超大跨自锚式悬索桥主梁配重研究.doc

文章编号:
超大跨自锚式悬索桥主梁配重研究
吴海军1,王邵锐1,周志祥1,姬同庚2
(1. 重庆交通大学土木建筑学院,重庆 400074;2. 河南省桃花峪黄河大桥投资有限公司,河南郑州 450001)
摘要:以超大跨自锚式悬索桥——武西高速公路桃花峪黄河大桥全桥模型试验为依托,对试验模型进行精细化设计,分析了自锚式悬索桥交界墩及塔梁结合处支座上拔力产生的机理及实现配重的主要方式,对主动式配重方案的影响因素进行了试验及分析研究,得出不同施工过程及吊杆张拉顺序对配重大小及时机选择的影响,可供同类工程参考。
关键词: 超大跨;自锚式悬索桥;主梁配重;全桥模型试验;方法研究
收稿日期:
项目来源: 交通运输部联合科技攻关项目
作者简介:吴海军(1975-),男,陕西武功人,副教授,博士,主要从事桥梁结构性能研究,E-mail:wuhj_tj@。
1 概述
自锚式悬索桥不同于一般的悬索桥,它的主缆直接锚固在加劲梁的梁端,由主梁直接承受主缆中的水平拉力,不需要庞大的锚碇,节省了大量投资[1]。
1915年德国就修建了第一座自锚式悬索桥,在国外具有代表性的有韩国永宗桥(主跨300 m);中国则有兰旗松花江大桥(主跨240m)、抚顺万新大桥(主跨160 m)。这些桥梁除了主缆直接锚固在加劲梁的梁端外,其余构造采用了和现代悬索桥相似的形式。将于2013年建成的武西高速公路桃花峪黄河大桥主桥是目前世界最大的三跨自锚式悬索桥。
武西高速公路桃花峪黄河大桥项目位于郑州市与焦作市交界处,在郑州市西北穿邙山跨黄河。大桥主桥(见图1)为160+406+160双塔三跨自锚式悬索桥,采用整体钢箱梁,全宽39米,桥面净宽30米。工程设
图1 桃花峪黄河大桥
计按双向六车道高速公路建设,设计速度100km/h,设计荷载等级为公路-Ⅰ级×。
自锚式悬索桥交界墩及塔梁结合处的支座在施工各阶段及成桥阶段,承受着不同的主梁重量与主缆、吊杆竖向分力,若处置不当,支座会出现上拔力,从而影响自锚式悬索桥体系的合理受力和结构安全。为解决这一重要问题,工程建设时通常采用在主梁上配重的方式来应对。配重大小及施加时机明显影响着结构的经济性及合理受力。
2 配重的作用及实现方式
配重的作用
自锚式悬索桥和地锚式悬索桥最大的不同在于没有地锚式庞大的锚碇,而是将主缆直接锚固在主梁上。受此影响,两者的施工方法也明显不同,自锚式悬索桥采用先顶推施工主梁,再架设主缆、张拉吊杆实现体系转换。为了避免在施工过程及成桥运营阶段塔梁支座及主梁锚固端支座出现脱空现象,需在交界墩及塔梁结合处进行配重,以保证支座始终处于受压状态[2]-[4]。
——设拉力支座
图2 拉力支座示意图
拉力支座(见图2)又称负反力支座,分为拉力铰支座和拉力连杆支座两类,是可以同时承受正负反力的支座,前者又分为固定式和活动式。
拉力支座上端锚于梁底,下端锚于主塔下横梁或桥台,依据桥梁产生的负反力(上拔力),动态提供大小相同,方向相反的力与其平衡,实现配重。但是,由于支座不是绝对刚性的,支座受力变形可能使主梁产生一定的竖向变形,对桥梁线形不利。
——主动配重(用重物压重)
在交界墩及塔梁结合处,按照一定的安全系数,在主梁上直接配置自重大于最大负反力的混凝土块或其