某斜拉桥纵向约束体系设计研究
斜拉悬吊组合桥梁体系研究
7
Salazar桥加固
8
广东伶仃洋东桥
所在地 美国 德国 丹麦
摩洛哥
意大利
桥跨布置 286m+486m+286m
主跨753m 400m+1500m+400m 2000m+5000m+5000m+2000
m 主跨3300m
加拿大 54.48m+176.78m+54.48m
葡萄牙 中国
483m+1014m+483m，公铁两 用
319m+1400m+319m
状况 1883年建成
方案设计 方案设计 方案设计 方案设计 1988年完成加固
1992年完成加固 方案设计
1.4 结构特点
与同跨径的悬索桥相比
静力性能
活载挠度小，刚度大。
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。
4673
6929
8630
6059
2472
1675 1275 1076
1944 1166 1010 1094
2060
2440
1130 1083 1239
2050
2089
1670 1419
1479 1187 1069
1480
1090
1076 1022
方案1
方案2
方案3
方案4
独塔斜拉桥纵向结构体系分析
根据 公 路桥 梁抗震设计细则 【 。 ’ 第 ５ ． ２条 确定 反应谱
下面 比较 四种体 系的梁 端纵 向最大位移 、塔梁 相对 位移 和塔顶位移 ，具体结果见表 １ 。 表 １ 四种体系位移 比较 （ 单位 ：ｃ ｍ ）
取值 。本桥抗震设防类别按 Ａ类考 虑。根据相 关地质勘察 报
力作 用。塔 底纵向剪力、弯矩和承 台底纵向剪力、弯矩具体
见表 ２。
对前述 ４种 不同的纵 向体 系进行模态分析计 算，得 出 ４
种体系 的前 １ ０ 阶振型的周期、频率及振型特点 。全漂浮体
表 ２ 四种体系内力 比较
系和纵 向弹性 约束 体系的第一阶振型都 为纵 漂 ，而塔梁全 固 结体系和纵 向固定约束的第一阶振型为主塔 向东横 向侧弯 ， 即全漂浮体 系和纵向弹性约束体系 的第二 阶振型 。全漂浮体 系第一阶振型 的周期在 四种体系 中最长 ，为 ３ ． ８ ９ ｓ ，因为全 漂浮体 系纵 向塔梁 分离 ，纵 向约束 刚度小 ，柔性 大 ，所以导 致周期最 长。纵向弹性约束体系是介于全漂 浮体 系和纵 向固 定约束体 系之 间的一种体系 ，这主要取决于 其纵 向连 接弹簧 由上表可见全漂浮体系 ， 周期较长 ， 主梁和主塔 的惯性力
好 。但这两个 方面往往 是相互矛盾 的，要使得 内力 反应 小 ， 往往要付 出较 大位移 的代价 ，反之也亦 然Ｉ １ ｌ 。体系 刚度小 、
柔度大就会导致体 系位移偏大 ，结构 的 自振周期大 ，而加速
度较小 ，所受的惯性力较小 ，体系的 内力就较小 。
图 ３ 芜 湖 临江 桥 整 体 有 限元 模 型
主塔与主梁 的耦合 反应较全漂浮、纵 向弹性 约束 体系大 。塔 梁全 固结体系 由于塔 、梁六个 自由度主从约束住 ，塔 与梁 的 耦合反应较纵 向固定约束体系更大 ，且 由于主塔 刚度较大使
斜拉—悬索体系桥力学特性研究的开题报告
斜拉—悬索体系桥力学特性研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着城市化进程的不断推进，城市道路交通流量不断增加，传统的
桥梁结构往往难以满足对于道路交通的需求，因此需对桥梁结构进行不
断的创新。
斜拉桥作为一种新型的梁式桥，具有结构简单、建设周期短、空间利用率高、覆盖范围广、适应性强等优点，被广泛应用在城市道路
建设中。
因此，对斜拉桥的力学特性进行深入研究，有着非常重要的现
实意义。
二、研究目的
本研究旨在通过对斜拉桥的悬索体系桥力学特性的研究，探讨斜拉
