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

(貴州智華工程建設有限責任公司)

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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，龍云

(貴州智華工程建設有限責任公司)

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。

關鍵詞：索斜塔；斜拉人行天橋；斜塔；截面；影響分析

1項目概況

本項目為一跨30m無背索斜塔斜拉人行天橋，橋寬4m。樁基、橋墩、承臺及斜塔均采用混凝土現澆，主梁采用H型鋼與鋼板焊接組合鋼箱梁，共分10個節段，每節段長3m。通過工廠預制完成后，運至現場拼接成主梁，然后掛索，一次張拉至成橋索力。

2建模分析

對于本橋，難點在于求出每根索的索力，在滿足主梁的設計線形及內力的前提下，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法求解斜拉索索力，可以得到每根拉索索力。

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

對于斜拉橋，關鍵是要求得適當的索力使成橋后主梁達到設計要求的線形，主塔變形較小。對于主梁有兩個重點控制目標：(1)主梁內力較小，應力滿足規范要求；(2)位移較小，達到設計線形要求。對于位移，可以通過預拱度加以控制。核心的問題是要控制主梁內力，使主梁無論在施工或成橋狀態均滿足要求。

3計算結果

現對每個梁段設定目標函數，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為內側至外側拉索)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個模型對比可知，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斜塔及主梁應力值(單位：MPa)

圖5　模型b斜塔及主梁應力值(單位：MPa)

表3　應力 　單位：MPa

圖6　模型c斜塔及主梁應力值(單位：MPa)

負值為壓應力，正值為拉應力。通過對比可得模型c中斜塔壓應力最小，模型a最大，模型b居中；主梁在3個模型中應力差別較小。

4結論

通過計算模型分析了3種相同截面面積，不同截面形式的斜塔(其余構造均相同)，對拉索索力、斜塔應力、主梁應力所造成的不同影響，從而得出以下結論：

(1)3個模型中主梁應力相差很小，這跟本文把它設為控制目標，從而求得斜拉索索力是對應得起來的。

(2)斜塔底部壓應力偏大，實際工程項目中，應增加塔底截面積，降低壓應力。

(3)斜塔頂部撓度偏大，應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個模型中拉索索力出現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、斜塔位移及應力較小的角度出發，應選擇模型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，工字型斜塔截面應盡量優化，使視覺上更輕盈、優美。

參考文獻：

[1]邵旭東，程翔云，李立峰.橋梁設計與計算[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]劉士林，王以舜.斜拉橋設計[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：U442

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0123-02