组合梁-混凝土梁混合斜拉桥技术特点与稳定性分析.pdf

4 6 桥梁结构 城 市道桥与防洪 2 0 1 2 年 1 0 月第 l O 期 组合梁一混凝土梁混合斜拉桥技术特点与稳定性分析 骆春 雨 ， 孙 东利 ， 胡 江， 曹 景 ( 天津市市政工程设计研究院， 天津市 3 0 0 0 5 1 ) 摘要 ： 以唐山市津唐运河滨河北大街桥为例 ， 对“ 组合梁混凝土梁混合斜拉桥” 这种新型斜拉桥体系的技术特点进行了综合 分析论述， 同时采用有限元软件 M I D A S C I V I L 对该种桥型进行了稳定性分析， 得出了相应结论。 关键词 ： 组合梁一混凝土粱混合斜拉桥 ； 结合段； 技术特点； 稳定性分析 中图分 类号 ： U 4 4 8 2 7 文献标 识码 ： A 文 章编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 2 ) 1 0 0 0 4 6 0 3 1 技术背景 斜拉桥 作为一种拉索体 系 ， 受力合理 、 施 工便 捷， 相比梁式桥 、 拱桥 ， 斜拉桥具有更大的跨越能 力 。由于斜拉桥拉索的 自锚特性 ， 不需要像悬索桥 那样 巨大主缆锚碇 ，因此相 比悬索桥具有更好的 经济性 ，加之斜拉桥有 良好 的力学性能和经济指 标 ， 已成为大跨度桥梁最主要桥型之一 。 目前 ，斜拉桥种类按主梁材料不 同可 以划分 为 ： 钢梁斜拉桥 、 混凝土梁 斜拉桥 、 组合 梁斜拉桥 及钢梁一混凝土梁混合梁斜拉桥。 钢 梁斜拉桥 ： 具有跨 越能力 强 ， 施 工周期短 ， 造价高等特点 ， 一般适用 于较大跨径 的斜拉桥。 混凝土梁斜 拉桥 ： 具有造 价低 、 刚度大 、 挠度 小 、 抗 风性能好等优点 ， 其跨越能力不如钢梁斜拉 桥 ， 施工速度也较钢梁斜拉桥慢 。 组合梁斜拉桥：组合梁是指在钢梁顶面用混 凝土桥面板代替正交异性钢桥 面板 ，钢梁与混凝 土桥面板通过剪力栓钉联接为一体共 同受力 的梁 结构。它除具有与钢梁共同的优缺点外， 能降低用 钢量指标 ， 刚度 、 抗风稳定性优 于钢梁 。 钢梁一混凝土梁混合梁斜拉桥 ：是指主跨全 部或部分采用钢梁 ， 边跨采用混凝土梁的斜拉桥。 该种斜拉桥适用于边跨与主跨 比值较 小的情况 。 2 工程概况 唐山市津唐运河滨河北大街桥位于唐山市丰 南 区津 唐运河景观带 ，是该景观带 的重要组成部 分。桥梁荷载标准为公路 I级 ， 双 向六车道。所跨 越河道宽度 1 5 0 m，通航净空不小于 3 5 m，河岸 两侧均设置规划马道 。设计 中对多个方案综合 比 较 ， 从经济合理 、 结构耐久 、 施工便捷、 景观优美等 多方面考虑 ，最终桥 型采用了组合 梁一混凝土梁 混合斜拉桥 。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 4 1 3 作者简 介 ： 骆春 雨 ( 1 9 8 0 一) ， 男 ， 天津人 ， 工程 师 ， 从 事桥 梁设 计 二 作 。 结构体系采用单塔双索 面布置 ， 塔墩 固结 、 塔 梁分离属于半漂浮体系。桥塔穿过主梁， 通过塔墩 上的支座与主梁连接 。桥梁总长为 1 9 5 m， 跨径布 置为主跨 1 1 0 m， 边跨 8 5 m。桥宽 4 2 m。 桥塔 为天 鹅造型的异形混凝土桥塔 ， 总高 7 5 n l ， 主塔 由梁体 上预留孔中穿过。 斜 拉索梁上锚 固区位 于机动车道 与非机 动车 之间 ， 全桥 共 2 2对 ， 主跨斜拉索水平 间距 9 m， 边 跨侧斜拉索水平索距由桥塔起为 6 5 m， 主跨和边 跨侧的中墩无索 区均为 1 5 m。斜拉索塔上采用对 穿锚固方式 ， 竖 向索距 2 5 m( 见 图 1 、 图 2 ) 。 一 斤 组合梁9 8 m 结台段 - l 混凝土粱9 3 主踌 1 1 0 m 边跨8 5 m 图 1 桥 梁立面 图 桥宽4 2 一 _ 峤塔 轿 f 1 斜拉索 斜拉索 、 主 粱 装 I L 1 l n l I 门 E 墩 毫墩 。 