大跨矮塔斜拉桥合拢顶推力优化计算研究
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而减小 ， 原因如图 ６ 所示 。
３ 结语
综合考虑温度力 制 动力 、 轨力 和断板 力作用 下道床 板 的 断
、
受力情况
， 。
认为滑动层摩擦 系数取 ０ ２左右 时道床板受力 比较合 ．
由于断裂发生在 固结 机构左侧 ， 因此其左侧道 床板 位移相对 理 更大 。图中 Ａ Ｂ和 Ｄ Ｂ表 示断缝 左侧道 床板 的受力 曲线 ， 由于断 参考文献 ： 缝范围 内梁板位 移很 大 ， 模拟 滑 动层 的 弹簧 超 出 了弹塑性 范 ［ ］ 使 １ 雷晓燕 轨道力 学与工程新 方法 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 国铁 道 出版社 ， 中 围， 现常值规律 ， 呈 因此道床板受力 在此趋 于成直 线。图 ６中 Ｌ ２ ０ ０２
大 跨 矮 塔 斜 拉 桥 合 拢 顶 推 力 优 化 计 算 研 究
潘
摘
彪
郑 凯锋
要： 以广 州市东沙至新联高速公路沙湾矮塔斜拉桥 设计方 案为背景 ， Ｍｉａ／ ｉｌ ０ ６有限元软件建 立空 间梁单 用 ｄｓＣｖ ０ ｉ２ ・
元模型 ， 针对 该桥 的跨 中合 拢顶推力进行优化计算 ， 重点计算 比较不 同顶推力作用 时成桥后 ３年 主要截 面的最不利 内力 和应力大小 ， 由此优选 出顶推 力， 以改善成桥后 期的结构 受力。 关键词 ： 矮塔 斜拉桥 ， 合拢顶推力 ， 化 优
定 的两种最不利组合工况 见表 １ 。现将 主梁和 ２号墩关键截面在
关 ， 与 滑 动 层 摩 擦 系 数 无 关 。 因此 ， 床 板 纵 向 受 力 变 化 基 本 层 范 围也 就 相 应 减 小 ， 缝 就 随 之 减 小 。 而 遭 断
不随滑动层摩擦系数的增大而改变。
由表 １ 可知 ， 床板 断裂 时的断缝随滑 动层摩擦 系数的增 大 道
中图 分 类 号 ： ４ ．６ Ｕ４ ５ ４２ 文献标识码 ： Ａ
广州市 东沙至新联 高速公 路沙 湾矮塔 斜拉 桥 （ 湾大 桥 ） 沙 设 温差 和混凝 土的收缩 徐变等因素引起结 构的次 内力 ， 而引起结 从
计方案采用 （３ ． ４ ＋１ ７ ５ １ ７５＋２ ８ ３ ． ）ｍ 矮塔 预应力 混凝 土斜拉桥 。 构 内力 重分 布和结构变位的非线性 ， 因此依靠 手算 很难得 到精确 该桥为 双向 ６ 车道高速公路桥梁 ， 预应 力混凝土单 箱三室 主梁全 解 。为此 ， 本桥模型计算采用 Ｍ ｄｓＣｖ ０ ６大型有 限元软件 ， ｉ ａ／ ｉｌ ０ ｉ２ 宽 ３ 单 索面 、 ４ｍ， 独柱式桥塔 、 双薄壁 主墩 、 墩塔梁 固结体 系 ， 该桥 按 照施 工顺 序建立空间组合有 限元计算模型 ， 如图 １所示 。
温度梯度和汽车 活载 按 Ｊ Ｇ １ ０２ ０ Ｔ ６ —０ ４公路桥涵设 计通用规 范中 ３ 的规定选取 ， 重点考虑成桥后 ３年 的恒 载作用及该 龄期相应 的收 缩 和徐变 （ 下文简称“ ３年 ” 。将主梁和主墩控制截 面内力计算确 ）
１ 有 限元模 型建 立
对墩 、 、 固结 的斜拉桥 ， 塔 梁 特别是变截面箱梁结构 ， 由合拢
翟 婉 明 ， 震 ． 渝 线 路 基 上 板 式 无砟 轨 道 结 构 设 罗 遂 计研 究［］铁 道 工 程 学报 ，０ ６ ５ ：７６ ． Ｊ ２ ０ （ ）６ —８
，
．
力
受力 曲线斜率将增大 （ Ｂ～Ｄ ） 所 需要用 来抵抗 温 度力 的滑动 Ａ Ｂ，
Ａｎａ ｙ ｉ ｆ ｓ ｉ ｉ ｇ ｌ ｙ ｒ ｆ ｉ ｔｏ ｌ ｌ ｓｓ ｏ ｌｄ ｎ ａ ｅ ｒ ｃ ｉ ｎａ ｐ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓ’ｅ ｆ ｃ ｏ ｖ ｒ ｉ ａ ｏ ｃ ｆｒ ａ ｅ ｏ ｒ ａ ａ ｔｒ ｆ ｅ ｔｔ ｅ ｔｃ ｌｆ ｒ ｅ ｏ ｏ ｄ ｂ ｄ ｂ ａ ｄ
为国内同类桥型 中最大跨度 。该桥 采用节段 平衡悬臂 浇筑施工 ，
