斜拉-悬吊组合桥梁体系研究.ppt

* * 斜拉-悬吊组合桥梁体系研究 汇报人： 崔剑峰 桥梁勘察设计处 2011.06.07 汇报内容 1.引言 2.关键技术和技术路线 3.主要研究成果 4.主要创新点 5.项目工作情况 1. 引言 岳阳洞庭湖二桥是杭瑞国家高速公路临湘至岳阳公路的控制工程。根据特殊的建设条件，岳阳洞庭湖二桥初步设计推荐采用1800m斜拉-悬吊组合桥梁方案。 斜拉悬吊组合桥梁是在斜拉桥和悬索桥的基础上发展而来的一种新型缆索承重桥梁，它把悬索桥和斜拉桥这两种桥型结合起来，充分发挥各自的优点，较大程度的提高了大跨度桥梁的跨越能力，自身的刚度以及桥梁结构的整体稳定性，具有较好的结构性能和显著的经济效益。 目前尚没有真正意义上实施的现代化斜拉-悬吊组合桥梁，因此，为确保岳阳洞庭湖二桥的顺利实施，有必要针对此新型桥型方案的结构体系、受力性能、抗风性能、成桥状态、施工方案、疲劳性能等进行系统研究。 1.1 研究背景 1.2 项目概况 岳阳洞庭湖二桥斜拉-悬吊组合桥梁跨径组成： （50＋3×60＋80+1800＋80＋3×60+50）m 1.2 项目概况 1.3 斜拉-悬吊组合桥梁的发展 斜拉—悬吊组合桥梁最初在19世纪初由法国工程师提出 罗勃林体系——布鲁克林大桥（1883） 迪辛格体系——德国易北河（1938） 方案设计 2000m+4000m+4000m+2000m 日 本 轻津海峡桥 10 方案设计 263m+800m+263m 中 国 大连湾跨海大桥 9 方案设计 319m+1400m+319m 中 国 广东伶仃洋东桥 8 1992年完成加固 483m+1014m+483m，公铁两用 葡萄牙 Salazar桥加固 7 1988年完成加固 54.48m+176.78m+54.48m 加拿大 Beauharnois桥加固 6 方案设计 主跨3300m 意大利 Messina Strait桥 5 方案设计 2000m+5000m+5000m+2000m 摩洛哥 直布罗陀海峡桥 4 方案设计 400m+1500m+400m 丹 麦 大贝尔特桥 3 方案设计 主跨753m 德 国 汉堡易北河桥 2 1883年建成 286m+486m+286m 美 国 Brooklyn桥 1 状 况 桥跨布置 所在地 桥 名 序号 1.4 结构特点 活载挠度小，刚度大。 静力性能 与同跨径的悬索桥相比 动力性能 基频高，颤振临界风速高，抗风性能好。 经济性 跨径越大越能体现斜拉-悬吊组合桥梁优越性。 与悬索桥相比，斜拉-悬吊组合桥梁的悬吊长度显著减小，可大大降低主缆的钢材用量和锚碇规模，降低了锚碇施工的困难和风险。斜拉段的部分加劲梁可使用混凝土梁，充分利用混凝土的抗压强度，达到节约钢材的目的。 2.关键技术和技术路线 ⒈斜拉-悬吊组合桥梁由斜拉子体系和悬吊子体系组成，两个子体系的结构刚度不同。如何处理两体系间的刚度匹配，实现刚度的平顺过渡或结合，降低其不利影响，是斜拉-悬吊组合桥梁结构设计的关键技术。 ⒉斜拉-悬吊组合桥梁的两体系间存在相互影响，结构行为更为复杂，成桥恒载阶段的受力状态设计不同于斜拉桥结构和悬索桥结构，需要根据结构体系的特点和施工过程来选择斜拉索的张拉力和吊索的无应力安装长度，确定结构的成桥状态，尽量降低两体系间的相互影响。 ⒊在斜拉悬吊过渡区附近的加劲梁内力和变形同时受到斜拉子体系和悬吊子体系的影响，各种荷载作用下受力复杂，安全性需进行评估。同时，过渡区附近的吊索和斜拉索因体系刚度差异会产生较高的交变内力幅，需要分析研究其疲劳安全性能。 ⒋斜拉桥和悬索桥的施工方法不同，如何协调斜拉-悬吊组合桥梁中两子体系的施工，并评估其施工过程监测和控制的可行性，保证两种结构体系均匀过渡，从而实现合理的成桥目标，需要进行评估验算。 关键技术 2.关键技术和技术路线 ⒈定性分析了斜拉-悬吊组合桥梁的结构行为和受力特征。 ⒉对斜拉-悬吊组合桥梁的若干关键参数进行了比较分析，用于确定合理的结构布置和合理的桥型方案。 ⒊确定了斜拉-悬吊组合桥梁合理成桥状态的设计准则和方法步骤，得到较合理的斜拉-悬吊组合桥梁成桥内力状态。 ⒋对洞庭湖二桥的斜拉-悬吊组合桥梁方案进行了结构整体计算分析，验算了主要构件的受力、位移等。 5.对斜拉-悬吊组合桥梁的施工过程进行了计算分析，讨论了斜拉-悬吊组合桥梁方案的施工可实施性。 6.针对疲劳问题较突出的斜拉索、吊索和加劲梁，采用不同的疲劳荷载进行验算，讨论了大跨度桥梁整体疲劳验算荷载选择的方法和可行性。 技术路线 与同跨径的悬索桥方案进行比较分析： 组合桥梁纵向位移仅为常规单跨悬索桥的15%，而纵向基频提高了3.46倍