多塔斜拉桥

多塔钢-混组合梁斜拉桥成桥阶段垂度效应分析摘要:以武汉二七长江大桥为工程背景，运用大型有限元结构分析软件ANSYS11.0，对该桥主梁、主塔和斜拉索分别采用不同的单元进行有限元模拟，建立了三塔结合梁斜拉桥空间非线性单主梁模型，考虑斜拉索的垂度效应，进行该桥成桥阶段主梁和边塔内力的非线性垂度效应影响的定量分析。

结果表明：三塔结合梁斜拉桥索的垂度效应不容忽视，垂度效应对三塔斜拉桥主梁和边塔的位移影响最大，对于主梁和边塔的应力影响次之，其对应力非线性影响不超过5%。

关键词:三塔斜拉桥成桥阶段非线性垂度效应武汉二七长江大桥是世界上最大的三塔斜拉桥和三塔钢-混结合梁斜拉桥，其主梁采用钢混结合梁，钢主梁和桥面板通过剪力连接件连接形成共同受力。

相比常规的两塔斜拉桥而言，三塔斜拉桥结构更加轻柔，受力特性更加复杂。

主要表现为中间塔两侧均无辅助墩和过渡墩，不能对主梁和索塔提供位移约束，使得结构的大位移和梁柱效应影响较为明显。

同时，大跨度三塔结合梁斜拉桥，塔高梁柔，拉索垂度效应变得越加突出[1-2]。

斜拉桥几何非线性主要包括：大位移效应、梁柱效应以及索的垂度效应[3-4]。

该文以武汉二七长江大桥为工程依托，运用大型有限元软件，自下而上建立全桥的单主梁非线性有限元模型，其中钢-混凝土结合梁简化为空间单主梁，斜拉索采用具有初始张拉力的空间杆单元，定量分析垂度效应对大跨度三塔结合梁斜拉桥结构的影响规律。

分析结果为今后三塔斜拉桥的设计与施工提供理论依据。

1 工程概况二七长江大桥是一座大跨度三塔双索面结合梁斜拉桥，其主跨为616 m，边跨为250 m，主桥总长1732 m，桥宽32.3 m，如图1所示。

该桥为半漂浮体系，全桥共设置132对斜拉索，在标准梁段索距为13.5 m。

桥塔为花瓶钻石型，塔高205 m（从承台顶面算起），分别由上、中、下塔柱及下横梁四部分组成。

4号桥墩处的中塔处采用固定铰接体系，边塔设置竖向支承。

方案设计时，为了降低大位移和梁柱效应对桥梁结构的受力影响，方案设计时，通过加大中间塔刚度增加全桥整体刚度。

世界桥梁 2020年第48卷第％期（总第203期）%3X340 %公铁同层合建多塔斜拉桥总体设计余国武（广东广珠城际轨道交通有限责任公司，广东广州510220）摘 要：珠机城际铁路金海特大桥位于磨刀门水道入海口，与金海高速公路大桥同层合建，主桥采用（58. 5 + 116 + 3 + 340 +116 + 58. 5" m 四塔三主跨斜拉桥$桥面宽度达49. 6中间布置荷载较重的双线城际列车，两侧布置荷载较轻的高速公路$为提高多塔斜拉桥的结构刚度并释放长联温度效应，采用刚构一连续体系，中塔塔梁墩固结,边塔塔梁固结、塔墩分离$主梁采 用大挑臂式钢箱梁结构，由单箱三室钢箱梁加两侧挑臂组成，便于钢箱梁腹板与钢塔的壁板连接,实现塔梁固结$桥塔采用空间四柱式钢塔，其下桥墩为钢筋混凝土双肢薄壁结构$斜拉索采用LPES7-199〜LPES7 — 379型"级松弛平行钢丝拉索，按两平行索面扇形布置$钢塔及钢梁在工厂制造，再浮运至桥位安装$结构静动力分析结果表明，结构受力性能良好，安全可靠。

关键词：公铁两用桥；多塔斜拉桥；同层合建；刚构一连续体系；大挑臂式钢箱梁；空间四柱式钢塔；桥梁设计中图分类号：U448. 121；U448. 27；U442. 5 文献标志码:A 文章编号：1671 — 7767（2020）01 — 0001 — 051 工程概况珠海市区至珠海机场城际铁路二期起于横琴 岛，终点为珠海机场，正线全长22. 75 km 。

