宜宾长江公路大桥斜拉桥抗震性能评价_包立新

宜宾中坝金沙江大桥索力控制研究张育智;李乔;唐亮【摘要】宜宾中坝金沙江大桥首次采用以钢绞线拉索作为前支点的牵索式挂篮悬浇施工,针对多根钢绞线拉力均匀性和拉索两端索力的关系进行了分析,得到了相关的计算公式和一些规律性结论,并导出了控制钢绞线拉力均匀性的等值张拉法计算公式.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2005(000)008【总页数】4页(P27-30)【关键词】斜拉桥;钢绞线拉索;悬浇施工;均匀性;等值张拉法【作者】张育智;李乔;唐亮【作者单位】西南交通大学土木工程学院,成都,610031;西南交通大学土木工程学院,成都,610031;西南交通大学土木工程学院,成都,610031【正文语种】中文【中图分类】U448.271 工程概述宜宾中坝金沙江大桥位于四川省宜宾市内，横跨金沙江，是一座预应力混凝土独塔斜拉桥，主桥跨径(175+252)m，采用独塔双索面全漂浮体系。

桥面净宽30 m，主梁采用分离式双主肋截面，两主肋之间设置2道小纵梁，其间通过桥面板与横隔梁相互连为整体形成正交异性板。

索塔为H型，塔高154.11 m，全桥共80对斜拉索(不含0号索及水平索)，采用平行钢绞线拉索，双索面、密索、扇形布置方式。

塔上垂直索距为1.2～4.4 m，梁上标准索距为6.0 m，标准节段长6.0 m，采用牵索式挂篮悬臂浇筑施工。

2 施工监控2.1 施工中索力控制的重要性由于此桥跨度大、拉索多，首次采用平行钢绞线拉索作为前支点的牵索式挂篮悬臂浇筑施工，施工过程复杂。

为确保大桥施工过程中的安全、内力处于最优状态且使成桥线形符合设计要求，必须对施工进行监控[1]。

监控工作主要包括3个方面：索力监控、主梁与索塔的应力监控以及主梁线形和索塔的变形监控。

其中索力监控尤为重要，因为：首先，斜拉桥可以看作是以斜拉索为弹性支承的多跨连续梁，通过调节斜拉索的索力，可以改变主梁和桥塔的受力状态，同时也就影响了主梁的线形及索塔的变形。

宜宾长江公路大桥主桥总体结构静力分析李贞新;卫星;强士中;郭丰哲【摘要】宜宾长江公路大桥主桥为双塔PC梁斜拉桥.通过对其分析,明确各施工阶段典型受力状况,并根据该桥的结构特点,应用结构分析程序对施工和运营阶段进行总体结构静力分析,验证了施工方案的可行性和结构设计的安全性,并对施工阶段的操作提出建议.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2005(000)003【总页数】4页(P41-44)【关键词】宜宾长江大桥;斜拉桥;总体结构;静力分析【作者】李贞新;卫星;强士中;郭丰哲【作者单位】西南交通大学土木工程学院,成都,610031;西南交通大学土木工程学院,成都,610031;西南交通大学土木工程学院,成都,610031;西南交通大学土木工程学院,成都,610031【正文语种】中文【中图分类】U448.27;U441+.51 工程概况及结构构造宜宾长江公路大桥位于四川省宜宾市，主桥桥跨布置采用184 m+460 m+184 m 双塔双索面钢筋混凝土斜拉桥，半漂浮体系，在索塔下横梁与梁体间设置弹性水平索。

主梁采用分离式箱形断面，其中心处高3.3 m，设2%的双向横坡，梁顶全宽25.0 m，梁底全宽25.6 m，两分离式箱内缘距8.0 m；斜拉索全桥共152对，按空间双索面扇形布置，索距在主梁上为6.0、3.0 m；索塔的塔型采用H型，箱形断面，自承台顶面至索塔顶各设两道横系梁，将索塔分为上塔柱、中塔柱和下塔柱三部分。

施工期间，在索塔下横梁上用万能杆件组拼托架，采用临时固结进行施工，当张拉0号索后，应拆除临时固接，并安装横向限位支座及纵向减振装置。

2 技术标准(1)设计行车速度：60 km/h(2)设计荷载：汽车-超20级，挂车-120，人群3.5 kPa(3)桥面净宽：0.25 m人行道栏杆+3.0 m人行道+0.25 m护轮带+2×3.75 m行车道+0.5 m中央划线带+2×3.75 m行车道+0.25 m护轮带+3.0 m人行道+0.25 m人行道栏杆，共宽22.5 m。

斜拉桥施工中斜拉索长度计算和导管安装角度修正方法包立新;喻骁【摘要】Based on Changshou Yangtze River Highway Bridge-460mPC cable-stayed bridge as an example, this paper analyzes influences of deformation of cable tower and girder on length of stayed cables and derives calculating formulae for length of stayed cables and installation angles, enabling successful application of calculation of blanking length of stayed cables and correction methods for installation angles of conduits in this bridge.%以长寿长江公路大桥——460 m PC斜拉桥为例，分析施工中索塔和主梁变形对斜拉索索长的影响，推导斜拉索长度和安装角度的计算公式，使斜拉索下料长度计算和导管安装角度修正方法在该桥中得到成功应用。

