某部分斜拉桥整体结构计算分析

【摘要】部分斜拉桥之所以被广泛应用、快速发展源于其合理的结构体系, 结构受力清晰、明确, 具有经济、美观、施工方便、适用跨径灵活多变等优点。 2工程概述 2.1总体布置 该桥梁跨越高速公...

摘要：部分斜拉桥是介于梁式桥和斜拉桥之间的一种桥型,其适用跨度也介于梁式桥和斜拉桥之间。本文结合国内某座部分斜拉桥的设计情况,从桥梁结构的受力特点和计算分析出发，浅析部分斜拉桥的桥型特点、受力特性及设计要点，为工程技术人员在设计该类桥型时提供了一些建议。

关键词：部分斜拉桥 矮塔 结构特点

1部分斜拉桥发展概况

部分斜拉桥具有斜拉桥和连续梁桥的双重结构特性, 是介于具有非常柔性加劲梁的斜拉桥和梁刚度较大的连续梁桥之间的,过渡桥型。梁高位于它们之间 ,斜拉索较正规斜拉桥少 ,且主塔较矮，因此又称之为矮塔斜拉桥。

矮塔斜拉桥是1988年法国工程师Jacgues Mathivat在设计位于法国西南的阿勒特•达雷高架桥的比较方案时提出的, 并将之命名为“Extra-dosed PC bridge”, 直译为“超剂量预应力混凝土桥梁”。我国的第一座部分斜拉桥是2000年9月建成通车的芜湖长江大桥，主跨312米。此后，部分斜拉桥在我国得到快速的发展。

部分斜拉桥之所以被广泛应用、快速发展源于其合理的结构体系, 结构受力清晰、明确, 具有经济、美观、施工方便、适用跨径灵活多变等优点。

2工程概述

2.1总体布置

该桥梁跨越高速公路，主桥为三跨连续空间双索面部分斜拉桥。跨径布置为50m+80m+50m，主桥全长为180m。主桥桥面的车道布置为双向八车道。主桥的标准横断面布置为：0.5m(栏杆)+ 0.5m(路缘带)+ 3.75+3×3.5m(机动车道)+0.5m(路缘带)+0.5m(防撞栏杆)+ 0.5m(路缘带) +3×3.5m+3.75(机动车道) + 0.5m(路缘带)+ 0.5m(栏杆)，总宽32m。

2.2桥面钢梁

主桥为单箱多室钢箱梁。顶底板均设置U型肋。桥梁中心线处梁高为1.80m，底面无横坡，顶面向两侧以2％坡度渐变至梁高约为1.48m，铺装等厚度。横桥向布置九道纵隔板加劲肋；顺桥向索区每隔约4m设置一道横隔板，全桥共计设置50道横隔板,横隔板在支座处厚度40mm，其余部位厚度为20mm，在支座部位设置局部加强构造。

2.3主塔结构

主塔是主桥的主要承重结构，主梁恒载、活载的大部分作用均通过桥面拉索传递到主塔，由主塔底部基础直接承受。主塔为全钢结构形式，一侧主塔从中间断开，成手形矮塔形式，塔垂直高度为32米（钢结构部分）。主塔为变截面，塔脚截面尺寸为4.2m(横桥向)×4.0m(顺桥向)，塔顶截面尺寸为1m(横桥向)×4m(顺桥向)。

2.4拉索

采用由单根钢绞线组成的成品群锚拉索。每根钢绞线规格为7 øj15.2，标准强度Rby =1860Mpa。桥面拉索固定端设置于主塔顶部锚固段，张拉端设置在钢箱梁外侧，张拉锚固端通过局部构造与钢箱梁主梁连接。主桥共有桥面拉索56根。

3桥梁结构计算分析

3.1设计计算的基本假定

对结构计算简化时应按照即简单又能满足工程精度的原则。结构静力计算根据有限位移理论建立三维有限元模型，采用空间有限元程序MIDAS Civil2006。主桥上部结构采用空间梁、桁架单元模拟。主塔按实际截面采用空间变截面组梁单元模拟，桥面拉索按实际截面采用桁架单元模拟。

3.2设计计算的荷载

设计荷载包括永久作用，可变作用，温度荷载，风荷载以及偶然荷载，主桥钢结构采用允许应力法设计，即系数组合包络状态计算，同时满足构造规定和工艺要求。

3.3设计计算结果

经过计算，桥梁在成桥工况和最不利荷载组合工况作用下，应力及位移均满足规范要求。在最不利荷载组合工况主梁最大应力为129MPa，主塔最大应力为133.5 MPa，均有一定安全储备。

本文对该桥的动力特征进行分析，加劲梁的支撑方式对斜拉桥的动力特性有决定性的影响，本桥第一阶自振模态为平面内全波纵飘，自振频率为1.183Hz。

4结语

通过对该桥建模分析可以得出如下结论：

5.1部分斜拉桥的整体刚度是由主梁刚度、索塔刚度和拉索刚度三者共同组成的，但从静力和动力结果都可以看出：主梁刚度对结构整体的影响最大，应合理选择梁体高度。

5.2三跨部分斜拉桥属于中短周期桥梁，其基本周期小于常规斜拉桥。

5.3斜拉索的活载应力幅值较常规斜拉桥小，只有常规斜拉桥应力幅值的1/3左右。

5.4塔高在部分斜拉桥范围内适当增高，可以提高斜拉索的竖向分力，降低梁体应力。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看