瀘州市沱江四橋總體靜力分析

王 科　曾令權（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶　401121）

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瀘州市沱江四橋總體靜力分析

王 科曾令權
（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司，重慶401121）

摘要：沱江四橋主橋是一座主跨200m的獨塔雙索面混合梁斜拉橋，該橋具有索塔構造復雜，橋塔兩側拉索布置不對稱等特點。另外，該橋考慮遠期預留適宜的軌道交通要求，由于近期遠期不同的恒載布置情況，結構分析中涉及到兩種不同成橋狀態的計算。本橋寬度為49m，寬跨比較大，空間效應明顯。本文詳細介紹了該橋設計主要參數，并對該橋進行了單梁與梁格模式的空間受力分析。

關鍵詞：斜拉橋；合理成橋狀態；梁格法

1 概述

沱江四橋主橋采用獨塔雙索面斜拉橋結構形式，跨徑布置為55＋200＋58＋50m。主橋主梁采用鋼-砼混合梁，主跨為鋼箱梁，邊跨為混凝土梁，梁高3.5m。橋塔為曲線形縱橋向正“Y”形＋橫橋向倒“Y”字形空間組合造型，橋面以上高度105m，橋面以下高度45m；斜拉索采用空間雙索面布置，全橋共30對斜拉索，主跨鋼箱梁側拉索間距12m，邊跨混凝土側拉索間距分別6.1m 和6.0m。總體布置立面圖如圖1所示。

2 合理成橋狀態分析

2.1 模型介紹

總體分析采用TDV RM Bridge軟件進行，全橋三維有限元模型如圖2所示。斜拉索采用索單元，橋塔下部、墩和梁采用三維梁單元，橋塔上部分叉部分采用鋼混凝土組合結構梁單元組模擬。結構的約束條件是：橋塔與主梁之間采用塔梁固結體系，各輔助墩、交接墩上設置僅可沿順橋向滑動的豎向支座。在本橋的計算分析中考慮了P～Δ效應對結構的影響。

2.2 成橋狀態索力確定

斜拉橋最優成橋狀態確定通常采用最小彎曲能量法為基礎，以梁平、塔直、索力均勻為目標進行求解。沱江四橋200m主跨采用鋼箱梁結構，考慮到橋塔造型及構造條件，主跨受力類似于索輔梁受力體系，即是主梁與拉索共同承擔橋上荷載，這與常規大跨斜拉橋在恒載作用下主梁基本不受彎的情況有所不同。在該橋實際求解過程中以200m主跨主梁受力狀態為控制目標，將部分恒載集度轉化為主跨拉索索力，而混凝土側拉索則是根據在上塔柱縱向拉索分力基本相等作為求解條件，進而得到混凝土側全部拉索的成橋索力，在本橋中，混凝土側的拉索的大小主要以橋塔受力合理確定。

在遠期運營狀態下，軌道結構的二期恒載大于相應近期運營狀態的數值，遠期索力調整則是以在遠期運營狀態下的主梁變形值與近期不出差較大偏差為目標。

3 梁格法空間效應分析

沱江四橋主梁為鋼-砼混合梁，鋼箱段為流線型扁平分離式雙箱截面形式，混凝土梁段為分離式單箱雙室斷面，主梁寬度為49m。邊跨寬跨比較大，空間作用效應明顯，為準確反應主梁空間受力情況，采用MIDAS有限元軟件建立梁格模型進行計算。鋼主梁分2片縱梁、混凝土分6片縱梁。縱梁間用相應橫梁予以連接。

根據梁格法模型計算結果，將成橋狀態下結構受力關鍵結果與單梁計算整體結果進行對比，具體見表1（由于篇幅限制，僅列出位移對比結果）。

兩種計算方法結果趨勢一致、誤差較小，有效的驗證了單梁模型的準確性，并使設計結果安全、可控。

本橋混凝土主梁受力除拉索支撐外，主要與預應力鋼束的配置有關。對于混凝土主梁的縱向受力，由于梁格和單梁模型縱向抗彎剛度模擬一致，計算結果必然一致。而單梁模型未準確模擬橫向單元，對于橫梁的設計則需借助于空間梁格計算模型。首先可按“腹板剪力法”即假定箱梁與橫梁模型的腹板接觸面積上的剪力對橫梁進行加載，確定大致橫梁預應力束線型，然后在整體梁格模型中加以驗算。

結語

本文以瀘州沱江四橋為例，闡述了非對稱混合梁斜拉橋在多個成橋狀態下的合理成橋狀態的索力確定方式，并采用梁格模型對本橋對各構件的進行了驗算?；诒緲虻闹髁菏┕し绞剑髟谑┕ぶ械膹埨髁蛇\用無應力狀態法的思想方便得到。該橋在材料、結構和造型上都有很強的適用性。對于寬跨比較大的城市橋梁，該橋型是很好的選擇。

表1　成橋豎向位移對比表

參考文獻

[1] JTG/TD65-1-2007，公路斜拉橋設計細則[S].

[2]劉士林，王似舜.斜拉橋設計[M].北京：人民交通出版社，2006.

[3]秦順全.橋梁施工控制——無應力狀態法理論與實踐[M].北京：人民交通出版社，2006.

中圖分類號：U44

文獻標識碼：A