【期刊名称】《公路交通技术》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】5页(P87-91)【关键词】PB斜拉桥;施工控制;斜拉索长度;导管安装角度;修正【作者】包立新;喻骁【作者单位】重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074;重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074【正文语种】中文【中图分类】U448.27大跨度PC斜拉桥的斜拉索是结构的主要受力构件，其很大程度地减小了主梁的最大弯矩，使主梁受力更加合理。

施工过程中斜拉索参数的确定是斜拉桥施工控制的关键。

在实际施工过程中，需要根据施工现场情况对斜拉索的下料长度进行修正。

超大跨度斜拉桥合理抗震结构体系研究张新军;许江江【摘要】为研究超大跨度斜拉桥的抗震性能,以主跨1 400 m的超大跨度斜拉桥设计方案为工程背景,采用多振型地震反应谱方法进行水平和竖向地震作用的结构反应分析,揭示超大跨度地震反应的特点,同时分析了主梁的高度和宽度、索塔结构型式、索塔高跨比、边中跨比、边跨辅助墩以及斜拉索锚固体系等设计参数对超大跨度斜拉桥地震反应的影响,探讨了其合理的抗震结构体系.结果表明:水平地震作用下桥塔和主梁的地震反应显著,桥塔的塔底截面和主梁在塔梁交接处截面的地震内力非常大,应特别重视这些截面的抗震设计;超大跨度斜拉桥当采用A型桥塔并降低其高度、短边跨并设置辅助墩以及斜拉索采用部分地锚方式时,结构地震反应小,抗震性能良好,是其合理的抗震结构体系.%By taking the design scheme of a super long-span cable-stayed bridge with a main span of 1400 m as an example,the seismic response of the bridge under horizontal and vertical seismic excitations is investigated through multimode response spectrum analysis and the seismic performance of the bridge is revealed.The influence of design parameters,including the depth and width of the girder,the structural style and height-to-span ratio of the tower,the side-tomain span ratio,the auxiliary piers in the side span and the anchorage system of stay cables,on the seismic response of the bridge is analyzed numerically and its favorable earthquake-resistant structural system is proposed.The results show that the horizontal seismic excitation produces significant seismic response of the girder and tower,there exists great seismic response for the sections at the tower bottom and the girder nearthe tower,and therefore more attentions should be paid to the seismic design of these sections.For A-shaped towers with smaller tower height,shorter side span,several auxiliary piers installed in the side span and several stay cables partially earth-anchored,a smaller seismic response and a better seismic performance are achieved for super long-span cable-stayed bridges.【期刊名称】《浙江工业大学学报》【年(卷),期】2017(045)002【总页数】7页(P230-236)【关键词】超大跨度斜拉桥;抗震性能;多振型地震反应谱分析;结构设计参数【作者】张新军;许江江【作者单位】浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】U448.27本世纪初，苏通长江大桥(主跨1 088 m)和香港昂船洲大桥(主跨1 018 m)的相继建成使得斜拉桥跨入了千米级桥梁的行列，更大跨径的俄罗斯Russky Island大桥(主跨1 104 m)也于2012年建成.为避免跨海联岛工程建设中超深水基础施工困难并满足日益增长的通航要求，斜拉桥的跨径将会进一步增大，如规划的韩国东南部连接马山市和Geoje岛的1 200 m主跨的斜拉桥方案以及日本本四联络线的1 400 m主跨的斜拉桥方案等.较之于悬索桥，斜拉桥结构刚度更大，抗风安全性更好，拉索容易更换，施工简便以及不需要大体积锚碇，因而在近年来的国际跨海大桥设计方案竞赛中屡次被提出和采用，斜拉桥已经成为现代大跨度桥梁的主流桥型[1].已有关于斜拉桥的极限跨径研究也表明：主跨1 200 m以下是斜拉桥比较经济合理的主跨，主跨在1 200～1 500 m范围内的斜拉桥仍具有竞争力[1-2].随着斜拉桥跨度的进一步增大，结构刚度将进一步降低，结构的抗震安全性已成为其设计考虑的重要问题.迄今为止，国内学者对千米级主跨斜拉桥的抗震性能及减震方法开展了分析研究.武芳文等基于随机振动理论，对苏通长江公路大桥在随机地震荷载作用下的动力响应展开研究，分析了结构弹性模量、桩-土-结构动力相互作用、地震动模型、斜拉索振动效应以及模态组合数量对结构内力和位移的影响[3].