斜拉桥平转阶段塔墩受力研究.pdf

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1、孙永存：斜拉桥平转阶段塔墩受力研究79斜拉桥平转阶段塔墩受力研究孙永存(辽宁省交通规划设计院，沈阳110005)【摘要】转体施工因其独特的优越性，被广泛应用于斜拉桥平转施工中，然而对斜拉桥平转阶段受力性能的研究很少。本文以绥芬河斜拉桥转体施工为例，针对平转中加速阶段斜拉桥塔墩受扭的情况，采用解析法和有限元法对平转加速阶段斜拉桥塔墩的受力性能进行研究。结果表明，在牛腿底端反向水平牵引力作用下，塔墩各截面均要承受扭矩作用，并且由主墩至主塔扭矩作用逐渐减小；绥芬河斜拉桥平转角加速度d<5．5×10rad／s。【关键词】斜拉桥；塔墩；平转；扭矩；受力研究【中图分类号】I

2、'-0375【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2012)o3—0079—03桥梁转体施工工艺，就是利用两岸地形借助支架顺着桥的成功转体为背景，进行水平转体斜拉桥平转阶段塔墩河岸边或铁路旁建造桥梁结构，然后利用摩擦系数很小的受力研究。转铰连同滑道组成的上、下转盘结构，通过牵引设备将桥梁1工程概况整体旋转到设计位置的施工方法。这项工艺能够节约施工绥芬河斜拉桥主跨为lOOm+lOOm，该桥塔墩采用矩形材料、减少施工设备、缩短施工周期、不影响通航及不中断截面，主塔横截面尺寸为3m×5m，塔高61m，主墩横截面尺桥下通车，从诞生的那一天起在行业领域内就受到普

3、遍关寸为11．5m×5m，墩高12．282m；主梁为单箱三室预应力混注H】。凝土箱型结构，箱梁宽度为23．5m，高度为1．98m。由国内外采用转体施工工艺的桥梁，为保证转体过程中于该桥横跨火车站，实现了对12条铁轨的跨越，铁路站场内上下部结构的安全，多采用避开大风天气、缓慢旋转等技术客货运输均较为繁忙，为了能快速安全地施工，并且尽量减措施来解决对转体过程中桥梁结构受力状态认识不足的问少对铁路运输的干扰，最终决定采用转体施工，即先沿铁路题，而对转体过程中桥梁结构受力性能的研究相对较少。对桥梁结构进行施工，然后采用牵引设备将桥梁整体旋转本文以黑龙江省绥芬河市独塔、单

4、索面预应力混凝土斜拉到位，该桥结构简图见图1。图1绥芬河斜拉桥结构简图图2绥芬河斜拉桥塔墩结构图2计算公式建立很明确，可以直接应用弹性力学相关公式计算各截面剪应斜拉桥转体通过施加于牛腿底端的反向水平牵引力来力；受扭杆两端均自由时，如果受扭杆绝对刚性，沿杆长度牵转牛腿实现，当牵转力矩大于上下转盘之间的摩阻力矩方向各截面不承受扭矩作用，即各截面不存在剪应力。斜时，牛腿带动全桥发生转动，塔墩及牛腿结构如图2所示。拉桥在转体过程中，为反向水平牵引力作用下可以发生平在牛腿底端扭矩作用下，关于塔墩的应力验算主要针对剪转的机动体系，可以认为该竖直杆两端均自由，但是斜拉桥应力，

5、先假设如下：①忽略斜拉索对塔墩控制截面的剪应力塔墩并非绝对刚性，考虑惯性力矩作用时沿塔墩高度方向影响，将斜拉桥近似看作是截面形式发生突变(由主墩到主各截面均要承受扭矩作用。斜拉桥在平转阶段初期处于加梁，再到主塔)的竖直杆；②忽略重力对塔墩控制截面剪应速平转过程，此时塔墩各截面承受的扭矩作用较大，因此引力影响，计算剪应力时仅考虑牛腿底端反向水平牵引力的起的塔墩控制截面剪应力也就较大，由于混凝土的允许剪作用，不考虑外界因素影响，如风的影响、大气温度改变等；应力较小，有必要对牛腿底端的扭矩作用加以限制。③忽略桥梁结构的偏心，认为斜拉桥的重心位于转动轴心，计算塔墩各截面

6、承受的扭矩作用：首先假设斜拉桥上即位于塔墩中心线上。下部旋转部分转动惯量为_，，旋转牵引力矩代数和为，则受扭杆一端固定时，沿杆长度方向各截面的扭矩作用平转角加速度为(假设为常量)：80低温建筑技术2012年第3期(总第165期)：M／J(1)0．0015=2．97e4kN-in。计算距牛腿底端的任意横截面承受的扭矩时，可(3)剪应力计算。计算结果，见表2。以该截面以下转动部分为研究对象，由牛顿力学，该截面以表2塔墩控制截面剪应力计算下实体承受的惯性扭矩为：(=1．5×10rad／s)M=一-，Ol(2)式中，为该截面以下斜拉桥转体部分转动惯量代数和，因此扭矩为：

7、=M+M=M一(3)式(3)即在牛腿底端扭矩作用下沿塔墩高度方向各截由表2可以看出，由于本桥角加速度较小，加速平转作用面承受的扭矩作用，引入弹性力学关于矩形截面杆的扭转下，塔墩控制截面的剪应力均小于混凝土允许剪应力。对比应力公式，计算塔墩各横截面在扭矩作用下的最大剪应力结果可以看出，由于主梁对转轴的转动惯量较大，塔控截面的数值为：扭矩作用相对较小，考虑截面尺寸因素，塔控截面剪应力较Tm=(ab)(4)小；墩控截面剪应力稍大，当=1．5×10rad／s，该截面剪式中，为截面承受扭矩；a、b为截面长度、宽度；为与应力为0．408MPa。再根据混凝土的允许剪应力限值，

8、可计算a／b有关的截面扭