一种设有双排支座体系的多塔斜拉桥的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种设有双排支座体系的多塔斜拉桥，属于桥梁【技术领域】。本发明的设有双排支座体系的多塔斜拉桥，在多塔斜拉桥上布置有多个索塔，所述索塔的顶部通过拉索连接主梁，在索塔顺桥方向的两侧间隔一定距离设置有塔梁竖向支座，使索塔两侧对主梁支撑。本发明的设有双排支座体系的多塔斜拉桥，在汽车活载作用下，双排支座体系的主梁竖向位移以及塔顶纵向位移和塔梁固结体系基本一致，解决了弱塔结构多塔斜拉桥的主梁竖向刚度问题；漂浮型双排支座体系在温度荷载作用下的塔底弯矩远小于塔梁固结体系，同时也小于半漂浮体系，双排支座体系有效避免了采用塔梁固结体系存在的，索塔温度荷载受力过大的问题。
【专利说明】一种设有双排支座体系的多塔斜拉桥
【技术领域】
[0001]本发明涉及桥梁【技术领域】，尤其是一种采用双排支座体系的多塔斜拉桥。
【背景技术】
[0002]多塔斜拉桥随着索塔数量的增加其力学行为将发生一定的变化，为深入研究多塔斜拉桥的主要受力特点，以嘉绍大桥基本结构模型，分析当索塔数量从2个(普通双塔斜拉桥)逐渐增加到6个时，结构在汽车荷载、温度等荷载下的塔顶位移内力、主梁位移等荷载响应的变化规律。各个塔数的多塔斜拉桥有限元模型中，索塔、拉索及主梁构造取嘉绍大桥结构方案，塔梁结构体系均采用半漂浮体系。 [0003]⑴汽车活载响应规律:
[0004]汽车活载取《公路桥涵设计通用规范》里规定的公路一级汽车荷载，按双向八车道布置，横向折减系数取0.5，纵向折减系数取0.96，并考虑1.15的偏载系数。不同索塔数量的多塔斜拉桥在汽车活荷载作用下的主梁跨中挠度值、塔顶水平位移和塔底弯矩值与双塔斜拉桥的数值比例进行比较结果见图1，图中塔顶水平位移和塔底弯矩指中间塔，跨中挠度指最中跨主梁。
[0005]由图1计算结果可以看出:多塔斜拉桥随着塔数的增加，在汽车荷载作用下塔底活载弯矩逐渐递增，同时索塔刚度在逐渐下降，塔顶水平位移在不断的递增、桥梁主跨挠度值都有显著的增加，即结构的整体刚度随着塔数的增加在逐渐的降低，索塔活载受力也在不断增大。在本桥算例中，当塔数超过3时，主梁竖向挠度均超过规范允许的L/400 (L为主跨跨径)。如表1所示。
[0006]表1汽车荷载作用下跨中挠度值比较单位:m
[0007]
桥塔數!II
I双搭三塔四塔丨+/1:裕六塔
M-丨丨
—!___;I_III
丨屮跨边跨中边跨小跨次边跨边跨
位+W:丨跨中跨中 ? 丨丨
丨 j 跨中1% 11 1? 中丨跨+ J 跨+ 跨中跨中
WMfl 丨 0,61 0.85 1.10 0.93 1,23 0.971.41 1.38 1.08
JiZf2 \ 1.00 ' 1.39 ' 1.80 ' 1.52 ' 2.02 1.59 | 2.31 2,26 1,77挠跨比丨 L/701 L/503 L/389L/347L/303
__I_____I_I_
备汴I满足规范小满足规范要求
II
[0008]⑵温度荷载响应规律
[0009]温度荷载取值:钢结构部分:体系升温按25°C考虑，体系降温-37.4°C考虑；混凝土结构部分:体系升温按13.7°C考虑，体系降温-21.2°C考虑。各种索塔数量的多塔斜拉桥结构在整体升温、整体降温两种工况下的梁端温度变形，以及索塔温度内力计算结果见图
