无下横梁A形桥塔静力荷载横向效应分析
发布时间：2021-06-27 10:18
对于大跨径斜拉桥桥塔,在下塔柱较短的情况下,下横梁与下塔柱形成刚架结构,导致桥塔塔柱产生较大的次内力。武汉青山长江公路大桥主桥桥塔设计过程中,为改善塔柱受力性能,提出了无下横梁的A形桥塔设计方案。为验证其合理性,对有、无下横梁2种桥塔方案在静力荷载作用及组合下的结构受力特点进行对比分析。结果表明:取消桥塔下横梁,能够有效降低下塔柱在永久荷载、汽车及温度荷载作用下的截面横向弯矩;在船撞及风等横向荷载作用下,下塔柱弯矩显著增加;荷载组合下,无下横梁桥塔设计方案下塔柱截面组合设计弯矩更小,结构抗裂性更强。
【文章来源】：桥梁建设. 2020,50(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
武汉青山长江公路大桥主桥立面布置
下横梁截面高度较大，易与下塔柱、承台形成刚性框架结构，在温度及混凝土收缩徐变作用下易出现开裂病害；此外横梁在自重、预应力及主梁支反力作用下会对下塔柱产生一定的横向弯矩[4]。同时对于在斜拉桥的景观中起标志性作用的桥塔而言，较矮的下塔柱和过于强大的横梁，易产生较差的景观效果[1]。由于该桥为横向A形桥塔，无需桥塔下横梁提供横向拉力，可考虑桥塔不设置下横梁。在综合考虑结构受力、施工便利性及景观效果等因素后，提出了不设置下横梁的A形桥塔设计方案。取消下横梁后，桥塔顺桥向及中、上塔柱横桥向采用与有下横梁桥塔设计方案一致的构造；南桥塔下塔柱高42.5m，北桥塔下塔柱高50.5m。南桥塔有、无下横梁方案构造示意如图2所示[5-6]。4 2种桥塔方案静力荷载横向效应对比分析
为了精确得到有、无下横梁桥塔结构的受力状态，采用专业桥梁工程软件RM Bridge，分别建立全桥三维空间模型。为方便对比分析，将无下横梁方案定义为方案1，有下横梁方案定义为方案2。方案2中，桥塔下横梁处设置竖向支座为主梁提供支撑，下横梁按照全预应力混凝土构件配置预应力钢束。方案1中，桥塔处主梁通过0号索支撑。2种方案模型中，除0号索外，其他斜拉索采用相同的索力，并施加相同的结构荷载。模型中主梁、桥塔、桥墩及盖梁采用梁单元模拟，斜拉索采用索单元模拟，支座采用弹簧单元模拟，桩基础采用柔度单元模拟。2种方案有限元模型如图3所示。取消下横梁后，对结构顺桥向受力体系改变较小，故主要针对桥塔横桥向受力特性进行分析。基于结构力学模型，分别计算了2种方案在永久荷载、可变荷载及偶然荷载下的结构效应。永久荷载包括自重、预应力、收缩徐变、支座沉降等；可变荷载包括汽车、支座摩阻力、温度及风荷载；偶然荷载为船撞荷载。为比对荷载叠加效应，按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）选取了以下4种荷载组合方式，对塔柱效应进行分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大跨钢斜拉桥实测结构温度场分析[J]. 许翔,黄侨,任远,赵丹阳,杨娟. 哈尔滨工业大学学报. 2019(09)
[2]大跨桥梁结构三维日照温度场计算方法[J]. 顾斌,谢甫哲,雷丽恒,高望. 东南大学学报(自然科学版). 2019(04)
[3]青山长江公路大桥无下横梁桥塔设计关键技术[J]. 常英,李盛洋,陈杏枝. 世界桥梁. 2018(06)
[4]武汉青山长江公路大桥主桥主梁设计关键技术[J]. 胡辉跃,徐恭义,张燕飞. 桥梁建设. 2018(05)
[5]大跨公铁两用斜拉桥塔区风环境[J]. 袁达平,郑史雄,洪成晶,朱进波. 哈尔滨工业大学学报. 2018(09)
[6]嘉鱼长江公路大桥桥塔设计[J]. 贺鹏,王成启. 桥梁建设. 2018(04)
[7]高原高寒地区H形混凝土桥塔日照温度效应[J]. 张宁,刘永健,刘江,季德钧,房建宏,STIEMER S F. 交通运输工程学报. 2017(04)
[8]鄂东长江公路大桥桥塔关键部位混凝土耐久性研究[J]. 胡斯彦,常英,彭晓彬,贺鹏. 世界桥梁. 2011(04)