王蒂等通过结构非线性地震分析研究了苏通长江公路大桥塔梁连接处分别设置弹性连接装置和阻尼器的减震效果[4].叶爱君等以苏通长江公路大桥为研究对象，采用非线性时程分析方法分析了3种边墩和梁横向约束体系对超大跨度斜拉桥地震反应的影响以及阻尼器的合理设置方式及其设计参数[5].任亮以主跨1 090 m的钢索钢主梁斜拉桥设计方案为原型拟定了一座相同跨度的CFRP索RPC梁斜拉桥设计方案，分别采用反应谱法和时程分析法对比分析了原方案和新方案的弹性地震响应，并对所提方案进行了抗震性能评价[6].韩振峰等考虑几何非线性对两座千米级斜拉桥进行成桥状态的地震动力时程分析，分析几何非线性对千米级斜拉桥的地震反应特性的影响[7].韩振峰等针对漂浮型的千米级斜拉桥，分析研究在塔梁之间分别采用弹性连接装置、流体黏滞阻尼器以及弹性连接装置与流体黏滞阻尼器组合的3种连接方式的纵向减震效果及其参数设置[8].以上研究主要针对主跨略超千米斜拉桥的抗震性能尤其是减震措施，对于更大跨度斜拉桥的抗震性能及其合理抗震结构体系方面的研究则没有涉及.为此，笔者以主跨1 400 m的斜拉桥设计方案为工程背景，采用多振型地震反应谱分析方法进行水平和竖向地震作用下的结构反应分析，阐述超大跨度斜拉桥地震反应的特点.在此基础上，分析主梁高度和宽度、索塔结构型式、索塔高跨比、边中跨比、辅助墩设置及斜拉索锚固体系等结构设计参数对超大跨度斜拉桥地震反应的影响，并探讨其合理的抗震结构体系.图1为一座主跨1 400 m的超大跨度斜拉桥设计方案[9]，纵桥向结构对称布置，两侧边跨长度均为680 m，为提高结构整体刚度在两侧边跨靠近锚固墩位置设置间距为100 m的3个辅助墩.主梁采用流线型钢箱梁，梁宽35 m，梁高3.5 m，并在桥塔两侧各80 m(Xu)范围内对主梁截面进行加强.桥塔采用全钢结构，横桥向A型结构型式，索塔总高度约327 m，其中桥面以上高度约287 m，索塔高跨比为1/5.斜拉索采用全自锚体系，在主梁上的锚固间距为20 m，在索塔顶部的锚固间距为4 m，全桥共设有4×34对斜拉索.主梁、索塔和斜拉索的截面特性见表1. 地震反应分析时，基于MIDAS/CIVIL有限元分析软件，将该桥离散为三维杆系结构有限元模型，如图2所示.主梁采用鱼骨梁计算模型，主梁、索塔及其横梁等均采用空间梁单元模拟，并考虑其P—⊿效应；斜拉索采用空间杆单元模拟，并考虑其初始轴向力对单元刚度的影响；斜拉索与主梁之间连接关系采用刚臂单元模拟.主梁纵桥向可自由位移，与锚固墩及辅助墩之间保持沿横桥向和竖向位移以及绕纵轴转动三个自由度的主从关系，其余自由度均可自由位移；在塔梁交接处，主梁竖向无支撑，但其横桥向位移则受桥塔约束.3.1 地震动参数依据《公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B02-01—2008)》[10]并结合桥梁类型和桥址处场地土特性，该桥为A类桥梁，按地震烈度7度设防；水平向设计基本地震动加速度峰值为0.15 g；场地类型为Ⅱ类，场地土特征周期为0.40 s；结构阻尼比为3%.图3为E1地震作用下的水平设计加速度反应谱，其竖向设计加速度反应谱取为水平设计加速度反应谱的65%.3.2 地震反应分析基于MIDAS/CIVIL有限元分析软件，采用多振型地震反应谱分析方法，对该方案桥进行纵向、横向和竖向地震作用的结构反应分析，各振型的地震反应采用CQC 方法组合.限于篇幅，仅给出结构地震反应的峰值，如表2所示.结合结构的地震反应分布图和表1的结构地震反应峰值进行综合分析，超大跨度斜拉桥的地震反应特点总结如下：1) 纵向地震作用下，桥塔纵向振动，主梁表现为纵向和竖向耦合振动.桥塔塔顶处的纵向位移最大，并在塔底截面产生最大纵桥向弯矩、剪力和轴力；主梁沿桥轴向的纵向位移基本一致，并在中跨两四分点处和边跨靠近桥塔的1/3左右处产生最大竖向位移.主梁的最大弯矩和剪力均出现在边跨靠近桥塔的第一个辅助墩处.相比较而言，桥塔的地震反应远大于主梁，纵向地震作用对桥塔受力不利，并应特别重视塔底截面的抗震设计.2) 横向地震作用下，桥塔和主梁同时横桥向振动.桥塔横桥向弯曲，塔顶处发生最大横向位移，并在塔底产生最大横向弯矩、剪力和轴向力；主梁的最大横向位移出现在跨中，横向弯矩和剪力的最大值则出现在塔梁交接处截面.相比较而言，主梁的横向地震反应更为显著，横向地震作用对主梁受力不利，同时应特别重视塔梁交接处主梁截面的抗震设计.3) 竖向地震作用下，桥塔和主梁的振动形式与纵向地震作用相同.竖向地震作用下的主梁的惯性荷载通过斜拉索传递到桥塔中去，桥塔所受的轴向力因而显著增大，伴随着桥塔的纵向弯曲，在塔底截面产生了较大的纵向弯矩和剪力；主梁在跨中处的竖向位移及弯矩均达到最大值.4) 纵向和横向地震作用下结构的地震反应均显著大于竖向地震作用效应，因此应重视水平地震作用下超大跨度斜拉桥的抗震性能.同时，在纵向、横向和竖向地震综合作用下，桥塔的塔底截面和塔梁交接处主梁截面的地震反应均非常大，应特别重视这些截面的抗震设计.为全面地把握超大跨度斜拉桥的抗震性能，对斜拉桥主要设计参数如主梁的高度和宽度、边中跨比、索塔高跨比、桥塔结构形式、边跨辅助墩设置以及斜拉索的锚固体系等对超大跨度斜拉桥地震反应的影响进行了分析，并探讨其合理的抗震结构体系.限于篇幅，以下的各项内力和位移值按纵向、横向和竖向地震单独作用产生的峰值采用平方和开根的计算方法得到.4.1 主梁高度主梁高度是影响斜拉桥主梁竖向弯曲刚度的重要参数，增加主梁高度可以增大结构的竖向刚度，减小结构变形改善其静力性能[11-12].基于设计方案桥，分别设计了主梁高度为3，4 m的两座对比方案桥并进行地震反应分析，主梁高度对索塔和主梁地震反应的影响分别如表3，4所示.可以看出：主梁高度对斜拉桥索塔和主梁的地震反应影响比较小，总体而言随着主梁高度的增加，结构的地震位移略有减小，但地震内力则有所增大.因此，主梁高度是影响斜拉桥地震反应的非敏感参数，可以根据结构静力性能需求确定.4.2 主梁宽度基于设计方案桥，将主梁宽度分别调整为28，32 m设计了相应的两座对比方案桥，并进行结构地震反应分析，主梁宽度对索塔和主梁地震反应的影响分别如表5，6所示.同主梁高度参数一样，主梁宽度的变化对斜拉桥索塔和主梁的地震反应影响也很小.