桥在工程设计和实际应用中的适用性及优越性。
三、研究内容和方法
（1）研究内容：
1.斜拉桥的悬索体系桥基础知识和理论
2.斜拉桥的悬索体系桥设计及其施工、监测、维护
3.斜拉桥的悬索体系桥力学特性分析与计算
（2）研究方法：
1.文献调研法，全面了解相关研究领域的发展现状和未来发展趋势；
2.实验研究法，通过实验测定斜拉桥的悬索体系桥力学特性，为后
续的理论计算和工程设计提供可靠的数据支撑；
3.理论研究法，建立适合斜拉桥的悬索体系桥力学特性分析与计算
模型，探究其在工程实验室和实际应用中的适用性。
四、预期结果
通过本研究，可以深入了解斜拉桥的悬索体系桥力学特性，为今后斜拉桥的设计、建设、监测和维护提供参考，探讨斜拉桥在城市化进程中的应用前景。
斜拉桥桥桥梁结构调研报告
斜拉桥桥桥梁结构调研报告斜拉桥是一种常见的桥梁结构，其主要特点是悬挂在主塔上的斜拉索，用于支撑桥面的荷载。
斜拉桥由于具有较大的跨度和较高的刚度，被广泛应用于公路和铁路交通。
本文将对斜拉桥的桥梁结构进行调研，并详细分析其优势和局限性。
斜拉桥的主要结构组成包括主塔、斜拉索和桥面。
主塔是斜拉桥的支撑结构，通常采用钢筋混凝土或钢结构。
主塔的高度取决于斜拉索的倾角和跨度大小。
斜拉索是斜拉桥的核心部分，分布在主塔和桥面之间。
斜拉索通过压缩力使桥面受力均匀，减小了桥面的弯曲变形，提高了桥梁的刚度和承载能力。
桥面是斜拉桥上行人和车辆行驶的平台，通常采用钢筋混凝土或预应力混凝土构造。
斜拉桥相比于其他桥梁结构具有许多优势。
首先，斜拉桥的主塔和斜拉索的布置使得桥面的刚度和强度较大，可承受大跨度和大荷载。
其次，由于主塔和斜拉索的特殊结构，斜拉桥采用的材料量较少，工程施工和维护成本较低。
此外，斜拉桥的美观性和建筑艺术性也是其吸引人的特点之一。
然而，斜拉桥也面临一些局限性。
首先，斜拉桥的复杂结构需要严密的计算和精确的施工，给工程带来较高的技术要求。
其次，斜拉桥在施工期间需要大量的临时支撑和固定设备，增加了施工难度和时间。
此外，斜拉桥的设计和施工要求较高，需要有专业的设计和施工团队保障工程的质量和安全。
总的来说，斜拉桥作为一种特殊的桥梁结构，在大跨度和大荷载的条件下具有较好的应用前景。
斜拉桥不仅可以满足交通运输需求，而且具有良好的建筑美观性。
然而，斜拉桥的设计和施工需要较高的技术和经验，同时还需要充分考虑其承载能力和结构可靠性，以保障工程的安全运行。
未来，随着技术的发展和经验的积累，斜拉桥有望在更多的地区得到应用，并为交通运输事业做出更大的贡献。
斜拉桥结构设计与施工关键技术研究
斜拉桥结构设计与施工关键技术研究斜拉桥作为一种重要的跨江桥梁形式，在现代交通建设中得到了广泛应用。
其独特的结构形式和出色的工程性能，使得斜拉桥成为城市的标志性建筑之一。
但是，斜拉桥的设计与施工并非易事，其中涉及到许多关键技术需要深入研究。
一、斜拉桥的结构设计斜拉桥的结构设计是整个工程的核心。
设计师需要兼顾桥梁的外观美观、工程经济性和使用安全性。
首先，设计师需要注意桥梁的跨度和主梁的刚度。
斜拉桥跨度较大，主梁需要具备足够的刚度来保证桥梁的稳定性。
其次，设计师还需要根据桥梁所处环境的风速和地震状况，确定合适的结构参数，以提高桥梁的风振和地震抗力。
最后，设计师还需要考虑桥梁在斜拉状态下的变形问题，通过合理的材料选择和构造设计，保证桥梁的几何稳定性。
二、斜拉桥的施工技术斜拉桥的施工技术也是至关重要的一环。
在斜拉桥的施工过程中，设计师需要考虑多种因素，如施工安全、施工质量和施工效率等。
首先，设计师需要制定合理的施工方案，考虑到场地条件、材料运输和施工工期等因素，将施工过程细化为若干个工序，并安排合理的施工顺序。
其次，设计师还需要选择适合的施工机械和设备，以提高施工效率和质量。
同时，合理的施工技术也有助于减少对环境的影响，保护生态环境。
