矮塔斜拉桥概述
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矮塔斜拉桥施工方案矮塔斜拉桥简介:矮塔斜拉桥是一种结构简单、造型美观的桥梁形式,其特点是中央矮塔起了斜拉索梁的支承作用,形成了桥梁的主要受力构件。
这种桥梁结构具有承载能力强、抗震性能好等优点,在城市交通中得到了广泛应用。
矮塔斜拉桥施工方案:1. 桥梁设计:根据施工地点的实际情况,确定桥梁的设计方案。
考虑到矮塔斜拉桥的结构特点,设计师要合理确定矮塔的高度和桥面的宽度,以确保其承载能力和稳定性。
2. 基础施工:在桥梁两端的支撑点处施工桥墩基础。
首先进行地质勘察,确定桩基的深度和直径。
然后进行挖孔或者打桩,将混凝土灌注至桥墩基础内,确保其牢固稳定。
3. 矮塔制作:矮塔是矮塔斜拉桥的关键部件,其承载桥面的重量和拉索的受力。
矮塔可以采用钢结构,也可以采用混凝土结构。
根据设计要求,制作矮塔的模板,在模板内浇注混凝土,等待其凝固。
4. 斜拉索施工:根据矮塔斜拉桥的设计要求,确定斜拉索的数量和长度。
首先在矮塔上设置临时支撑,然后将钢丝绳穿过矮塔的孔洞,并通过张紧系统对斜拉索进行张紧,使之保持适当的张力。
最后对斜拉索进行保护措施,防止其受到外界环境的影响。
5. 桥面铺装:将预制的桥面板按照设计要求进行连接,然后将其安装在矮塔和桥墩之间。
在桥面板上进行铺设防滑和保护层,确保行车的安全和桥面的寿命。
6. 环境整治:工程验收合格后,对施工现场进行整治,清理垃圾和破碎物,恢复施工前的自然环境。
总结:矮塔斜拉桥是一种独特的桥梁形式,其施工方案需要综合考虑桥梁的设计、基础施工、矮塔制作、斜拉索施工、桥面铺装和环境整治等多个环节。
通过科学合理的施工方案,可以保证矮塔斜拉桥的安全稳定,为城市交通发展做出贡献。
浅谈矮塔斜拉桥和多塔斜拉桥矮塔斜拉桥是介于连续梁与斜拉桥之间的一种斜拉组合体系桥,具有塔矮、梁刚、索集中的特点。
矮塔斜拉桥主梁刚度较大,是主要的承重构件,斜拉索对梁起加劲、调整受力的作用,斜拉索的恒载索力占总索力(恒载索力十活载索力)的比重较斜拉桥大,斜拉索的应力变幅较小,疲劳问题不突出,因而斜拉索的容许应力可取0.6pk f ,从而降低工程造价。
矮塔斜拉桥与连续梁相比具有结构新颖跨越能力大、施工简单、经济等优点;与斜拉桥相比具有施工方便、节省材料、主梁刚度大等优点。
使得矮塔斜拉桥具有广阔的发展空间。
矮塔斜拉桥结构特点:1、塔高较矮。
拉索倾角较小,拉索为主梁提供较大的轴向力,并且拉索尽可能密集地从塔顶鞍座上通过,锚固于主梁。
一般塔高可取主跨的1/8-1/12;2、以梁为主,索为辅,梁体高度约是同跨径梁式桥的1/2或斜拉桥的2倍,梁高与跨度之比较大,一般为1/40-1/20,并且主梁自身承受大部分荷载作用约70%斜拉索只承受30%起到帮扶作用;3、主梁无索区段较一般斜拉桥要长,有较明显的塔旁无索区段,不设置端锚索;4、边孔与主孔的跨度比值在0.5-0.6左右,类似连续梁;5、为了充分利用矮塔的高度,拉索多成扇形布置且布置较集中,通常布置 在边跨、中跨跨中1/3附近。
在己建成的矮塔斜拉桥中,索鞍鞍座普遍采用双套管结构,拉索应力变幅一般只有斜拉桥的1/3左右,施工过程及合拢后,基本不需要进行拉索索力调整;6、适用跨径宜选择在100m-200m 之间,如果采用组合梁或复合梁,则跨径可达300m.7、尤其适用于多塔多跨和塔高受限制的情形,从刚度和疲劳考虑,它更适用于铁路桥或双层桥面,但采用多跨时存在较大的挠度问题。
