某無背索斜塔斜拉人行天橋斜塔截面影響分析

鄧世超，徐　懿，龍　云

(貴州智華工程建設(shè)有限責(zé)任公司)

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某無背索斜塔斜拉人行天橋斜塔截面影響分析

鄧世超，徐懿，龍?jiān)?/p>

(貴州智華工程建設(shè)有限責(zé)任公司)

摘要：介紹了某無背索斜塔斜拉人行天橋斜塔截面影響分析。

關(guān)鍵詞：索斜塔；斜拉人行天橋；斜塔；截面；影響分析

1項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為一跨30m無背索斜塔斜拉人行天橋，橋?qū)?m。樁基、橋墩、承臺(tái)及斜塔均采用混凝土現(xiàn)澆，主梁采用H型鋼與鋼板焊接組合鋼箱梁，共分10個(gè)節(jié)段，每節(jié)段長3m。通過工廠預(yù)制完成后，運(yùn)至現(xiàn)場拼接成主梁，然后掛索，一次張拉至成橋索力。

2建模分析

對(duì)于本橋，難點(diǎn)在于求出每根索的索力，在滿足主梁的設(shè)計(jì)線形及內(nèi)力的前提下，要使每根索索力較均勻合理。本文采用Midas/Civil建立有限元模型，通過采用未知荷載系數(shù)法求解斜拉索索力，可以得到每根拉索索力。

本文重點(diǎn)分析不同截面形式的斜塔(面積相同)對(duì)橋梁受力的影響，從而找出較合理截面形式。

對(duì)于斜拉橋，關(guān)鍵是要求得適當(dāng)?shù)乃髁κ钩蓸蚝笾髁哼_(dá)到設(shè)計(jì)要求的線形，主塔變形較小。對(duì)于主梁有兩個(gè)重點(diǎn)控制目標(biāo)：(1)主梁內(nèi)力較小，應(yīng)力滿足規(guī)范要求；(2)位移較小，達(dá)到設(shè)計(jì)線形要求。對(duì)于位移，可以通過預(yù)拱度加以控制。核心的問題是要控制主梁內(nèi)力，使主梁無論在施工或成橋狀態(tài)均滿足要求。

3計(jì)算結(jié)果

現(xiàn)對(duì)每個(gè)梁段設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，使主梁彎矩控制在一定的范圍(-1 000～1 000kN·m)，從而求得每根拉索索力。各模型下索力比較(S1～S7為內(nèi)側(cè)至外側(cè)拉索)如下：

表1　拉索索力　單位：kN

圖1　模型a斜塔及主梁位移值(單位：mm)

圖2　模型b斜塔及主梁位移值(單位：mm)

圖3　模型c斜塔及主梁位移值(單位：mm)

表2　位移 　單位：mm

通過3個(gè)模型對(duì)比可知，模型c中斜塔位移最小，模型a最大，模型b居中。

圖4　模型a斜塔及主梁應(yīng)力值(單位：MPa)

圖5　模型b斜塔及主梁應(yīng)力值(單位：MPa)

表3　應(yīng)力 　單位：MPa

圖6　模型c斜塔及主梁應(yīng)力值(單位：MPa)

負(fù)值為壓應(yīng)力，正值為拉應(yīng)力。通過對(duì)比可得模型c中斜塔壓應(yīng)力最小，模型a最大，模型b居中；主梁在3個(gè)模型中應(yīng)力差別較小。

4結(jié)論

通過計(jì)算模型分析了3種相同截面面積，不同截面形式的斜塔(其余構(gòu)造均相同)，對(duì)拉索索力、斜塔應(yīng)力、主梁應(yīng)力所造成的不同影響，從而得出以下結(jié)論：

(1)3個(gè)模型中主梁應(yīng)力相差很小，這跟本文把它設(shè)為控制目標(biāo)，從而求得斜拉索索力是對(duì)應(yīng)得起來的。

(2)斜塔底部壓應(yīng)力偏大，實(shí)際工程項(xiàng)目中，應(yīng)增加塔底截面積，降低壓應(yīng)力。

(3)斜塔頂部撓度偏大，應(yīng)采取措施減小斜塔的位移變形。

(4)3種斜塔截面積均相等，造成3個(gè)模型中拉索索力出現(xiàn)較大差別的重要原因在于，斜塔順橋向抗彎慣矩的差別(模型a～c抗彎慣矩I分別為0.120m4，0.173m4，0.525m4)。

綜合以上所述，從拉索受力的均勻性、斜塔位移及應(yīng)力較小的角度出發(fā)，應(yīng)選擇模型c中斜塔截面形式，即工字型截面較為合理。但是從空間布局上看，工字型斜塔截面應(yīng)盡量優(yōu)化，使視覺上更輕盈、優(yōu)美。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵旭東，程翔云，李立峰.橋梁設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]劉士林，王以舜.斜拉橋設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社，2008.

作者簡介：鄧世超(1980-)，男，工程師。

收稿日期：2015-02-27

中圖分類號(hào)：U442

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2015)08-0123-02