塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥成桥状态力学参数研究

发布时间：2019-10-12 04:20

【摘要】：为了提高塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥的施工控制精度,为后续的参数识别和误差修正提供理论基础,以国内某矮塔斜拉桥为工程背景,通过计算比较各设计参数在成桥状态时对主梁线形、应力、成桥索力和主塔偏位的影响,分析各设计参数的敏感性。研究结果表明:主梁容重、拉索初张力、季节温差和索梁温差为主要设计参数,而混凝土弹模、日照温差和索塔两侧温差对成桥状态的影响较小,为次要参数。研究结果可为同类型斜拉桥的施工控制提供参考。
【图文】：

总体布置图,主桥

展骨?之间[11]。因此，对该类型桥梁进行成桥状态力学参数研究是十分必要的。本文以某塔墩梁固结的三塔四跨矮塔斜拉桥为工程背景，选取主梁容重、混凝土弹模、拉索初张力、季节温差、日照温差、索梁温差及索塔两侧温差等设计参数，开展结构力学参数分析。通过分析，得到各个参数对于结构响应的敏感程度，可为现场施工控制工作提供可靠的技术依据，从而保证成桥后的线形平顺和结构安全。1有限元模型2.1背景工程本文背景工程为104国道上某三塔四跨矮塔预应力混凝土斜拉桥，采用塔、梁、墩固结体系，总体布置如图1所示。主桥全长710m，孔径布置为(140+2×225+120)m。中塔高45m，边塔高35m。主梁采用变高度斜腹板单箱三室断面，顶板宽36.0m，跨中梁高3.8m，主塔根部梁高6.8m，主梁均采用C60混凝土。全桥共108根s15.2钢绞线斜拉索，单索面双排布置。主塔、主梁和桥墩截面如图2~图4所示。1.2有限元建模利用结构分析软件Midas/Civil建立该桥的有限元模型，，全桥共划分为2110个单元，2087个节点。主梁、主塔、桥墩、承台和桩基均采用梁单元模拟，拉索采用索单元模拟，有限元模型如图5所示。桩基础底部边界条件采用固结方式，桩基与土层的相互作用采用一般支撑模拟，刚度根据土层地质情况采用m法计算所得。桩基础与承台、承台与桥墩、桥墩与主梁、主塔上塔柱与下塔柱之间均采用刚臂连接。每个桥墩主跨箱梁单“T”共分26个梁段，采用挂篮对称悬臂浇筑，全桥共划分为85个施工阶段，每个梁段施工循环包括挂篮前移、混凝土浇筑、张拉预应力钢筋(或张拉斜拉索)。单位：cm图1主桥总体布置图Fig.1Elevationdiagramofthebridge

结构图,主塔,结构图,容重

990铁道科学与工程学报2017年5月单位：cm图2主塔结构图Fig.2Schematicdiagramofmaintower单位：cm图3主梁标准截面图Fig.3Standardsectionofthemainbeam单位：cm图4主墩标准截面图Fig.4Standardsectionofthemainpier图5Midas有限元模型Fig.5Midasfiniteelementmodel2参数敏感性分析选用表1所示参数进行系统分析，以设计参数作为基准状态，分别以一定幅度改变某一参数，同时保持其他参数不变，进行结构分析计算。模拟分析时，考虑结构施工过程，以成桥状态阶段中主梁的线形、应力、斜拉索索力和主塔偏位为控制目标，并根据影响程度确定主要敏感性参数和次要敏感性参数。表1结构主要设计参数及相应工况Table1Mainparametersandcorrespondingcases主要参数基准状态工况1工况2主梁容重26kN/m3+5%5%混凝土弹模3.6×104MPa+10%10%拉索初张力按设计值+5%5%季节温差—+20℃20℃日照温差—+14℃7℃索梁温差—+10℃10℃索塔两侧温差—+5℃5℃2.1基准状态各设计参数在基准状态下，主梁线形、应力、成桥索力和塔顶位移(塔顶位移指沿桥梁纵轴线方向且6号墩指向10号墩方向为正方向，下同)的分析结果如图6所示。2.2主梁容重以混凝土容重设计值26kN/m3为基准，分别将容重增加5%，减小5%计算成桥状态下主梁线形、应力、成桥索力和塔顶位移的改变量，如图7所示。由图7可以得到，混凝土容重增加5%，主梁竖向变形最大增加31.6mm，变化幅度达26.2%，主梁压应力最大增加1.1MPa，变化幅度达18.2%，成桥索力最大增加302kN，变化幅度达2.7%；混凝土容重减小5%，上述控制目标呈相反变化。混凝土容重变化对索塔偏位影响较校混凝土容重变化对主梁竖向变形的整体影响程度从主梁根部至3/8跨逐渐变大，从3/8跨至中?
【作者单位】：中南大学土木工程学院;中交第一公路工程局有限公司;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51378504) 湖南省交通科技资助项目(201426)
【分类号】：U448.27

【参考文献】

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