矮塔斜拉桥的受力特点:索塔将斜拉索索力按一定比例分配给主梁的水平和垂直方向,当主梁刚度较大时,就可以降低塔高,以节约材料,并给主梁提供较大的水平分力,以解决主梁体内预应力的不足。
所以矮塔斜拉桥索塔的作用主要是通过分配斜拉索索力,从而实现对结构性能的改善。
矮塔斜拉桥亦称部分斜拉桥,是一种新型的桥梁结构。
它既不是梁桥也不是传统的斜拉桥,它的力学行为介于两者之间,矮塔斜拉桥是塔、梁、墩和索四种基本构件组成的组合体系桥,不同的结合方式将产生不同的结构体系。
也可以说,它是一种斜拉桥和梁桥的协作体系。
本论文依据斜拉桥结构分析理论对矮塔斜拉桥的结构体系进行了较为详细的分析。
关键词:矮塔斜拉桥,固结体系、结构恒载、结构活载,内力计算1概述目前,对于斜拉桥与矮塔斜拉桥之间,尚没有一个量化指标来界定,随着高塔型矮塔斜拉桥的出现,以及对矮塔斜拉桥的受力特点的更深层次认识,以往的“塔矮、梁刚、索集中”的宏观界定,已不能很好的区分矮塔斜拉桥和斜拉桥。
在量化指标方面,部分学者引入了矮塔斜拉桥“斜拉索荷载效应影响度”的概念,定量分析矮塔斜拉桥斜拉索工作的实质,并提出能综合反映矮塔斜拉桥结构及受力特征的参数-“矮塔斜拉桥特征参数”。
用“矮塔斜拉桥特征参数”来区分矮塔斜拉桥和斜拉桥。
“矮塔斜拉桥特征参数”的表达式为式中、--矮塔斜拉桥主梁截面的平均惯性矩、弹性模量;n、--主跨内同一索塔上斜拉索根数及其对主梁的影响范围,,其中L为主跨的计算跨度,对独塔斜拉桥=1,双塔斜拉桥的=0.707;--斜拉索的面积、弹性模量、长度、倾角。
可以看出,“矮塔斜拉桥特征参数”同时反映塔高、拉索刚度、主梁刚度等量值对结构的影响,可以定量反映矮塔斜拉桥的综合结构特性。
用比单纯用塔高、索的截面积或主梁的抗弯刚度描述矮塔斜拉桥的结构特性更全面更合理。
通过分析,40-50时,斜拉索对静荷载的荷载效应影响度均小于30%,斜拉索的作用主要是改善主梁的受力,即体外预应力的作用,斜拉索的受力特点表现出矮塔斜拉桥的受力特性,可以界定为矮塔斜拉桥。
2矮塔斜拉桥三种固结形式的图式根据矮塔斜拉桥自身的特点和塔、梁、墩、索的不同结合方式,矮塔斜拉桥结构体系可分为塔梁固结、梁底设支座;塔墩固结、塔梁分离;塔梁墩固结的三种形式。
矮塔斜拉桥施工方案摘要:本文旨在提供一种针对矮塔斜拉桥的施工方案。
矮塔斜拉桥是一种特殊的桥梁结构,其主要特点是桥梁高度较低且存在一定的斜拉角度。
该文将介绍矮塔斜拉桥的设计要点、施工方法以及施工时应注意的问题,以期为相关工程的设计和实施提供参考。
1. 引言矮塔斜拉桥作为一种新型的桥梁结构,具有占地面积小、造价低廉、对地形适应性强等优点,因此在城市交通建设中得到了广泛应用。
然而,由于其特殊的施工方式和结构特点,对施工方案的制定提出了更高的要求。
因此,本文旨在提供一种可行的矮塔斜拉桥施工方案,以期帮助相关工程的设计和实施。
2. 矮塔斜拉桥的设计要点矮塔斜拉桥的设计要点包括桥梁高度、斜拉角度、主梁尺寸等方面。
在确定桥梁高度时,需要考虑桥梁的通行需求以及地形条件,确保桥梁在满足安全要求的前提下尽可能降低高度。
斜拉角度的确定需要综合考虑桥梁结构和施工条件等因素,确保桥梁的稳定性和承载能力。
主梁的尺寸设计需要满足桥梁的承重要求和结构稳定性要求,同时考虑到材料使用效率和工程造价的因素。
3. 施工方法矮塔斜拉桥的施工方法分为几个关键步骤,包括基础施工、塔吊安装、主梁架设和斜拉索安装等。
3.1 基础施工基础施工是整个施工过程的第一步,它包括地基处理、临时支撑结构的搭建以及基础混凝土浇筑等。
地基处理需要根据地质勘察结果确定基础形式,确保基础的稳定性。