[9]荆岳长江公路大桥超高H形桥塔施工过程分析[J]. 陈刚毅,江建斌,丁望星,干学军. 中外公路. 2010(05)
[10]鄂东长江公路大桥桥塔设计[J]. 彭晓彬,陈杏枝. 桥梁建设. 2009(05)
本文编号：3252661
【文章来源】：桥梁建设. 2020,50(S1)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
武汉青山长江公路大桥主桥立面布置
下横梁截面高度较大，易与下塔柱、承台形成刚性框架结构，在温度及混凝土收缩徐变作用下易出现开裂病害；此外横梁在自重、预应力及主梁支反力作用下会对下塔柱产生一定的横向弯矩[4]。同时对于在斜拉桥的景观中起标志性作用的桥塔而言，较矮的下塔柱和过于强大的横梁，易产生较差的景观效果[1]。由于该桥为横向A形桥塔，无需桥塔下横梁提供横向拉力，可考虑桥塔不设置下横梁。在综合考虑结构受力、施工便利性及景观效果等因素后，提出了不设置下横梁的A形桥塔设计方案。取消下横梁后，桥塔顺桥向及中、上塔柱横桥向采用与有下横梁桥塔设计方案一致的构造；南桥塔下塔柱高42.5m，北桥塔下塔柱高50.5m。南桥塔有、无下横梁方案构造示意如图2所示[5-6]。4 2种桥塔方案静力荷载横向效应对比分析
为了精确得到有、无下横梁桥塔结构的受力状态，采用专业桥梁工程软件RM Bridge，分别建立全桥三维空间模型。为方便对比分析，将无下横梁方案定义为方案1，有下横梁方案定义为方案2。方案2中，桥塔下横梁处设置竖向支座为主梁提供支撑，下横梁按照全预应力混凝土构件配置预应力钢束。方案1中，桥塔处主梁通过0号索支撑。2种方案模型中，除0号索外，其他斜拉索采用相同的索力，并施加相同的结构荷载。模型中主梁、桥塔、桥墩及盖梁采用梁单元模拟，斜拉索采用索单元模拟，支座采用弹簧单元模拟，桩基础采用柔度单元模拟。2种方案有限元模型如图3所示。取消下横梁后，对结构顺桥向受力体系改变较小，故主要针对桥塔横桥向受力特性进行分析。基于结构力学模型，分别计算了2种方案在永久荷载、可变荷载及偶然荷载下的结构效应。永久荷载包括自重、预应力、收缩徐变、支座沉降等；可变荷载包括汽车、支座摩阻力、温度及风荷载；偶然荷载为船撞荷载。为比对荷载叠加效应，按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）选取了以下4种荷载组合方式，对塔柱效应进行分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大跨钢斜拉桥实测结构温度场分析[J]. 许翔,黄侨,任远,赵丹阳,杨娟. 哈尔滨工业大学学报. 2019(09)
[2]大跨桥梁结构三维日照温度场计算方法[J]. 顾斌,谢甫哲,雷丽恒,高望. 东南大学学报(自然科学版). 2019(04)
[3]青山长江公路大桥无下横梁桥塔设计关键技术[J]. 常英,李盛洋,陈杏枝. 世界桥梁. 2018(06)
[4]武汉青山长江公路大桥主桥主梁设计关键技术[J]. 胡辉跃,徐恭义,张燕飞. 桥梁建设. 2018(05)
[5]大跨公铁两用斜拉桥塔区风环境[J]. 袁达平,郑史雄,洪成晶,朱进波. 哈尔滨工业大学学报. 2018(09)
[6]嘉鱼长江公路大桥桥塔设计[J]. 贺鹏,王成启. 桥梁建设. 2018(04)
[7]高原高寒地区H形混凝土桥塔日照温度效应[J]. 张宁,刘永健,刘江,季德钧,房建宏,STIEMER S F. 交通运输工程学报. 2017(04)
[8]鄂东长江公路大桥桥塔关键部位混凝土耐久性研究[J]. 胡斯彦,常英,彭晓彬,贺鹏. 世界桥梁. 2011(04)
[9]荆岳长江公路大桥超高H形桥塔施工过程分析[J]. 陈刚毅,江建斌,丁望星,干学军. 中外公路. 2010(05)
[10]鄂东长江公路大桥桥塔设计[J]. 彭晓彬,陈杏枝. 桥梁建设. 2009(05)
本文编号：3252661
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3252661.html