为了节 省桥位资源，珠机城际铁路金海特大桥与金海高速 公路并行跨越磨刀门水道出海口至鹤洲南围垦区，再跨白藤河水道至紫竹湾。

磨刀门是西江的主要出 海口，水道水面宽约2. 3 km,水道地形较平缓，天然水深8〜12 m,线路与水流方向夹角为84°°潮汐属于不规则半日混合潮，年平均潮差在1m 左右，属 于弱潮河口 $桥址地处台风多发地区，平均每年1.3次，最多年份4次。

斜拉桥的发展现状及常见问题分析摘要：作为一种可以跨越超长距离的桥梁结构，斜拉桥主要是由主塔和斜索所组成的桥梁结构，这种形式的桥梁结构，虽然整体性能突出，但是在施工的过程中稳定性控制难度极大，一旦施工操作不到位，就可能一发坍塌事故。

为此，想要全面提升斜拉桥的施工效果，施工企业就必须要积极开展斜拉桥相关技术的研究工作，了解发展情况，分析常见问题。

关键词：斜拉桥；结构；桥梁工程引言在社会不断发展，城市化建设进程不断加快的过程中，区域间的交流与沟通日益频繁，此时就对交通运输工程提出了更高的要求。

比如说在进行桥梁项目建设的过程中，为了对其美观性、实用性、受力性、跨越能力等方面进行兼顾，就可以对斜拉桥施工技术展开运用，同时积极进行施工技术的研究工作，促进斜拉桥梁作用的充分发挥。

1斜拉桥技术研究目的斜拉桥属于一种高次超静定桥梁结构，在具体施工的过程在，由于收到桥梁结构参数与设计值差异和施工中荷载不确定等因素的影响，就会造成斜拉桥结构内力与位移的计算结果无法满足设计要求。

在施工的过程中如果不能进行有效的控制与调节，就会对斜拉桥的使用性能产生影响，严重的还会威胁到整体使用安全。

为此，就需要积极开展斜拉桥施工的研究工作，全面提升斜拉桥结构内力、线性与设计要求的一致性，保障使用安全，延长使用寿命。

开展斜拉桥施工控制工作，可以对斜拉桥结构的目标状态与实施状态进行有效的调控，并且必须要严格遵循斜拉桥结构施工的安全性和周期性要求，同斜拉桥自身结构特点相结合确定具体的管控手段，合理确定施工中的允许误差，积极开展施工监控工作，全面提升斜拉桥施工效果，保障我国路桥项目使用安全，为城市与交通运输事业的发展的奠定基础。

2斜拉桥的发展现状目前，斜拉桥正朝着多元化、轻便化方向进行发展。

首先，在开展桥面布设和规划工作的过程中，需要严格遵循轻型化原则，适当减轻桥面系统的构筑重量，同时科学控制拉索部分的造价成本，提高主题结构的轻柔化水平在对近年来大部分大跨度斜拉桥工程的建设施工情况进行分析的过程中可以发现，叠合梁的使用越发频繁，除了可以减轻桥面的实际重量，同时还促进了斜拉桥结构大范围跨越能力的提升，推动整体结构设计朝着多样化方向发展进行发展。

多塔部分斜拉桥自振频率的实用简化算法唐冕;丁千夏;宋旭明【摘要】为了便于在概念设计阶段快速准确地估算多塔部分斜拉桥的基频,根据Rayleighmethod方法,以主梁的静挠度曲线作为振型函数,推导支承体系和刚构体系多塔部分斜拉桥的基频估算公式.以某三塔部分斜拉桥为例,计算其频率,讨论结构体系及塔跨数对多塔部分斜拉桥基频的影响.并将公式与较为精确的有限元法和《公路桥涵抗风设计规范》的单一估算方法进行比较,研究结果表明:计算多塔部分斜拉桥基频不可忽略结构体系及塔跨数的影响;支撑体系基频远低于刚构体系,不可用单一公式计算;随着塔跨数增加,基频降低.有限元解与公式解的对比结果表明,公式基频误差在10％以内,可以满足工程概念设计的需要.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2018(015)011【总页数】6页(P2861-2866)【关键词】斜拉桥;基频;矮塔;结构体系【作者】唐冕;丁千夏;宋旭明【作者单位】中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;华蓝设计(集团)有限公司,广西南宁 530011;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075【正文语种】中文【中图分类】U448.27部分斜拉桥作为连续梁(或连续刚构)与斜拉桥的组合体系，具有塔矮、梁刚、索集中的特点，灵活的跨径布置、美观的外形及经济的造价使其在近年内得到广泛应用。

