉橋隨著索塔數量的增加其力學行為將發生一定的變化，為深入研究多塔斜拉橋的主要受力特點，以嘉紹大橋基本結構模型，分析當索塔數量從2個（普通雙塔斜拉橋）逐漸增加到6個時，結構在汽車荷載、溫度等荷載下的塔頂位移內力、主梁位移等荷載響應的變化規律。各個塔數的多塔斜拉橋有限元模型中，索塔、拉索及主梁構造取嘉紹大橋結構方案，塔梁結構體系均采用半漂浮體系。

⑴汽車活載響應規律：

汽車活載取《公路橋涵設計通用規范》里規定的公路一級汽車荷載，按雙向八車道布置，橫向折減系數取0.5，縱向折減系數取0.96，并考慮1.15的偏載系數。不同索塔數量的多塔斜拉橋在汽車活荷載作用下的主梁跨中撓度值、塔頂水平位移和塔底彎矩值與雙塔斜拉橋的數值比例進行比較結果見圖1，圖中塔頂水平位移和塔底彎矩指中間塔，跨中撓度指最中跨主梁。

由圖1計算結果可以看出：多塔斜拉橋隨著塔數的增加，在汽車荷載作用下塔底活載彎矩逐漸遞增，同時索塔剛度在逐漸下降，塔頂水平位移在不斷的遞增、橋梁主跨撓度值都有顯著的增加，即結構的整體剛度隨著塔數的增加在逐漸的降低，索塔活載受力也在不斷增大。在本橋算例中，當塔數超過3時，主梁豎向撓度均超過規范允許的L/400（L為主跨跨徑）。如表1所示。

表1汽車荷載作用下跨中撓度值比較??單位：m

⑵溫度荷載響應規律

溫度荷載取值：鋼結構部分：體系升溫按25℃考慮，體系降溫-37.4℃考慮；混凝土結構部分：體系升溫按13.7℃考慮，體系降溫-21.2℃考慮。各種索塔數量的多塔斜拉橋結構在整體升溫、整體降溫兩種工況下的梁端溫度變形，以及索塔溫度內力計算結果見圖2、圖3。由計算結果可見，在溫度荷載作用下，主梁梁端變形以及外塔柱塔身內力以及塔底內力都隨著塔數增加和主梁的延長而顯著的提高。當索塔數量達到6個，主梁連續長度為2680m，在整體降溫37度時，梁端溫度變形可達0.5m，過大的主梁溫度變形將直接影響邊塔的索塔塔身及基礎的受力安全。

長主梁溫度變形對多塔斜拉橋結構的不利影響具體體現在：a)外側塔塔身應力過大，混凝土配筋難度較大；b)塔底內力較大，使得基礎規模增大。由于溫度變形量是固有的，即使局部增大索塔構造尺寸，索塔剛度的有限增加同樣伴隨著索塔溫度內力的增加，使得整個問題解決呈惡性循環趨勢。以嘉紹大橋六塔斜拉橋設計方案為例，索塔采用獨柱式，主梁為連續結構（跨中不設伸縮縫），通過最不利荷載組合下（含溫度工況）塔身混凝土構件配筋設計結果論證溫度荷載對六塔斜拉橋的影響。計算過程中同時嘗試了兩種解決措施：一是局部增大索塔截面尺寸，提高慣性矩以降低名義應力水平；二是局部減小塔柱壁厚來減小結構剛度，而減少塔的內力水平，以減少截面總配筋數量降低索塔塔柱剛度，使得索塔在索梁塔三者之中內力分配相對減小，進而減小中塔柱內力值。計算分析了以下幾種模型：模型A：按照推薦方案索塔構造圖紙建模，主梁連續跨中不設置伸縮縫；模型B：截面外輪廓均不變，上塔柱壁厚不變，中塔柱壁厚由2m改為2.5m；分析最不利荷載組合下索塔控制截面的名義拉壓應力，為了研究增大截面尺寸是否能降低塔截面名義拉應力，對模型A和模型B的索塔計算結果進行比較，模型B相當于在模型A的基礎上增加索塔尺寸和剛度。比較結果見表2。

表2最不利組合作用下索塔控制截面內力對比表

從上表中可以看出塔身在最不荷載組合下的名義拉應力達8.34MPa，增大截面尺寸名義應力水平反而增大。根據應力公式雖然截面慣性矩增加的幅度11％大于彎矩增長的幅度9.7％，使得彎矩引起的應力下降，但是面積增加的幅度12.7％大于軸力增加的幅度2.5％，這樣截面的壓應力儲備下降，疊加起來名義拉應力反而增加，而名義壓應力有所下降。在表2-5計算得到的高達8-9MPa的名義拉應力最不利荷載組合效應影響下，索塔的截面配筋設計均無法達到規范要求。

通過前面對多塔斜拉橋力學行為特點的分析可以總結得到多塔斜拉橋設計需解決的兩大結構問題：