总体上看，减小主梁宽度有利于减小结构地震位移和内力，改善其抗震性能.因此，在满足设计交通量需求的前提下，采用较小的主梁宽度有利于改善斜拉桥结构的抗震性能.4.3 索塔结构型式此处的索塔结构型式主要指其横桥向结构布置型式，它对斜拉桥结构的横向和扭转刚度影响比较显著[11-12].为揭示横桥向索塔结构型式对超大跨度斜拉桥抗震性能的影响，基于设计方案桥，将桥塔斜拉索锚固区段的两根塔柱并拢设计了桥塔横桥向倒Y型的方案桥，并进行地震反应分析，索塔结构型式对索塔和主梁地震反应的影响分别如表7，8所示.可以看出：与A型索塔结构型式相比，斜拉桥采用倒Y型桥塔后，索塔的主梁的地震内力虽略有减小，但桥塔的纵向位移、主梁的横向和竖向位移都显著增大，说明结构的整体刚度有所降低.因此，从抗震性能角度而言，超大跨度斜拉桥适宜采用A型塔.4.4 索塔高跨比索塔高跨比是影响斜拉桥的整体刚度和经济性的重要设计参数，比值一般居于1/4与1/7之间，而以1/5附近取值较常见[11-12].为揭示索塔高跨比对超大跨度斜拉桥抗震性能的影响，通过调整桥塔高度建立索塔高跨比分别为1/6和1/4的两座对比方案桥，并进行地震反应分析，索塔高跨比对索塔和主梁地震反应的影响分别如表9，10所示.随着索塔高跨比的减小，斜拉桥索塔和主梁的各向位移都显著减小，其所受的地震内力随之降低，结构的抗震性能因而得到明显改善.此外，降低索塔高度也有利于提高经济性.因此，在满足静力性能要求的前提下，尽可能采用较小的索塔高跨比.4.5 边中跨比边中跨比对斜拉桥的力学和经济性能有重要影响，取值一般在0.25到0.5之间[11-12].为揭示边中跨比对超大跨度斜拉桥抗震性能的影响，保持中跨长度不变，改变边跨斜拉索的锚固间距分别拟定了边跨为408，544 m(边中跨比分别为0.29，0.39)两座对比方案桥，并进行地震反应分析，边中跨比对索塔和主梁地震反应的影响分别如表11，12所示.可以看出：边跨长度对横桥向地震内力和位移峰值影响很小，但对纵向和竖向地震反应影响比较显著.缩短边跨长度后，桥塔和主梁的纵向和竖向地震反应随之明显减小，结构的抗震性能因而提高.因此，再次从抗震性能角度说明了斜拉桥适宜采用短边跨的桥跨布置方式.4.6 辅助墩设置为增强结构的竖向刚度并提高施工安全性，大跨度斜拉桥设计时通常会在边跨设置若干数量的辅助墩[11-12].为揭示边跨辅助墩设置对超大跨度斜拉桥抗震性能的影响，在两侧边跨分别设置1个和2个辅助墩拟定两座对比方案桥，并进行地震反应分析，边跨辅助墩设置数量对索塔和主梁地震反应的影响分别如表13，14所示. 可以看出：随着边跨辅助墩设置数量的增加，斜拉桥索塔和主梁的地震反应都随之单调递减，说明边跨辅助墩的设置有利于提高超大跨度斜拉桥的抗震性能.应当指出的是，边跨辅助墩的最优数量需要结合经济性、结构刚度以及施工安全性综合确定.4.7 斜拉索锚固体系目前，大跨度斜拉桥基本都属于自锚式斜拉桥，即斜拉索全部在桥面主梁上锚固.为揭示斜拉索锚固体系对超大跨度斜拉桥抗震性能的影响，将设计方案桥边跨两侧索面的最外侧5根拉索由自锚方式改为地锚方式设计了部分地锚式斜拉桥对比方案[11-12]，并进行地震反应分析，斜拉索锚固体系对索塔和主梁地震反应的影响分别如表15，16所示.可以看出：与斜拉索全自锚方式相比，斜拉桥边跨部分斜拉索改为地锚后，桥塔的地震内力虽有所增大，但其地震位移则明显减小，说明斜拉索对桥塔的约束刚度得到增强；主梁的横向地震内力略有增加，竖向地震内力则有所减小，主梁的各向位移都显著减小，说明斜拉索对主梁的支承刚度得到增强.因此，相比于全自锚式斜拉桥，部分地锚式斜拉桥的抗震性能更加优越.基于MIDAS/CIVIL有限元分析软件，采用多振型地震反应谱方法，对1 400 m主跨超大跨度斜拉桥进行E1地震作用下的结构地震反应特性和主要结构设计参数的影响分析，并得到了两点结论：1) 超大跨度斜拉桥在纵向和横向地震作用下的地震反应都显著大于竖向地震作用，因此应重视水平地震作用下结构的抗震性能.同时，在纵向、横向和竖向地震综合作用下，桥塔的塔底和塔梁结合处主梁截面的地震内力都非常大，应特别重视这些截面的抗震设计.2) 超大跨度斜拉桥当采用A 型桥塔并降低其高度、短边跨布置并设置若干辅助墩以及边跨部分拉索采用地锚方式时，结构地震反应小，抗震性能良好，是其合理的抗震结构体系.【相关文献】[1] 项海帆.世界大桥的未来趋势——2011年伦敦国际桥协会议的启示[J].桥梁,2012(3):12-16.[2] GIMSING N J, GEORGAKIS C T. Cable-supported bridges: concept and design[M]. Chichester: Wiley,2012.[3] 武芳文,徐超,赵雷.超大跨度斜拉桥随机地震响应参数敏感性分析[J].铁道学报,2014,36(6):107-113.[4] 王蒂,黄平明.超大跨度斜拉桥纵向减震耗能塔、梁连接装置研究[J].郑州大学学报(工学版),2008,29(4):112-115.[5] 叶爱君,范立础.超大跨度斜拉桥的横向约束体系[J].中国公路学报,2007,20(2):63-67.[6] 任亮.基于高性能材料的千米级跨径混凝土斜拉桥力学性能研究[D].长沙:湖南大学,2013.[7] 韩振峰,叶爱君,范立础.千米级斜拉桥的动力几何非线性分析[J].土木工程学报,2010,43(6):67-73.[8] 韩振峰,叶爱君.千米级斜拉桥的纵向减震体系研究[J].地震工程与工程振动,2015,35(6):64-70.[9] NAGAI M, FUJINO Y, YAMAGUCHI H, IWASAKI E. Feasibility of a 1400 m span steel cable-stayed bridge[J]. Journal of bridge engineering, ASCE,2004,9(5):444-452.[10] 中华人民共和国行业标准.公路桥梁抗震设计细则：JTG/T B02-01—2008[S].北京：人民交通出版社，2008.[11] 张新军,孙海凌.超大跨度斜拉桥空气静力和动力稳定性研究[J].中国工程科学,2014,16(3):50-58.[12] 张新军,虞周均,孙海凌.超大跨度斜拉桥空气静力稳定性研究[J].浙江工业大学学报,2014,42(2):182-189.。