目前的《公路斜拉桥设计细则》和《公路斜拉桥抗风设计规范》中仅对双塔斜拉桥中有辅助墩和没有辅助墩有不同的估算公式，没有考虑各种边界条件，对于与普通斜拉桥不同的多塔部分斜拉桥没有明确区分。

根据国内外众多学者对斜拉桥实时监测数据和数值模拟的研究，斜拉桥的动力特性除了受结构自身状态的影响外，还收到各种温度、损伤和车辆荷载质量等环境因素的影响[1−6]。

为了研究斜拉桥的动力特性，陈恒大等[7]推导了考虑主塔刚度影响三塔斜拉桥振动基频公式；李国豪[8]用单质点模型来估算漂浮体系斜拉桥基频；袁万城等[9]用双质点模型估算斜拉桥的纵飘频率；张先忠等[10]提出名义单位质量的抗弯刚度概念，推导高墩固结体系矮塔斜拉桥纵飘基频的估算公式；宋涛等[11]假设振型函数为三角函数，用Rayleigh method法，推导双塔矮塔斜拉桥基频。

10.2 斜拉桥总体布置与构造10.2.1 孔跨布置斜拉桥孔跨布置主要可分为双塔三跨式、独塔双跨式和多塔多跨式等三种形式。

在特殊情况下，斜拉桥也可以布置成独塔单跨式或者混合式。

双塔三跨式（图10.1）是一种最常见的斜拉桥孔跨布置方式。

双塔三跨式斜拉桥通常布置成两个边跨跨度相等的对称形式，也可以布置成两个边跨跨度不等的非对称形式。

边跨跨度与主跨跨度的比例关系通常取0.4左右。

根据已建斜拉桥统计，一般跨度比/=0.35~0.5。

另外，还可根据需要在边跨内设置辅助墩，以提高结构体系的刚度。

辅助墩数量不宜过多，一般1～2个，过多，效果不显著。

由于双塔三跨式斜拉桥的主孔跨度较大，一般可适用于跨越较大的河流、河口和海峡。

1L 2L 1L 2L图10.1 双塔三跨式斜拉桥图10.2 重庆石门嘉陵江大桥独塔双跨式斜拉桥也是一种常见的孔跨布置方式，如图10.2所示重庆石门嘉陵江大桥即为独塔双跨式斜拉桥。

独塔双跨式斜拉桥可以布置成两跨不对称的形式，即分为主跨与边跨；也可以布置成两跨对称，即等跨形式。

其中以两跨不对称的形式较多，也较合理。

独塔双跨式斜拉桥的边跨跨度与主跨跨度的比例通常介于0.6～0.7之间。

由于它的主孔跨径一般比双塔三跨式的主孔跨径小，故特别适用于跨越中小河流、谷地及交通道路；当然也可用于跨越较大河流的主航道部分。

1L 2L 在跨越宽阔水面时，由于通航孔要求，必要时也可采用三塔斜拉桥，如湖北宜昌夷陵长江大桥(主跨2×348m，主梁为混凝土箱型梁，悬臂拼装施工)。

多塔多跨式的斜拉桥应用较少，这是由于多塔多跨式斜拉桥的中间塔顶没有端锚索来有效地限制它的变位，结构的刚度较低。

增加主梁的刚度可以在一定程度上提高多塔斜拉桥的整体刚度，但这样做必然会增加桥梁的自重。

在必须采用多塔多跨式斜拉桥时，可将中间塔做成刚性索塔，此时索塔和基础的工程程量将会增加很多，或用斜拉索对中间塔顶加劲，但这种长索柔度较大，且影响桥梁的美观。