2、图3。由计算结果可见，在温度荷载作用下，主梁梁端变形以及外塔柱塔身内力以及塔底内力都随着塔数增加和主梁的延长而显著的提高。当索塔数量达到6个，主梁连续长度为2680m，在整体降温37度时，梁端温度变形可达0.5m，过大的主梁温度变形将直接影响边塔的索塔塔身及基础的受力安全。
[0010]长主梁温度变形对多塔斜拉桥结构的不利影响具体体现在:a)外侧塔塔身应力过大，混凝土配筋难度较大；b)塔底内力较大，使得基础规模增大。由于温度变形量是固有的，即使局部增大索塔构造尺寸，索塔刚度的有限增加同样伴随着索塔温度内力的增加，使得整个问题解决呈恶性循环趋势。以嘉绍大桥六塔斜拉桥设计方案为例，索塔采用独柱式，主梁为连续结构(跨中不设伸缩缝)，通过最不利荷载组合下(含温度工况)塔身混凝土构件配筋设计结果论证温度荷载对六塔斜拉桥的影响。计算过程中同时尝试了两种解决措施:一是局部增大索塔截面尺寸，提高惯性矩以降低名义应力水平；二是局部减小塔柱壁厚来减小结构刚度，而减少塔的内力水平，以减少截面总配筋数量降低索塔塔柱刚度，使得索塔在索梁塔三者之中内力分配相对减小，进而减小中塔柱内力值。计算分析了以下几种模型:模型A:按照推荐方案索塔构造图纸建模，主梁连续跨中不设置伸缩缝；模型B:截面外轮廓均不变，上塔柱壁厚不变，中塔柱壁厚由2m改为2.5m ;分析最不利荷载组合下索塔控制截面的名义拉压应力，为了研究增大截面尺寸是否能降低塔截面名义拉应力，对模型A和模型B的索塔计算结果进行比较，模型B相当于在模型A的基础上增加索塔尺寸和刚度。比较结果见表2。
[0011]表2最不利组合作用下索塔控制截面内力对比表
[0012]
【权利要求】
1.一种设有双排支座体系的多塔斜拉桥，在多塔斜拉桥上布置有多个索塔，所述索塔的顶部通过拉索连接主梁，其特征在于:在索塔顺桥方向的两侧间隔一定距离设置有塔梁竖向支座，使索塔两侧对主梁支撑。
2.如权利要求1所述的设有双排支座体系的多塔斜拉桥，其特征在于:所述索塔采用独柱形索塔，使所述索塔的塔身呈“ I ”字形，所述独柱形索塔上设有对双幅钢箱梁提供支撑的X托架；在X托架的四个角上分别设置有塔梁竖向支座，使X托架将对主梁的竖向支撑布置于塔轴中心线两侧。
3.如权利要求2所述的设有双排支座体系的多塔斜拉桥，其特征在于:在所述X托架包括四个连接于塔身上的支架，所述四个支架呈“X”字形对称布置；其中每个支架上均设有支座垫石，所述支座垫石上安放有塔梁竖向支座，使得顺桥方向的两塔梁竖向支座之间间隔一定距离；在所述支座垫石的横桥向两侧，分别设有约束塔梁之间的侧向相对变形和绕塔竖轴的转动变形的牛腿。
4.如权利要求3所述的设有双排支座体系的多塔斜拉桥，其特征在于:在所述塔梁竖向支座对应的主梁上实施压重，其中在边塔和次边塔支座区域的压重为100T，在中塔支座区域的压重为160T。
5.如权利要求1至4所述的设有双排支座体系的多塔斜拉桥，其特征在于:在所述主梁的跨中设置有伸缩缝，所述伸缩缝两侧的主梁通过刚性铰连接，在次中塔上可设置起纵向约束的塔梁纵向限位支座。
6.如权利要求5所述的设有双排支座体系的多塔斜拉桥，其特征在于:在所述独柱形索塔的塔身及X托架上均设有通风管。
【文档编号】E01D11/04GK103696356SQ201310688164
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】张喜刚, 王仁贵, 林道锦, 李鹏, 孟凡超, 吴伟胜, 王梓夫, 袁洪, 林昱 申请人:中交公路规划设计院有限公司