在基础施工过程中,需要搭建临时支撑结构以支撑主梁的架设。
3.2 塔吊安装在基础施工完成后,需要安装塔吊用于主梁的架设。
塔吊的安装需要根据桥梁的几何尺寸和施工要求确定合适的位置和高度,并进行精确的安装调整。
3.3 主梁架设主梁架设是矮塔斜拉桥施工过程中的关键步骤。
主梁的架设需要保证准确的位置和高度,而且在架设过程中需要注意材料的保护,确保主梁在架设过程中不受损坏。
3.4 斜拉索安装斜拉索的安装是矮塔斜拉桥施工的最后一个环节。
在安装斜拉索之前,需要确保主梁和塔吊的位置和高度准确无误。
矮塔斜拉桥结构及设计特点魏朝柱【摘要】矮塔斜拉桥是介于斜拉桥和连续梁(刚构)桥之间的组合桥型,兼具斜拉桥的纤细柔美和连续梁(刚构)桥的刚劲有力,是一种刚柔互补型的桥梁。
随着国家经济基础建设的发展,近几年来应用较多,文中结合国内已建或在建的几座典型的矮塔斜拉桥,阐述矮塔斜拉的结构及设计特点。
%Extradosed cable-stayed bridges are hybrid structures, whose mechanic characteristic lie between ca- ble-stayed bridges and continuous beam bridges. Extradosed cable-stayed bridges are complementary rigid-flexible, which have both cable-stayed bridges' soft and slender, and continuous beam bridges'vigorous and effective. With the development of the national economic infrastructure, more application in recent years, Combied with built or un- der construction in several typical extradosed cable-stayed bridges, the paper described the structure and design fea- tures of extradosed cable-stayed bridges【期刊名称】《广东交通职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(010)003【总页数】5页(P18-22)【关键词】矮塔斜拉桥;桥梁设计;结构【作者】魏朝柱【作者单位】广东省公路勘察规划设计院股份有限公司,广东广州510507【正文语种】中文【中图分类】U448.271 矮塔斜拉桥概述矮塔斜拉桥(英文称extradosed cable-stayed bridge)是介于斜拉桥和连续梁(刚构)桥之间的组合桥型,兼具斜拉桥的纤细柔美和连续梁(刚构)桥的刚劲有力,是一种刚柔互补的新桥型。
矮塔斜拉桥概述1.1矮塔斜拉桥的定义和特点矮塔斜拉桥为近20年来出现的一种新桥型,瑞士、日本、韩国等一些国家这几年修建了多座这种桥梁。
由于它优越的结构性能,良好的经济指标,越来越显示出巨大的发展潜力。
我国在这种桥型上起步稍晚,2001年建成的漳州战备大桥,是国内第一座真正意义上的矮塔斜拉桥。
对于这种桥型的称谓尚未统一。
日本的屋代南桥与屋代北桥为两座轻载铁路桥,初看起来象斜拉桥,因而日本的桥梁界对其笼统地称为斜拉桥。