大跨度独塔斜拉桥静动载试验研究大跨度独塔斜拉桥静动载试验研究?桥粱?大跨度独塔斜拉桥静动载试验研究施洲曹发辉蒲黔辉(1.西南交通大学成都610031;2.四川省公路规划勘察设计研究院成都610041) 摘要对252m跨径的独塔斜拉桥——宜宾中坝金沙江大桥实施静力荷载试验,测试并分析静载工况下的主梁挠度,主塔塔顶变位,斜拉索索力增量,主梁与主塔的截面应力.试验结果表明桥跨结构受力合理,具有良好的刚度与强度.在动载试验中,测试桥跨结构的自振特性,并进行了行车激振试验,分析桥跨结构在行车下的冲击作用.同时分析了作为"指纹"档案的静动载试验结果在桥梁运营后的损伤检测中的应用理论与方法.关键词斜拉桥静载试验动载试验自振特性冲击作用1工程概述宜宾中坝金沙江大桥为一座独塔斜拉桥,跨径布置为:252m+175m,并在边跨设置过渡墩和辅助墩.在预应力混凝土独塔斜拉桥桥型中其跨度位居国内第一,边跨与主跨之比为0.7,属于比较不对称的斜拉桥型.全桥斜拉索共82对,采用环氧全涂装钢绞线体系,采用四层防护,主梁采用边主肋加小纵梁与横隔板形成正交异型板混凝土结构梁,桥宽25 m,主塔采用倒H型空间混凝土索塔,混凝土塔高为154.11m,独塔与主粱连接方式采用悬浮体系,在索塔上设置纵横向水平限位装置,设计荷载等级为汽一超20,挂一120.按双向八车道布置.实施成桥静动载试验目的在于检验设计与施工质量,确定工程的可靠性,了解桥跨结构的实际工作状态,判断实际承载能力,评价其在设计使用荷载下的工作性能.通过动力试验了解桥跨结构的固有振动特性以及其在长期使用荷载阶段的动力性能,论证其抗风,抗震性能.并通过试验建立起桥梁"指纹"档案.2荷载试验设计与实施方法2.1静载加载设计试验加载位置与加载工况的确定主要根据设计控制荷载在主梁,主塔上产生的最不利弯矩效应值, 16收稿日期:2004—09—29按0.8～1.05的效率系数等效换算而得.尽可能用最少的加载车辆达到最大的试验荷载效率,同时应考虑简化加载工况,缩短试验时间,每一加载工况依据某一检验项目为主,兼顾其它检验项目.理论计算采用平面专用有限元程序作分析,根据分析结果, 中坝金沙江大桥主要针对主跨与边跨主梁的正,负最大弯矩以及主塔的最大弯矩作等效加载.静载测试布置见图1,加载过程中采用分级加载,既可以确保结构的安全,同时可以测试偏载工况下结构的受力状况.2.2静载测试内容与方法静载加载工况下主要测试主梁,主塔应力,斜拉索的索力增量,主梁挠度与主塔塔顶变位.应力测试采用粘贴箔式应变计,由电阻应变测量系统测量, 温度补偿用搁置在测点附近事先贴好应变花的混凝土块实现补偿.主梁应力测点布置见图2.斜拉索索力增量采用采用激振测定法,即在加载前后分别对斜拉索的自振频率进行测量,利用斜拉索的几何, 材料特性确定的弹性模量推测斜拉索力增量.几何变位测量采用测距标准差为(1inln+2Ixm),测角标准差±2"的全站仪进行极坐标四测回观测.在试验过程中并用温度枪对斜拉索,梁体,主塔进行点温度测量.2.3动载测试内容与方法动力测试主要包括自振特性测试和行车激振试验.自振挣性测试是测试主梁与主塔的自振频率与振型.行车激振试验包括无障碍行车试验和有障碍铁道建翁技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2OO5(1J?桥粱?I击A十十+B100十*70+C+Di8十IL214主跨负弯距测试断面11112边跨正弯距测试断面L,lJ252主跨正弯距测试断面___——175边跨负弯距测试断面【图1桥跨分布与静载测试布置(单位:m)图2主梁应力测点布置行车试验,分别模拟桥面有无损伤时桥面行车对桥跨结构的冲击作用.自振特性测试方法是测试环境随机荷载激振而引起的桥跨结构微幅振动响应,并通过计算机记录并实施FfTr信号处理分析出频域响应结果.行车试验采用车辆以特定速度往返通过桥跨结构,测定桥跨结构在运行车辆荷载作用下的动力反应.障碍行车时在截面处桥面上设置障碍物模拟桥面铺装局部损伤状态,以测定桥跨结构在桥面不良状态时运行车辆荷载作用下的动力反应.由动态应变仪测试主梁的动态应变,并由桥梁光电挠度仪测试主梁的动挠度.3静载试验结果与分析3.1主梁挠度及塔顶变位分析满载工况下主梁对应截面处的挠度测试结果见表1,最大正弯矩加载下主梁几何变位见图3.主塔塔顶变位测试并与计算结果的比较见表2.