帆型混合塔斜拉橋非線性時程地震響應分析

方敏輝,張家華,羅靈峰,趙 航

(臺州市城鄉規劃設計研究院,浙江 臺州 318000)

在城市市政橋梁設計中,矮塔斜拉橋相較于梁橋,跨越能力大,在通航要求較高的河流中得到了廣泛的應用。對于帆形混合塔斜拉橋,因主塔外形形似帆船,造型美觀而得到業主及設計人員的青睞。帆形混合塔斜拉橋主塔縱橋向由雙肢塔柱組成,塔柱間設置拉桿,以平衡中跨及邊跨斜拉索水平分力[1],索塔從上而下可分為錨索區上塔柱、中塔柱及下塔柱。從結構可靠性、耐久性及經濟性等角度出發,橋塔采用混合塔結構,索塔區上塔柱及拉桿采用鋼結構,中塔柱及下塔柱采用混凝土結構,中間通過鋼混結合段連接,索塔錨固區結構簡單,受力明確,下塔柱用混凝土結構能夠承受較大的豎向壓應力,中間用鋼-混凝土結合部將兩者連接在一起形成混合結構體系,結構性能得到大幅度提高[2]。混合塔的使用,充分利用了鋼材和混凝土材料的優越性能,同時鋼塔可在工廠制作,大大節省了施工時間,提高了施工效率,尤其適合應用于城市市政橋梁中。

帆形塔在橋跨對稱時受力性能較為明確,但限于現場條件,當橋跨不對稱設置時,在罕遇地震下各雙肢塔柱間的協同受力性能不明確,主塔及主梁受力及位移有待研究；同時鋼-混凝土結合部兩側橋塔剛度相差較大,結合部內部構造復雜,材料特性與結構特性的突變容易導致應力集中的現象發生,容易形成結構的薄弱點,是混合塔設計最為關鍵的環節。……