最后，设计师需要严密监控施工过程，及时发现和解决施工中的问题，确保施工的安全和质量。
三、斜拉桥的维护技术斜拉桥的维护也是一个长期而细致的工作。
为了确保斜拉桥的使用寿命和安全性，设计师需要制定详细的维护计划，并进行定期的检测和维修工作。
首先，设计师需要了解斜拉桥各部件的破损和老化情况，明确维修的重点和难点。
其次，设计师还需要制定合理的维修方案，选用适合的材料和工艺，以确保维修的质量和效果。
同时，设计师还应该密切关注斜拉桥周边环境的变化，及时修补和加固受损部位，以提高桥梁的安全性和稳定性。
最后，设计师需要建立档案记录桥梁的维护历史，以便于今后的维护工作和修复决策。
总之，斜拉桥的设计与施工关键技术研究对于保证桥梁的质量和使用安全性至关重要。
斜拉桥的设计与建设技术研究
斜拉桥的设计与建设技术研究斜拉桥作为一种重要的大跨度桥梁结构，在现代城市建设中得到了广泛应用。
它不仅能够解决交通问题，还可以提升城市形象，成为地标性建筑。
斜拉桥的设计和建设技术研究至关重要，本文将就此展开讨论。
首先，斜拉桥的设计是整个工程的核心。
设计师需要综合考虑桥梁的跨度、荷载、材料性能等因素，以确保桥梁结构的安全性和稳定性。
在设计斜拉桥时，需要充分考虑桥梁所处的环境条件，如地基的稳定性、风力情况等。
同时，还需要考虑到桥梁的美观性，使之成为城市的一道风景线。
斜拉桥的建设技术也是至关重要的。
首先，桥梁的主要构件——塔杆和拉索的制作需要使用高强度材料，如钢材和混凝土。
这些材料的选择和处理对于桥梁的承重能力和寿命有重要影响。
其次，斜拉桥的跨度通常较大，因此在施工过程中需要使用合适的支撑和临时结构，以确保桥梁的稳定性。
此外，施工过程中还需要注重斜拉桥各部分的拼装和连接，以确保桥梁的整体性和稳定性。
在斜拉桥的设计和建设过程中，还需要考虑到桥梁的服役期间的维护和管理。
斜拉桥作为一种特殊的桥梁结构，需要定期进行悬浮索和塔杆的检查和维修工作。
这些维修工作对于桥梁的安全性和使用寿命至关重要。
此外，斜拉桥还需要考虑到日常的管理工作，如交通疏导、清扫和照明等。
斜拉桥的设计与建设技术研究需要充分利用现代科技手段。
例如，可以使用有限元分析和计算机模拟等方法，对桥梁的承重能力和稳定性进行评估和优化。
同时，可以使用无人机等新技术手段，对斜拉桥进行巡检和检测，以及进行施工监控。
这些技术手段的应用，可以有效提高斜拉桥的设计和建设水平。
然而，斜拉桥的设计与建设技术研究仍然存在着一些挑战和难题。
首先，斜拉桥的设计和建设需要综合考虑多个因素，涉及多个学科领域的知识。
这对设计师和施工人员的综合素质提出了更高的要求。
其次，斜拉桥的设计和建设需要大量的资金和人力资源投入，尤其是在大跨度和复杂地形条件下，更加需要耐心和毅力。
此外，斜拉桥的设计和建设还受到一些自然因素的限制，如地质条件等。
斜拉桥研究报告范文
斜拉桥研究报告范文斜拉桥研究报告一、引言斜拉桥是一种通过倾斜的钢缆将桥面承重的桥梁，因其结构简洁、美观大方而备受关注。
本研究报告将对斜拉桥的设计原理、结构特点、施工工艺以及使用中的优势和不足进行探讨。
二、设计原理斜拉桥的主要设计原理包括桥梁结构的平衡与稳定、钢缆的张拉与调整以及桥面荷载的分布。
设计师通过合理的结构设计和选材，确保斜拉桥能承受重力和力矩并保持平衡，同时能够抵抗风力和地震力。
三、结构特点斜拉桥的主要结构特点如下：1. 桥面横跨支座，呈V型分布，通过斜拉索固定在桥塔上。
2. 桥塔是支撑桥梁的主要结构，通过混凝土或钢筋混凝土建造。
3. 钢缆是斜拉桥的核心组成部分，由高强度钢丝绳编织而成，起到承重和稳定桥梁的作用。
4. 桥面由混凝土浇筑而成，可以根据实际需要进行设计和改造。
四、施工工艺斜拉桥的施工工艺主要包括桥塔建设、钢缆张拉和桥面浇筑。