表1满载工况下对应截面挠度测试结果加载工况加载项目实测值/mm计算值/mm校验系数A工况主跨正弯距一l65.5—214.5O.77C工况主跨负弯距一46.45—52.03O.89B工况边跨正弯距一l64.35—201.41O.82D工况边跨负弯距一36.45—38.720.94桥轴向长度,m图3主跨最大正弯矩加载下主梁几何变位曲线表2满载工况下主塔塔顶变位结果mmA工况B工况C工况D工况实测值32.1837.13—4.75—4.35计算值40.2841.78—4.97—4.03校验系数0.80O.89O.961.O8A,B,C,D工况下的结构校验系数介于0.64～0.97.各工况的结构校验系数均小于1.0,基本在合理范围之内,说明在试验荷载下结构均处于弹性工作状态,也说明主梁的刚度性能良好.主梁的实测变形曲线平滑连续,且与理论计算变形吻合较好,说明主梁具有良好的整体刚度,受力状况合理,符合设计要求.各偏载工况下,挠度的偏载系数介于于1.04～1.48之间.偏载系数最大值均出现在主梁最不利位置处,说明偏载效应十分明显,且与加载位置有关,边跨的加载偏载效应比主跨更为显着.在各满载工况下,主塔塔顶变位的结构校验系数介于0.80～1.08之间,除D工况的校验系数为1.08外,其余工况均小于1.0,且基本处于合理范围之内.而D工况下塔顶变位的量值很小,因此认为主塔具有较好的整体刚度.在偏载工况下,主塔塔顶变位的偏载系数介于1.13～1.41之间,偏载效应明显.偏A,偏B工况铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2005(1)17?桥粱?的偏载系数要大于偏C,偏D工况,说明主跨加载时偏载效应比边跨加载更为明显.3.2斜拉索索力测试分析斜拉索索力增量测点布置为:对应加载工况下上,下游两侧各测试5～6对受力最不利斜拉索.在满载工况下,主跨加载(A,B工况)对应测试斜拉索的索力增量校验系数介于0.58～0.96之间; 边跨加载(C,D工况)对应测试斜拉索的索力增量校验系数介于0.56～1.00之间.索力增量的结构校验系数处于合理范围内,说明索力增量的实测值与计算值相符较好,表明斜拉索受力合理,符合设计要求.在偏载工况下,主跨加载(A,B工况)对应测试斜拉索的索力增量偏载系数介于1.08～1.41之间; 边跨加载(C,D工况)对应测试斜拉索的索力增量偏载系数介于1.26～1.63之间.从斜拉索的索力增量偏载系数可知,斜拉索受力的偏载效应显着,说明在偏载时斜拉索明显参与主梁抗扭,这与双索面斜拉桥的结构特征是相符合的.3.3主塔应力分析在各满载工况下主塔应力的结构校验系数介于0.70～1.08之间,略超出合理范围.但实测,计算应力的绝对量值都很小,可见主塔在各工况下均处于弹性受力状态,具有足够的强度,因此主塔的受力是合理的.在各偏载工况下主塔实测应力的偏载系数介于1.01～1.39之间.偏载系数较为离散,这主要是实测应力的绝对量值很小的缘故.偏载系数的分布说明主塔在主跨一侧的偏载效应较为明显.3.4主梁应力分析主梁应力实测结果与理论值的比较见表3,表3中仅给出主跨加载的结果.表3A,B工况下主梁对应截面应力测试结果MPa 主肋主肋底主肋行车小纵小纵测点位置上外上60cm底部道板梁下梁底实测值一O.835.748.I5一I.412.744.1lA工计算值一2.006.329.88—3.512.723.91况校验系数0.41O.91O.820.401.001.O5实测值一0.34—2.48—2.18—0.09—1.43—1.69B工计算值一O.O8—2.27—3.21O.32—1.32—1.63况校验系数1.O9O.681.O81.O318主梁应力的结构校验系数介于0.40～1.08之间,略超出合理的范围.结构校验系数比较离散的主要原因是结构的实际剪滞效应和试验模型的剪滞有一定的差异,从而使主梁应力的计算值和实测值有一定偏差.应力测试值的绝对量值并不大,且实测应变值的回零状况良好,因此可见主梁处于弹性工作状态,并具有足够的强度.主梁实测应力的偏载系数介于0.95～1.65之间,可见偏载效应较为明显.偏载系数较为离散,说明在主梁不同位置处的偏载效应也有一定差异.4动载试验结果与分析4.1自振特性测试结果与分析自振特性的理论分析采用商用有限元程序AN. SYS建立空间梁杆单元模型作模态分析,桥跨结构的实测自振特性并与理论计算值的比较见表4.自振频率的实测值和理论值基本相符.存在的一定偏差的原因主要是理论计算模型与实际结构的差异以及测试误差的影响.实测结构阻尼较小,说明桥跨结构在环境荷载激励下为小阻尼振动,这和斜拉桥的结构形式是一致的.