每个主墩左右各 ２ ８个节 段 ， 合拢顺 序为先合 拢两个边跨 ， 中跨 再 合拢。 对 于沙湾大桥这样墩 、 、 固结 体系 的桥 梁 ， 拢后 的收缩 塔 梁 合 作用 和可能出现 的负温差使梁体变短 ， 变作用也使梁 体产 生竖 徐 向和纵 向变 形 ， 而可能使 薄壁墩 产生拉 应力 。另外 ， 梁框架 从 墩 的相互 约束效应导致桥墩 和梁体均 产生次应 力 ， 应力 的大 小可 次 以用成桥后期墩顶 纵 向变形量 进行估 算 。对 于这 种大跨 刚构 体 系桥梁 ， 工中通常在 中跨合 拢前对 合拢 端 口进行顶 推 ， 分别 施 即
施加 向岸侧 的顶推力 。
图 １ 沙湾大桥有 限元模型
２ 不 同顶 推 力作用 时结构 最 不利 内力 的计算 分析
考虑体 系升 温、 系降温Fra bibliotek、 体 正温度梯度 、 负温度 梯度和汽 车活
载 的影 响， 中， 其 体系升温 ２ ５℃ 、 系降温 ２ 体 ０℃ ， 正温度梯度 、 负
维普资讯
第３ ３卷 第 ３ １期 ２００７年 １１月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸｌ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣ ＵＲＥ
Ｖｏ ．３ Ｎｏ ３１ １３
Ｎ ｖ ２０ ｏ． ０７
・２ ３ ・ ９
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ７ ３ —２ ３０ １０ —８ ５２ ０ ｝ １０ ９ —２
．
和 Ｌ２ 表示模拟滑动层的弹 簧出项 常值规 律的范 围 ， 即左侧 断缝 ［ ］ ２ 郭福安 客运专线无砟轨道 结构 ［］ 铁道标 准设计 ，０ ６ ４ ： Ｊ． ２０ （ ） 长度。道床板 因温度作用 而受 到 的纵 向力 由上 部扣 和下 部滑 ９ ９ ３ ４．
．
—
动层来抵抗 ， 根据前 面分 析 ， 由于道 床板 纵 向受 力基 本不 随滑动 ［ ］ ３姚 层摩擦系数增大而改 变 ， 因此 当滑动 层摩擦 系数 增大 时 ， 道床板
３ 结语
综合考虑温度力 制 动力 、 轨力 和断板 力作用 下道床 板 的 断
、
受力情况
， 。
认为滑动层摩擦 系数取 ０ ２左右 时道床板受力 比较合 ．
由于断裂发生在 固结 机构左侧 ， 因此其左侧道 床板 位移相对 理 更大 。图中 Ａ Ｂ和 Ｄ Ｂ表 示断缝 左侧道 床板 的受力 曲线 ， 由于断 参考文献 ： 缝范围 内梁板位 移很 大 ， 模拟 滑 动层 的 弹簧 超 出 了弹塑性 范 ［ ］ 使 １ 雷晓燕 轨道力 学与工程新 方法 ［ ． Ｍ］ 北京 ： 国铁 道 出版社 ， 中 围， 现常值规律 ， 呈 因此道床板受力 在此趋 于成直 线。图 ６中 Ｌ ２ ０ ０２
大 跨 矮 塔 斜 拉 桥 合 拢 顶 推 力 优 化 计 算 研 究
潘
摘
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郑 凯锋
要： 以广 州市东沙至新联高速公路沙湾矮塔斜拉桥 设计方 案为背景 ， Ｍｉａ／ ｉｌ ０ ６有限元软件建 立空 间梁单 用 ｄｓＣｖ ０ ｉ２ ・
元模型 ， 针对 该桥 的跨 中合 拢顶推力进行优化计算 ， 重点计算 比较不 同顶推力作用 时成桥后 ３年 主要截 面的最不利 内力 和应力大小 ， 由此优选 出顶推 力， 以改善成桥后 期的结构 受力。 关键词 ： 矮塔 斜拉桥 ， 合拢顶推力 ， 化 优
定 的两种最不利组合工况 见表 １ 。现将 主梁和 ２号墩关键截面在
关 ， 与 滑 动 层 摩 擦 系 数 无 关 。 因此 ， 床 板 纵 向 受 力 变 化 基 本 层 范 围也 就 相 应 减 小 ， 缝 就 随 之 减 小 。 而 遭 断
不随滑动层摩擦系数的增大而改变。
由表 １ 可知 ， 床板 断裂 时的断缝随滑 动层摩擦 系数的增 大 道
中图 分 类 号 ： ４ ．６ Ｕ４ ５ ４２ 文献标识码 ： Ａ
广州市 东沙至新联 高速公 路沙 湾矮塔 斜拉 桥 （ 湾大 桥 ） 沙 设 温差 和混凝 土的收缩 徐变等因素引起结 构的次 内力 ， 而引起结 从
