大跨徑波形鋼腹板橋梁塔冠支架結構受力分析研究

摘要：鋼混組合梁斜拉橋作為橋梁主要結構形式之一，具有跨徑大、強度高、剛度好、疲勞壽命長、施工方便等特點，在現代橋梁建設中應用廣泛。依托某橋梁工程，開展斜拉橋塔冠支架結構受力分析研究，重點介紹了結構布置形式、材料特性、荷載取值及組合、塔冠支架施工及結構計算，運用有限元軟件對塔冠支架結構的安全性進行分析。經驗證，支架構件的強度、剛度和穩定性均滿足要求。

關鍵詞：大跨徑斜拉橋塔冠支架結構受力分析

中圖分類號：U445.4

ResearchonStressAnalysisofTowerCrownSupportStructureofLargeSpanCorrugatedSteelWebBridge

YEJianbin1，2XIAQi1，2WANGYunrui1，2

1.JinzhuCommunicationConstructionCo.，Ltd.ofZhejiangCommunicationsConstructionGroupCo.，Ltd.，Hangzhou，ZhejiangProvince，310052;2.ZhejiangCommunicationsConstructionGroupCo.，Ltd.，Hangzhou，ZhejiangProvince，310052China

Abstract：Asoneofthemainstructuralformsofbridge，steel-concretecompositebeamcable-stayedbridgehasthecharacteristicsoflargespan，highstrength，goodstiffness，longfatiguelife，convenientconstructionandsoon，whichiswidelyusedinmodernbridgeconstruction.Relyingonacertainbridgeproject，thestressanalysisandresearchonthetowercrownsupportstructureofcable-stayedbridgearecarriedout.Thestructurallayout，materialcharacteristics，loadvalueandcombination，towercrownsupportconstructionandstructuralcalculationaremainlyintroduced.Thesafetyoftowercrownsupportstructureisanalyzedbyusingfiniteelementsoftware.Afterverification，thestrength，stiffnessandstabilityofthesupportcomponentscanmeettherequirements.

KeyWords：Largespan;Cable-stayedbridge;Towercrownsupport;Structuralstressanalysis

鋼混組合梁斜拉橋由橋塔、斜索、主梁組成。橋塔起著支承斜索，分擔斜索所受的豎向力的作用，在風力和地震作用下，為總體穩定提供保證。許多學者對橋塔結構進行過研究。潘路杰[1]對某異形鋼塔鋼梁斜拉橋獨特的橋塔造型進行受力分析，對類似橋型建設中需要注意的地方提出了合理性建議；王達等人[2]對橋塔臨時橫撐設計進行設計計算，得出設計臨時橫撐及對拉措施能防止塔柱出現拉應力、塔柱橫向位移過大；李建民[3]對大跨度斜拉橋索塔及錨固區受力分析，提出要重視塔底鋼錨箱側板屈曲現象；康福軍等人[4]、王迪[5]、李凱[5]分別研究了橋塔的傳力機理和受力分布規律、鋼牛腿組合索塔錨固結構受力、索塔橫梁與施工支架耦合受力；張金濤等人[7]對橋塔進行靜、動力及穩定性分析，驗證了結構安全可靠；易志慧[8]對獨塔斜拉橋人字形橋塔施工全過程進行了受力分析。

依托某橋梁工程，本文開展斜拉橋塔冠支架結構受力分析研究，對塔冠支架結構的安全性進行驗證，以期為今后類似工程提供借鑒參考。

1工程概述

杭紹甬高速杭州至紹興段項目總長52.81km，是浙江省推進“四大建設”的重點項目和浙江省智慧高速公路建設的標志性工程。其中，曹娥江特大橋為項目唯一一座跨江特大橋，全長1356m，由通航孔橋（主橋）和東西側非通航引橋部分組成，大橋通航孔橋采用波形鋼腹板箱梁，其結構新穎、自重輕、跨度大，主跨跨徑為188m，為目前國內跨徑最大的波形鋼腹板橋梁。