小田原港桥是一座公路桥,日本桥梁界没有把它称为斜拉桥,而是沿用了法国工程师1988年提出的名称—Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge,即超配量体外索PC桥,简称EPC桥。
实际上屋代南、北桥与小田原港桥其结构体系非常相似,同样可以称为EPC桥。
在美国,这种桥有称为“Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge”的,也有称为“Extra-dosed Cable-stayed Bridge”的。
国内的称谓也一直存在争论,1995年我国著名桥梁专家严国敏先生首次把它定义为“部分斜拉桥”。
其含义是:在结构性能上,斜拉索仅仅分担部分荷载,还有相当部分的荷载由梁的受弯、受剪来承受。
“部分斜拉”即源于斜拉索的斜拉程度。
后来国内一些文章根据这种桥型塔高较矮的特点,又把这种桥型定义为矮塔斜拉桥。
矮塔斜拉桥的受力是以梁为主,索为辅,所以梁体高度介于梁式桥与斜拉桥之间,大约是同跨径梁式桥的1/2倍或斜拉桥的2倍。
截面一般采用变截面形式,特殊情况采用等截面。
矮塔斜拉桥的桥塔一般采用实心截面。
塔高为主跨的1/8~1/12,由于桥塔矮,刚度大,一般不考虑失稳问题。
梁上无索区较之一般斜拉桥要长,而且除了主孔中部和边孔端部的无索区段之外,还有较明显的塔旁无索区段。
边孔与主孔的跨度比值较之斜拉桥要大。
一般斜拉桥边孔与主孔的跨度比值一般小于0.5,多数在0.4左右,而矮塔斜拉桥与一般连续梁(刚构)桥相似,为避免端支点出现负反力,边孔与主孔的跨度之比一般会大于0.5,较合理的比值在0.6左右。
矮塔斜拉桥斜拉索施工工法一、前言“矮塔斜拉桥”也称“部分斜拉桥”,介于“斜拉桥"与“体外预应力箱梁桥”之间,起源于日本,在国外发展很快,在国内来说是新桥型。
兰州某黄河大桥是国内第二座矮塔部分斜拉桥,某第四工程公司采用等值张拉工艺施工斜拉索,并首次采用了分丝管和抗滑锚新技术,保证了斜拉索的安装精度和施工质量.开发研究的“双塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥施工技术”通过了甘肃省科技厅科技成果鉴定,鉴定意见认为:桥塔索鞍采用分丝管以及抗滑锚施工新技术,为斜拉索使用期的养护和正常换索提供了方便,填补了国内外空白。
成果达到国内领先水平。
在汾柳高速公路某高架桥3号桥施工中应用该项技术也获得了成功,取得了良好的经济效益和社会效益。
综合以上各工程实践形成本工法。
二、工法特点1。
工序简单,施工进度快。
2.施工条件得到了改善,劳动强度低,安全性强。
3.索塔内鞍座采用分丝管,可以实现单根换索。
4。
采用单根等值法张拉,可以控制每根斜拉索各股钢绞线的离散误差不大于理论值的±3%。
5.可以实现一对斜拉索对称、交叉单根张拉,同步整体张拉,确保两根斜拉索间的差值不大于理论值的±1%。
6。
采用JMM-268动测仪进行索力监控,可以确保斜拉索整索索力误差不大于理论值的±2%。
7.斜拉索采用多重防腐处理,锚固端灌注防腐油脂,延长了斜拉索使用寿命。
三、适用范围本工法适用于部分斜拉桥斜拉索安装施工。
四、施工工艺(一)斜拉索的结构组成斜拉索由锚固段+过渡段+自由段+塔柱内段+自由段+过渡段+锚固段组成(见图1)。
1。
锚固段+过渡段组成—-锚板、夹片、螺母、支撑筒、锚垫板、预埋钢导管、减震器、防松装置.2。
自由段组成——带PE护套的钢绞线、索夹、HDPE套管.3.塔柱内段组成—-分丝管、塔内锚垫板、抗滑锚。
(二)工艺流程斜拉索施工工艺流程见图2。