计方案采用 （３ ． ４ ＋１ ７ ５ １ ７５＋２ ８ ３ ． ）ｍ 矮塔 预应力 混凝 土斜拉桥 。 构 内力 重分 布和结构变位的非线性 ， 因此依靠 手算 很难得 到精确 该桥为 双向 ６ 车道高速公路桥梁 ， 预应 力混凝土单 箱三室 主梁全 解 。为此 ， 本桥模型计算采用 Ｍ ｄｓＣｖ ０ ６大型有 限元软件 ， ｉ ａ／ ｉｌ ０ ｉ２ 宽 ３ 单 索面 、 ４ｍ， 独柱式桥塔 、 双薄壁 主墩 、 墩塔梁 固结体 系 ， 该桥 按 照施 工顺 序建立空间组合有 限元计算模型 ， 如图 １所示 。
温度梯度和汽车 活载 按 Ｊ Ｇ １ ０２ ０ Ｔ ６ —０ ４公路桥涵设 计通用规 范中 ３ 的规定选取 ， 重点考虑成桥后 ３年 的恒 载作用及该 龄期相应 的收 缩 和徐变 （ 下文简称“ ３年 ” 。将主梁和主墩控制截 面内力计算确 ）
１ 有 限元模 型建 立
对墩 、 、 固结 的斜拉桥 ， 塔 梁 特别是变截面箱梁结构 ， 由合拢
翟 婉 明 ， 震 ． 渝 线 路 基 上 板 式 无砟 轨 道 结 构 设 罗 遂 计研 究［］铁 道 工 程 学报 ，０ ６ ５ ：７６ ． Ｊ ２ ０ （ ）６ —８
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力
受力 曲线斜率将增大 （ Ｂ～Ｄ ） 所 需要用 来抵抗 温 度力 的滑动 Ａ Ｂ，
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为国内同类桥型 中最大跨度 。该桥 采用节段 平衡悬臂 浇筑施工 ，
每个主墩左右各 ２ ８个节 段 ， 合拢顺 序为先合 拢两个边跨 ， 中跨 再 合拢。 对 于沙湾大桥这样墩 、 、 固结 体系 的桥 梁 ， 拢后 的收缩 塔 梁 合 作用 和可能出现 的负温差使梁体变短 ， 变作用也使梁 体产 生竖 徐 向和纵 向变 形 ， 而可能使 薄壁墩 产生拉 应力 。另外 ， 梁框架 从 墩 的相互 约束效应导致桥墩 和梁体均 产生次应 力 ， 应力 的大 小可 次 以用成桥后期墩顶 纵 向变形量 进行估 算 。对 于这 种大跨 刚构 体 系桥梁 ， 工中通常在 中跨合 拢前对 合拢 端 口进行顶 推 ， 分别 施 即
施加 向岸侧 的顶推力 。
图 １ 沙湾大桥有 限元模型
２ 不 同顶 推 力作用 时结构 最 不利 内力 的计算 分析
考虑体 系升 温、 系降温Fra bibliotek、 体 正温度梯度 、 负温度 梯度和汽 车活
载 的影 响， 中， 其 体系升温 ２ ５℃ 、 系降温 ２ 体 ０℃ ， 正温度梯度 、 负
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第３ ３卷 第 ３ １期 ２００７年 １１月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸｌ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣ ＵＲＥ
Ｖｏ ．３ Ｎｏ ３１ １３
Ｎ ｖ ２０ ｏ． ０７
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文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ７ ３ —２ ３０ １０ —８ ５２ ０ ｝ １０ ９ —２
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和 Ｌ２ 表示模拟滑动层的弹 簧出项 常值规 律的范 围 ， 即左侧 断缝 ［ ］ ２ 郭福安 客运专线无砟轨道 结构 ［］ 铁道标 准设计 ，０ ６ ４ ： Ｊ． ２０ （ ） 长度。道床板 因温度作用 而受 到 的纵 向力 由上 部扣 和下 部滑 ９ ９ ３ ４．
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动层来抵抗 ， 根据前 面分 析 ， 由于道 床板 纵 向受 力基 本不 随滑动 ［ ］ ３姚 层摩擦系数增大而改 变 ， 因此 当滑动 层摩擦 系数 增大 时 ， 道床板