表4实测自振频率与理论计算比较表振型特征计算频i~-/Hz实测频率/Hz实测阻尼比梁纵漂一阶,塔纵弯0.3431O.381O.O2O梁竖弯一阶0.37730.391O.O27梁侧弯一阶0.45490.440O.O18塔横弯一阶O.49090.488O.O2O扭转一阶0.54570.615O.O244.2行车激振结果与分析无障碍行车是重车以10,2O…60km/h的速度通过桥面,测试主梁A,C截面处的动态应变.有障碍行车是重车以5,1O,15…30km/h的速度通过设置障碍的桥面,测试主梁A,C截面处的动态应变.行车激振下实测主梁动应变时程曲线见图4,图5.O515253545时间,s图440km/h无障碍行车时C截面测点应变时程曲线铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2005(1J ∞如∞∞加B7Og眦,?桥梁?O时间/s5O图520km/h障碍行车时C截面测点应变时程曲线A截面无障碍行车主梁肋及小纵梁测点实测冲击系数(1+/.r)介于1.Ol～1.07之间,最大值出现在时速为40km/h时,其值为1.07.C截面无障碍行车主梁肋及小纵梁测点实测冲击系数(1+)介于1.03～1.07之间,最大值出现在时速为50km/h 时,其值为1.07.可见无障碍行车对主梁的冲击系数很小,说明当桥面平整时,桥面行车对桥跨结构的冲击作用很小.A截面有障碍行车小纵梁测点实测冲击系数(1 +)介于1.21～1.29之间,最大值出现在时速为20km/h时,其值为1.29,冲击系数相对较大,说明行车对A截面处小纵梁的冲击作用明显.C截面有障碍行车小纵梁测点实测冲击系数(1+/.r)介于1.20～1.36之间,最大值出现在时速为20km/h 时,其值为1.36,冲击系数也相对较大,说明行车对C截面小纵梁的冲击明显.无障碍行车试验表明: 当桥面不平整时,桥面行车对桥跨结构的冲击作用将明显增大.车辆对桥跨结构的冲击作用缘于三个方面:车辆自身的振动,桥面不平引起车辆的振动,车辆作为移动力对桥跨结构产生的广义扰动力作用,而这三个作用又是相互耦合相互促进的.对于公路桥梁来说,桥面不平引起的冲击作用则是主要的.5桥梁"指纹"档案的建立与应用通过桥跨结构的静,动载试验,在整理分析试验结果的基础上建立了大桥的竣工后的详细的结构静动力性能档案资料.为以后该桥在运营后的静,动力检测资料提供了基准数据.静载基准资料使得后续的静载试验分析桥跨结构的整体刚度退降,控制截面受力及其分布变化成为可能,为桥梁结构状况的判定提供了更多,更有力的技术资料.目前动力法损伤检测因其便捷,快速,无损结构,以及更有效地判别损伤与否,损伤定位,以及损伤程度识别等众多优点而引起人们的广泛关注,并逐渐成为桥梁与结构工程前沿领域的热点问题.动力损伤检测的理论与方法有多种,众多的动力检测方法与理论中,大部分方法必须要有结构的初始动力参数作对比.宜宾中坝金沙江大桥的自振特性试验中,详细测试了桥跨结构竖向,横向前几阶的自振频率与振型,数据效果良好,这为以后的动力检测的频率法, 模态法,模态曲率法,阻尼法等多种方法的检测应用提供了必要的对比数据.也为动力检测中各类损伤指标法提供了良好的基准.大桥的行车激振试验中详细测试了动应变时程响应,这为动力检测的时域法提供了对比数据.随着动力检测理论与方法的不断发展,动载基准资料必将在以后桥梁检测中发挥越来越重要的作用.6结论由桥跨结构静力荷载试验与分析可知结构在试验荷载下处于弹性受力状态,主梁,主塔的刚度性能良好,受力状况合理,符合设计要求;斜拉索受力合理,主梁具有较好的强度;桥跨结构的偏载效应较为明显,说明主梁的抗扭刚度稍弱;桥跨结构能够满足设计汽一超20,挂一120的荷载等级要求.自振特性测试表明:桥跨结构具有良好的动力性能,符合设计要求;无障碍行车对桥跨结构的冲击作用很小,有障碍行车时冲击作用较为明显.建议应尽力保持桥面平整,以减小行车对桥跨结构的冲击作用.通过桥跨结构的静,动载试验,在整理分析试验结果的基础上建立了宜宾中坝金沙江大桥的竣工后的详细的结构静,动力性能档案资料.为以后该桥在运营阶段,特别是老化阶段的检测与评定提供了基准数据.参考文献1严国敏.现代斜拉桥.成都:西南交通大学出版社,1995 2崔爱民.银滩黄河大桥静动载试验研究.桥梁建设,2002 (5)铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2005(1)19。