(三)操作要点⒈下料 ⑴下料长度按下列公式列表计算出无应力状态下的自由长度,校核无误后供下料人员执行。
矮塔斜拉桥施工方案
矮塔斜拉桥是一种新型的桥梁结构,具有结构简单、施工快速、经济实用等优点。
下面给出一种施工方案,具体步骤如下:
1、桥墩基础施工:首先进行桥墩基础的施工,采用混凝土浇
筑的方式,根据设计要求,将桥墩基础的梁板钢筋进行布置并浇筑混凝土。
2、桥塔施工:在桥墩施工完成后,进行桥塔的施工。
桥塔是
矮塔斜拉桥的支撑结构,主要承受桥梁荷载并传递到桥墩上。
桥塔施工采用模板搭设的方式,首先搭建好桥塔的模板,然后进行混凝土浇筑。
桥塔施工完成后,需要进行养护一段时间,以确保混凝土的强度。
3、斜拉索施工:在完成桥塔的养护后,进行斜拉索的施工。
斜拉索是矮塔斜拉桥的主要承担荷载的结构,通过斜拉索将桥梁的荷载传递到桥塔上。
斜拉索的施工分为两个步骤:首先,悬挂斜拉索,即将斜拉索连接到桥塔和桥梁上;然后,张拉斜拉索,即通过张拉设备将斜拉索拉紧,以达到设计要求的预应力。
4、桥面铺设:在斜拉索施工完成后,进行桥面的铺设。
桥面
铺设采用预制混凝土板进行,首先将预制混凝土板安装在桥面梁上,然后进行固定和连接。
之后,进行预制混凝土板的拼缝处理,并进行养护。
5、桥梁主体验收:在桥面铺设完成后,进行桥梁主体的验收。
验收内容包括桥梁结构的安全性、稳定性、功能完备性等方面。
根据验收结果可以对桥梁进行调整和完善。
以上即是矮塔斜拉桥施工的一个简要方案,通过以上步骤可以完成整个桥梁的施工。
当然,具体的施工方案还需根据实际情况进行调整和优化,以确保施工的质量和安全。
浅谈矮塔斜拉桥和多塔斜拉桥矮塔斜拉桥是介于连续梁与斜拉桥之间的一种斜拉组合体系桥,具有塔矮、梁刚、索集中的特点。
矮塔斜拉桥主梁刚度较大,是主要的承重构件,斜拉索对梁起加劲、调整受力的作用,斜拉索的恒载索力占总索力(恒载索力十活载索力)的比重较斜拉桥大,斜拉索的应力变幅较小,疲劳问题不突出,因而斜拉索的容许应力可取0.6pk f ,从而降低工程造价。
矮塔斜拉桥与连续梁相比具有结构新颖跨越能力大、施工简单、经济等优点;与斜拉桥相比具有施工方便、节省材料、主梁刚度大等优点。
使得矮塔斜拉桥具有广阔的发展空间。
矮塔斜拉桥结构特点:1、塔高较矮。
拉索倾角较小,拉索为主梁提供较大的轴向力,并且拉索尽可能密集地从塔顶鞍座上通过,锚固于主梁。
一般塔高可取主跨的1/8-1/12;2、以梁为主,索为辅,梁体高度约是同跨径梁式桥的1/2或斜拉桥的2倍,梁高与跨度之比较大,一般为1/40-1/20,并且主梁自身承受大部分荷载作用约70%斜拉索只承受30%起到帮扶作用;3、主梁无索区段较一般斜拉桥要长,有较明显的塔旁无索区段,不设置端锚索;4、边孔与主孔的跨度比值在0.5-0.6左右,类似连续梁;5、为了充分利用矮塔的高度,拉索多成扇形布置且布置较集中,通常布置 在边跨、中跨跨中1/3附近。
在己建成的矮塔斜拉桥中,索鞍鞍座普遍采用双套管结构,拉索应力变幅一般只有斜拉桥的1/3左右,施工过程及合拢后,基本不需要进行拉索索力调整;6、适用跨径宜选择在100m-200m 之间,如果采用组合梁或复合梁,则跨径可达300m.7、尤其适用于多塔多跨和塔高受限制的情形,从刚度和疲劳考虑,它更适用于铁路桥或双层桥面,但采用多跨时存在较大的挠度问题。
矮塔斜拉桥的受力特点:索塔将斜拉索索力按一定比例分配给主梁的水平和垂直方向,当主梁刚度较大时,就可以降低塔高,以节约材料,并给主梁提供较大的水平分力,以解决主梁体内预应力的不足。
所以矮塔斜拉桥索塔的作用主要是通过分配斜拉索索力,从而实现对结构性能的改善。