2結構布置型式及材料特性

2.1結構布置形式

支架結構形式自下而上分別為：托架2I45a，321型貝雷，主梁HN400×200，分配梁I22a，組合鋼模板（鋼板6mm+背楞[10間距25cm）。支架布置形式如圖1所示。

3荷載取值及組合

3.1荷載取值

新澆混凝土自重按26kN/m3計，施工荷載標準值橋梁結構取2.5kN/m2，風荷載標準值取0.75kN/m2。

3.2荷載組合

根據荷載，具體劃分為以下兩種計算工況：工況一支架搭設，工況二澆筑塔冠。承載力計算：1.2×恒載+1.4×活載+1.1×0.75×風荷載；貝雷承載力計算：1.0×恒載+1.0×活載+0.75×風荷載；變形計算：1.0×恒載。

4塔冠支架施工及結構計算

4.1塔冠支架安裝

塔冠支架采用4組雙拼HN400×200托架作為支撐，托架與塔柱、連接板均采用預埋焊接，托架預制整體高空安裝。縱梁上設有2組貝雷梁作為主縱梁，均采用2×45連接片。貝雷梁后場整體預拼成組，由兩臺塔吊同時抬吊安裝。貝雷梁頂設有HN400×200主橫梁，橫梁頂設有I22分配梁，分配梁頂為槽10桁架片，上設厚度6mm鋼底模。桁架、槽10分配梁、鋼底模外場分片加工后以便于運輸，分塊組拼，現場分塊吊裝。

4.2塔冠支架拆除

塔冠支架需整體下放的為主縱梁以上部分，荷載約為14t，計劃采用4臺連續50t千斤頂，每個千斤頂配3束鋼絞線進行整體下放。由于塔冠主橫梁型鋼未處于塔冠底，在索塔封頂時在頂面作預埋，然后安裝2HN400×200懸臂梁（鋼板塞墊調平），于懸臂梁頂安裝雙層反力架，下放時專人指揮，四點同步統一下放，下放至上橫梁頂后再進一步解體。

4.3桁架計算

桁架組合正應力、剪應力如下圖所示，最大組合正應力：105.68MPa<215MPa；最大剪應力：7.42MPa<125MPa，均滿足要求。

4.4主梁HN400×200計算

計算模型及主梁HN400×200最不利工況下的計算結果如圖5、圖6、圖7所示。

由圖5、圖6、圖7可知：主梁HN400×200的最大組合正應力：139.70MPa<215.00MPa，滿足要求；主梁HN400×200的最大剪應力：95.57MPa<125.00MPa，滿足要求；主梁HN400×200的撓度：14.63-10.00=4.63mm<4000÷400=10.00mm，滿足要求。

5結語

根據上述計算結果得到，支架構件的強度、剛度和穩定性均滿足要求。支架使用的材料多為周轉材料，在使用前，須對周轉材料進行檢查，若不符合規范要求，應及時更換。

參考文獻

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• 王達，系祖俊.斜拉橋雙曲線橋塔“橫撐—對拉”設計受力分析[J].公路與汽運，2021（6）：99-101.
• 李建民.大跨度斜拉橋索塔及錨固區受力分析[J].黑龍江交通科技，2022，45（7）：110-112.
• 康福軍，郭峰，高曉沛.順德大橋鋼-組合結構混合橋塔受力性能分析[J].中國高新科技，2024（5）：147-148，151.
• 王迪.鋼錨梁-鋼牛腿組合索塔錨固結構受力性能與設計[J].工程技術研究，2021，6（16）：223-224.
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• 張金濤，傅戰工，秦順全，等.常泰長江大橋主航道橋橋塔設計[J].橋梁建設，2022，52（5）：1-7.
• 易志慧.獨塔斜拉橋人字形橋塔施工全過程受力分析[D].長沙：長沙理工大學，2021.