宜宾长江大桥总体设计
陶齐宇;李平;蒋劲松
【期刊名称】《世界桥梁》
【年(卷),期】2008(000)003
【摘要】宜宾长江大桥主桥为预应力混凝土斜拉桥,跨径布置为(184+460+184) m.主要介绍大桥的总体设计特点.
【总页数】3页(P9-11)
【作者】陶齐宇;李平;蒋劲松
【作者单位】西南交通大学,四川,成都,610031;四川省交通厅公路设计研究院,四川,成都,610041;四川省交通厅公路设计研究院,四川,成都,610041
【正文语种】中文
【中图分类】U448.27;U442.5
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4.常泰长江大桥主航道桥总体设计与方案构思 [J], 秦顺全;徐伟;陆勤丰;郑清刚;傅战工;苑仁安;孙建立
5.五峰山长江大桥主桥总体设计 [J], 唐贺强;徐恭义;刘汉顺
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宜宾长江公路大桥主桥地震反应分析
李贞新;李俊;李小珍;郭丰哲;程海根;庄卫林
【期刊名称】《公路交通科技》
【年(卷),期】2006(23)7
【摘要】结合宜宾长江公路大桥斜拉桥的工程设计实例,采用大型有限元分析程序A N SY S,选取空间BEA M 4、LIN K 8及M A SS21单元建立动力计算模型。

用子空间迭代法对宜宾长江公路大桥主桥的动力特性进行了计算,根据桥址场地地震动参数,用反应谱法和时程分析法进行地震反应对比分析,并按桥规对结构进行抗震性能验算。

结果表明,宜宾长江大桥主桥抗震结构体系采用弹性索体系是合适的。

【总页数】4页(P64-67)
【关键词】宜宾长江公路大桥;斜拉桥;动力特性;地震反应
【作者】李贞新;李俊;李小珍;郭丰哲;程海根;庄卫林
【作者单位】西南交通大学土木工程学院;铁道第五勘察设计院;四川省公路工程咨询监理公司
【正文语种】中文
【中图分类】U448.27
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