三塔斜拉桥竖向刚度解析分析.pdfVIP

◎一…一 三塔斜拉桥竖向刚度解析分析 刘丰 洲 [同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司] 摘要 ： 三塔斜拉桥 的竖 向刚发过低是 限制其实际应用 的主要 因素之一 。推导 了三塔斜拉桥竖 向刚度的近似解析公式 ，以对 其进行深度分析 。由解析公式 发 ，揭示 了三塔斜拉桥竖 向刚度过低的本质 ，并研究 了各参数对三塔斜拉桥竖向刚度 的影 响。 关键词 ： 三塔斜拉桥 ； 向刚度 ；弹性地基梁法 ；简化计算 0 引言 使桥梁满足竖向刚度的要求。 随着经济建设的发展 ，跨江跨海交通建设 的需要 对于三塔斜拉桥 ，其主梁挠度 的活载最不利布置 越来越迫切，一些超大跨度桥梁迅速发展起来 。在一 为单侧主跨和另一侧边跨的满布荷载 。由于边跨影响 些大范围的水域 ，j塔斜拉桥以其较强的跨越能力和 线的数值很小，可忽略不计 (图 1)，故为简化计算，本 自锚体系对地质条件适应性强 的特点，在大跨度桥梁 文仅考虑单主跨满布荷载。三塔斜拉桥 的竖 向刚度， 领域的应用越来越受到工程师们的重视 。 可由单主跨满布荷载 q与该跨跨 中挠度af的比值衡 20世纪 7O年代 ，参加丹麦 GreatBelt桥方案竞标 量 ，称为广义竖 向刚度。其数学表达式为： 的三塔斜拉桥密索体系方案 ，标志着现代三塔斜拉桥 K一 ／△厂 (1) 的开始。随后，三塔及多塔斜拉桥开始发展。著名的 包括 1993年建成的墨西哥Mezcala大桥，2003年建成 2 三塔斜拉桥竖向刚度简化计算 的希腊 Rion—Antirion桥等。我围三塔斜拉桥从 20世 图 1所示的三塔斜拉桥，如把斜拉索看成弹性支 纪9O年代开始兴建 ，包括 1998年建成的岳 阳洞庭湖 撑 ，则斜拉桥可简化 为多点弹性支撑 的连续梁 。由于 大桥，1998年建成 的香港 汀九大桥和 2001年建成的 大跨径斜拉桥都是密索体系 ，可把弹性支撑平均分配 夷陵长江大桥等 一。 到加劲梁上，则斜拉桥 可等效为图 2所 示的弹性地基 与常规的两塔斜拉桥相 比，三塔斜拉桥的整体竖 梁。求解弹性地基梁在荷载作用下的变形 即可得到三 向刚度过低l2是 限制其实际应用 的主要原因。因此 ， 塔斜拉桥的竖向刚度 。弹性地基梁求解的关键在于求 对这方面的研究 ．有非常重要的意义。现阶段 ，各国学 解弹性系数 是。 者对三塔斜拉桥整体竖 向刚度 的研究并不深入，只停 留在基于有限元软件分析的参数讨论阶段 。本文提fIj 三塔斜拉桥竖向刚度 的简化计算方法 ，推导得近似解 析公式，以深入探讨其竖向刚度 ，指导概念设 汁。 1 三塔斜拉桥竖 向刚度定义 图 1 三塔斜拉桥单主跨满布荷载作用 剐度是指结构产生单位变形所需要的力 。故桥梁 的竖向刚度可由竖 向荷载作用下桥梁的竖向挠度值来 q … 口二]二二[二口二]二皿 衡量。在恒载作用下，桥梁处于成桥后 的初始平衡状 。／／ ； 态，主梁挠度 由施丁控制决定 ，不存在竖向刚度 问题 。 桥梁的整体竖 向刚度 。是针对成桥后期荷载而言 。在 L 一 -l 汽车最不利工况下 ，若桥梁竖向刚度过低 ，会影响行车 图2 三塔