矮塔斜拉桥概述1.1矮塔斜拉桥的定义和特点矮塔斜拉桥为近20年来出现的一种新桥型,瑞士、日本、韩国等一些国家这几年修建了多座这种桥梁。
由于它优越的结构性能,良好的经济指标,越来越显示出巨大的发展潜力。
我国在这种桥型上起步稍晚,2001年建成的漳州战备大桥,是国内第一座真正意义上的矮塔斜拉桥。
对于这种桥型的称谓尚未统一。
日本的屋代南桥与屋代北桥为两座轻载铁路桥,初看起来象斜拉桥,因而日本的桥梁界对其笼统地称为斜拉桥。
小田原港桥是一座公路桥,日本桥梁界没有把它称为斜拉桥,而是沿用了法国工程师1988年提出的名称—Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge,即超配量体外索PC桥,简称EPC桥。
实际上屋代南、北桥与小田原港桥其结构体系非常相似,同样可以称为EPC桥。
在美国,这种桥有称为“Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge”的,也有称为“Extra-dosed Cable-stayed Bridge”的。
国内的称谓也一直存在争论,1995年我国著名桥梁专家严国敏先生首次把它定义为“部分斜拉桥”。
其含义是:在结构性能上,斜拉索仅仅分担部分荷载,还有相当部分的荷载由梁的受弯、受剪来承受。
“部分斜拉”即源于斜拉索的斜拉程度。
后来国内一些文章根据这种桥型塔高较矮的特点,又把这种桥型定义为矮塔斜拉桥。
矮塔斜拉桥的受力是以梁为主,索为辅,所以梁体高度介于梁式桥与斜拉桥之间,大约是同跨径梁式桥的1/2倍或斜拉桥的2倍。
截面一般采用变截面形式,特殊情况采用等截面。
矮塔斜拉桥的桥塔一般采用实心截面。
塔高为主跨的1/8~1/12,由于桥塔矮,刚度大,一般不考虑失稳问题。
梁上无索区较之一般斜拉桥要长,而且除了主孔中部和边孔端部的无索区段之外,还有较明显的塔旁无索区段。
边孔与主孔的跨度比值较之斜拉桥要大。
一般斜拉桥边孔与主孔的跨度比值一般小于0.5,多数在0.4左右,而矮塔斜拉桥与一般连续梁(刚构)桥相似,为避免端支点出现负反力,边孔与主孔的跨度之比一般会大于0.5,较合理的比值在0.6左右。
为了充分利用部分的高度,拉索多成扇形布置,拉索尽量向塔上部集中通过。
塔顶索鞍的作用如同体外预应力索的转向点,斜拉索在转向点一般被固定而无滑动。
在建成的矮塔斜拉桥中,索鞍鞍座普遍采用双套管结构,即外钢管埋设于混凝土塔内,内套管套在外钢管中,斜拉索穿过内钢管,在两侧出口处设置抗滑锚头顶紧内管口,阻止内管滑移。
斜拉索在梁上宜布置在边跨中及1/3中跨处。
此外,矮塔斜拉桥由于塔较矮,塔顶水平位移不会很大,因此没有斜拉桥的特征构件一端锚索。
同时在拉索用量上,由于矮塔斜拉桥以梁受力为主,索只起辅助作用,而且索的安全系数采用较低,因此,其斜拉索的用量明显比一般斜拉桥要少许多。
矮塔斜拉桥结构体系主要有塔梁固结、梁底设支座;塔墩固结、塔梁分离;塔梁墩固结三种形式。
主梁和塔具有较大的刚度,容易设计成多塔桥梁。
斜拉索可锚固于塔上,也可以索鞍形式通过桥塔。
矮塔斜拉桥是介于连续梁(刚构)桥与斜拉桥之间的一种新型桥梁。
因此它的受力特点与这两种桥型既有联系,又有区别。
从总体上说,连续梁是以梁的直接受弯、受剪来承受竖向荷载,斜拉桥是以梁的受压和索的受拉来承受竖向荷载,因此三者的最大差别在于梁的受力行为不同。
研究梁的受力行为是研究矮塔斜拉桥的本质。