承 I 台 I 崩 搿 搿 图 2 桥梁断 面图 3 技术特点 组合梁一混凝土梁混合斜拉桥，是一种新型 的斜 拉桥体 系 ， 其特 点在于 主梁是 由组合梁 和混 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2 年 1 0 月第 1 0 期 城 市道桥 与 防洪 桥梁结构 4 7 凝土梁纵桥向通过结合段连接为一体。主跨侧主 梁采用组合梁结构，边跨侧主梁采用预应力混凝 土现浇箱梁结构。 组合梁与混凝土梁之间设置 4 IT I 的结合段 ( 见图 3 ) 。 图 3 组合梁一 混凝土梁混合斜拉桥 一主梁连接示葸 图( 单位 ： c m) 组合梁一混凝土梁混合斜拉桥体系技术特点为： ( 1 ) 该种体系斜拉桥具有较强的适用性。工程 应用 中 ， 边跨与 主跨 比值较小时 ， 若采用 单一的主 梁 ， 桥塔两侧 主梁 自重不宜平衡 ， 需要加 大桥塔断 面尺寸来抵抗桥塔两侧相差较大索拉力 ， 造成材料 的浪费。组合梁一混凝土梁混合斜拉桥 ， 主跨跨径 大 ， 采用 自重较小的组合梁 ， 边跨跨径小 ， 采用 自重 较大的混凝土梁， 有利于斜拉桥体系的自平衡。 ( 2 ) 该种体系斜拉桥工程造价更加 经济合理 。 该种斜拉桥具备钢梁一混凝土梁混合梁斜拉桥的 优点 ，同样适用于边跨与主跨 比值较小 的跨径组 合情况。但是采用组合梁代替钢梁 ， 充分利用了钢 材 良好 的抗 拉性 能 和钢 筋混 凝 土较 好 的抗 压性 能 ， 能够节省钢材用量 ， 节约工程造价 。 ( 3 ) 该种体系斜拉桥 的出现 ， 丰富 了斜拉桥结 构体系种类， 细分了斜拉桥结构体系的适用范围， 使不同斜拉桥体系的针对性更强。 4 双 向组合梁 双索面斜拉桥 ，主梁纵桥向、横桥向均须控 制。选用合理的主梁结构形式不仅有利于结构受 力， 更能降低工程造价。本桥主跨主梁长度 9 8 m， 宽度 4 2 m， 根据其受力 特点 ， 采用 了双 向组合梁 。 钢结构部 分 由 2条纵梁 和 3 3条 横梁 连接成 梁格 体 系 ， 纵梁与横梁上缘板均设置剪力键 ， 通过剪力 键与混凝 土桥 面板组合在一起 ，形成双 向组合梁 ( 见图 4 ) 。 营 I川 lJI (1 I1jlI IIII I IIil llj_ llll lIIlI I g HlII llItlIIli“lliIII 2II “I1IIIl lII”lIIII l I】 鞋 鎏间距 ! 堂 。 lv 台 土 E 跨跨 径 g 8 0 0 1 n n 图4 双向组合梁平面示意图( 单位： c a) 纵梁采用分离式双箱形式， 每个钢箱采用三室 形式， 中箱室锚 固斜拉索 ， 采用封闭形式， 边箱室 采用开 口形式 ( 见 图 5 、 图 6 ) 。 图 5 1 2组合梁标 准断面 图( 单位 ： c a ) 一一 。 c ：r 图 6 1 2组 合梁横梁 处断面 图( 单位 ： c a ) 纵梁箱体间通过横梁连接 ，横梁亦为组合结 构 ， 钢结构部分采用工字形截面 ， 与混凝 土桥 面板 通过剪力键组合在一起( 见图 7 ) 。 丰 图 7 横 梁断 面图【 单位 ： c m ) 双向组合梁技术特点为： 双向组合梁提高了梁的侧向刚度， 防止了主梁 在使用荷载下的扭曲失稳。 双 向组合梁提高了梁 的截面刚度 ， 降低了梁的 截面高度和建筑高度。 双 向组合梁 降低 了活荷载的冲击系数 ，抗 冲 击 、 抗疲劳和抗震性能较好 。 5 组合梁与混凝土梁结合段 为 了解决组合梁 与混凝 土梁连接处 因结构 刚 度不同而产生内力和变形 的突变 问题 ，在组合梁 与混凝土梁之 间设置了 4 m结合段( 见图 8 ) 。 图 8 结合 段构 造 图( 单位 ： c r r 1 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m