图1-1 三跨连续梁结构示意图及其弯矩示意图图1-2 七跨连续梁结构示意图及其弯矩示意图图1-3 矮塔斜拉桥结构示意图及其弯矩示意图图1-4 多跨连续梁结构示意图及其弯矩示意图图1-5 斜拉桥结构示意图及其弯矩示意图由图1-1可知,跨中弯矩及中间支座的负弯矩较大,而轴力为零。
我们知道,同跨径的简支梁和连续梁比较,连续梁的跨中弯矩要比简支梁小的多,所以若要使梁体所受弯矩减小,最有效的办法是减小梁的跨度,即增加支点。
图1-2就是在图1-1的三跨连续梁中增加4个支点,把三跨连续梁变成七跨连续梁,有图可见,梁体弯矩大大的降低。
若所增加的4个支点用斜拉索来替代,把单根较大的索分成若干较小的索布置在附近,则形成矮塔斜拉桥,如图1-3为了进一步减小梁的弯矩,可继续增加支点,减小梁的跨度,当支点增加至一定数量时,则梁的弯矩相当小,到如图1-4所示,此时,把支承用斜拉索来代替形成斜拉桥,如图1-5所示:由图1-1~1-5可以看出,从连续梁、矮塔斜拉桥到斜拉桥,主梁承受的弯矩逐渐减小,而轴力却逐渐增加。
一般认为,当斜拉桥的竖向荷载承担率超过30%或斜拉索在活载作用下的应力变化幅超过50MPa,即进入斜拉桥范围,斜拉索应力取0.4倍的极限应力,安全系数取2.5而在矮塔斜拉桥中,拉索应力幅比一般斜拉桥中的应力幅小。
因此其拉索的应力采用体外预应力索的容许应力,取0.6倍的极限应力,安全系数为1.67。
此外,矮塔斜拉桥因为桥梁的刚度相对较大,因此没有斜拉索的主要特征构件—尾索。
从桥梁的角度来看。
矮塔斜拉桥其拉索相当于连续梁负弯矩区混凝土开裂后钢筋的作用,承担拉力,主梁这时就是截面受压区,但同梁桥相比,其自重小。
跨径大;同斜拉桥相比,拉索较少,水平分力就较小,从而使得主梁的轴向力也就相对较小。
综上矮塔斜拉桥具有以下鲜明的特点【1】:(1)、美学景观特征:矮塔斜拉桥主梁高度是连续梁的1/2左右,具有纤细、柔美的美学效果,克服了连续梁桥主梁高度过大带来的压迫感和桥梁上、下部结构不协调的弊端。
桥塔和斜拉桥的设置使其具有斜拉桥宏伟、壮观的感觉。
(2)、跨径布置灵活:矮塔斜拉桥可设计成单塔双跨、双塔三跨和多塔多跨等不同的结构形式。
单跨径在100~300m范围内为宜,克服了多塔斜拉桥做带来的刚度不足和各跨相互影响的弊端,发挥了多跨连续梁桥的优点,无论在单孔跨径和总桥长设计方面均有较大的选择空间。
(3)、施工简便:矮塔斜拉桥的施工方法与连续梁桥基本相同,可采用悬浇法施工。
施工中不必进行斜拉索二次索力调整。
由于矮塔斜拉桥桥塔较矮,桥塔施工也没有斜拉桥桥塔施工复杂。
(4)、经济性好:通过国内外以建成的矮塔斜拉桥吵架分析,该桥型每延米造价与连续梁桥基本持平,低于一般斜拉桥造价,具有可观的经济效益。
1.2矮塔斜拉桥的设计分析1.2.1矮塔斜拉桥的总体布置及适用跨径根据国内外目前已建矮塔斜拉桥跨径比例分析,由于矮塔斜拉桥刚度比斜拉桥大,接近于连续梁,其边、中跨比值常采用0.52~0.65。
在特殊情况下,边、中跨比值亦可小于0.5,这时,边跨需采取措施,解决负反力问题。
矮塔斜拉桥由于其主梁要承受相当大的弯矩,主梁截面形式与斜拉桥有很大不同,而更接近于连续梁。
一般情况下,大部分连续梁采用的截面形式都能适用于矮塔斜拉桥,但矮塔斜拉桥更适宜采用变高度截面。
其塔墩处梁高可采用相同跨度连续梁高的一半左右。
在特殊情况下,主梁亦可采用等高度,此时梁高与跨度之比可采用1/35~1/45。
在选择主梁截面形式时,需注意斜拉索的布置及锚固要求。
矮塔斜拉桥的适用跨径由其特性决定,一般适用跨径宜在100~300m之间,若主梁采用钢与混凝土混合结构,跨径有望突破400m。
虽然连续梁桥采用预应力混凝土建造,能就地取材、工业化施工、耐久性好、适用性强、整体性好且美观,这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。
但由于结构本身的自重大(约占全部设计荷载的30%至60%),且跨度越大其自重所占的比值更显著增大,大大限制了其跨度能力。
还有大跨径连续箱梁要采用大吨位支座,如南京二桥北汊桥165m变截面连续箱梁,盆式橡胶支座吨位大。
这种大吨位支座性能如何、将来如何更换等一系列问题有待研究和解决。
1.2.2矮塔斜拉桥的结构体系结构体系可选用塔梁固结、梁底设支座;塔墩固结、塔梁分离;塔梁墩固结的3种形式。
塔梁固结、梁底设支座形式适用于跨度不太大的桥梁,支座吨位不至于过大,它的特点是塔根弯矩较小,塔两侧索力差较小,结构的整体刚度较小。
塔墩固结、塔梁分离形式适用于跨度稍大,墩高较矮的桥梁,它的特点是桥墩弯矩较大,塔两侧索差较大,结构的整体刚度较第一种形式大。
塔梁墩固结形式适用于跨度稍大,墩高较大的桥梁,结构体系类似于连续刚构,它的特点接近于第二种形式。
进行桥梁设计时,应对结构体系的选择作慎重考虑,选择最合适的形式。
1.2.3矮塔斜拉桥设计分析方法矮塔斜拉桥在构造及受力特征上与斜拉桥和连续梁桥尚有一定的差异,在进行其结构分析时要注意以下几点【2】:(1)结构分析要选用合理的计算图式,考虑施工过程中结构的逐步形成和体系转换、临时支承的设置和卸除,以及结构各部分的强度增长,合理估计主梁架设各阶段的施工荷载。
直线桥的施工控制计算一般采用平面分析,必要时采用三维空间分析。
(2)斜拉桥施工时因恒载引起的内力与变形与施工方法有很大关系,主梁施工时的施工计算荷载除恒载人群、施工机具等施工荷载外,还需考虑预应力、斜拉索的张拉力等。
(3)针对各施工阶段的实际情况建立正确的计算模型,单元类型采用拉索单元、梁单元、3D实体单元、板壳单元和边界单元等。
(4)当斜索的竖向荷载承担率超过30%,或斜索在活载作用下的应力变幅超过50MPa,即进入斜拉桥的范畴,其标志为斜索的容许应力取值的不同。
看作斜拉桥的斜索,其容许应力取0.4f pk,安全系数为2.5;而没有超过界限的矮塔斜拉桥容许应力取值则与PC梁桥相同为0.6f pk,安全系数为1.67。
(5)预应力混凝土斜拉桥施工中各工况受力状态达不到设计要求的重要原因,是有限元计算模型中的计算参数取值(主要为混凝上的弹性模量、材料的相对密度、混凝土收缩徐变系数、构件重量、施工中温度变化以及施工临时荷载条件等)与施工中的实际情况有一定的偏差。
斜拉桥的这种偏差具有累积性,因此,要根据施工实测结果予以修正以使计算模型和计算参数符合结构的实际情况。
1.3矮塔斜拉桥的发展概况矮塔斜拉桥是介于梁桥与传统斜拉桥之间的一种新型桥梁结构。
普遍认为,由Christian Menn设计的建于1981年的甘特(Ganter)大桥,是矮塔斜拉桥的雏形,其混凝土箱形梁由预应力混凝土斜拉板“悬挂”在非常矮的塔上,这种板可以看成是一种刚性的斜拉索。
该桥的出现形成了斜拉桥的一个分支——板拉桥。
Ganter 大桥为其后矮塔斜拉桥的出现奠定了基础。
Ganter大桥之后,又有墨西哥的帕帕加约(Papagayo)大桥、美国德克萨斯州的巴顿河(Bar-don Greek)大桥及葡萄牙的索科雷多斯(Socomidos)大桥等相继建成。
图1-6 瑞士的甘特桥1988年法国工程师J.Mathivate在设计位于法国西南的阿勒特·达雷高架桥时提出了一个替代方案,命名为“Extra-dosed PC bridge",直译为“超剂量预应力混凝土桥梁”。