1. 桥塔建设：首先进行地基处理，然后采用模板施工桥塔。
具体工艺包括搭设模板、浇筑混凝土、拆除模板等。
2. 钢缆张拉：首先在桥梁上预埋设拉锚用的组件，然后通过机械拉力器对钢缆进行拉紧和调整，最后固定锚具和钢缆。
3. 桥面浇筑：根据设计要求，对桥梁进行施工分段，然后进行混凝土浇筑、振捣和养护。
五、优势和不足斜拉桥相比于其他桥梁结构具有以下优势：1. 结构简洁：斜拉桥的结构简单明了，易于施工和维护。
2. 空间利用率高：斜拉桥可以跨越较大的跨度，减少了桥墩的数量，提高了交通流量。
3. 美观大方：斜拉桥外形优美，成为城市的地标之一。
4. 可调性强：斜拉桥的钢缆可以根据需要进行调整和加固。
然而，斜拉桥也存在一些不足之处：1. 成本较高：斜拉桥的建造费用较高，包括材料成本、施工费用和维护费用。
2. 对环境要求高：斜拉桥的建设对地质条件和水利条件有一定要求。
3. 抗震性能相对较差：斜拉桥在抗震性能方面相对较差，特别是在地震频发地区的使用需要更加谨慎。
六、结论斜拉桥作为一种特殊的桥梁结构，具有独特的设计原理和结构特点。
斜拉桥的拉索纵桥向风荷载计算方法研究
CＤ ≈ CＮ ｃｏｓ φ ＝CＤ０ ｓｉｎ３ α
（９）
竖向风荷载对应的阻力系数为
CＣ ≈ CＮ ｓｉｎ φ ＝CＤ０ ｓｉｎ２ αｃｏｓα
（１０）
欧洲抗风规范中拉索在纵桥向风作用下的阻力
系数 CＤ ＝CＤ０ ｓｉｎ３ α，其中， CＤ０ ＝１．２ 来源于风工程
物理推导结果，并考虑了一定安全度因素取包络控
假设 α＝０°时，CＤ ≈０，根据 α＝ ±２０°， ±４０°， ±６０°，以及 ９０°的试验结果可以进行阻力系数随倾
选择 矱１３９ ｍｍ ３ 种表面（ 一种光面、一种压痕 凹坑、两种不同螺旋线直径） 拉索，在 ＴＪ －２ 风洞中 采用测力天平测量均匀流场下、斜置拉索的风阻系 数。 试验中模拟斜拉索的倾斜角度，模拟了来流指 向拉索上升方向和来流指向拉索下降方向（见图 ４） 两种情况。 比较试验中所有拉索在每种倾斜角度下 的阻力系数，选取最 大 的 风 阻 系 数 作 为 该 倾 角 的 试 验控制值，最后根据 各 个 倾 角 下 的 试 验 控 制 值 拟 合 出拉索的风阻系数随倾角变化的函数关系式。 为了 消除雷诺数效应的影响，试验中选取直径比例为１∶１ 的拉索模型，试验风速从 １５ ｍ ／ｓ 到 ５５ ｍ ／ｓ。 来流指 向拉索上升 方 向， 倾 角 为 负； 来 流 指 向 拉 索 下 降 方 向，倾角为正。
CＤ０ 的取值不同。 对于中小跨径的斜拉桥来说，计
算方法的不同所带来的荷载差异可能不太明显；但
对于苏通大桥这样千米级斜拉桥却不可忽视，因为
这种计算的差异会直接影响到工程规模的改变。
表 １ 列出了苏通大桥在漂浮体系下，斜拉索纵
桥向风荷载不同计算方法的结构响应比较［４］ 。
表 1 苏通大桥风荷载结构响应比较
千米级斜拉桥纵向风作用适宜体系研究
。
对 于 超 大跨 径 的 千 米 级 斜 拉
。
桥名 苏通 大桥 桥
主跨
,
结构体系 飘 浮 体系 索塔处 设 刚 性 限 位 和 动 力 阻尼 组 合 的 装 置 体系 系
竖 向 支承 体 系 索 塔 处
,
桥 飘 浮 体 系和 固 结 体 系 都存 在 缺 陷
, ,
通 过斜拉
桥 的静力 反 应可 知 飘 浮 体 系会 导致 梁 端 和 塔 顶 的纵 向位移很 大 而 固 结 体 系 由温 度变 化 引 起 的 主 梁 轴 力和 塔 底弯 矩 很 大
摘
要
,
米 级 突 破 的 超 大 跨 径 料 拉 桥 选择 适 应 的 结 构 体 系尤 为 重 要
力 特 点 并选取 对 结 构 体 系较 为敏 感 的 纵 向 风 力 从塔
,
。
分 析 了 大 跨 径 抖 拉桥 不 同 结 构 体 系 的 受
、 ,
、
梁 变 形 塔 底 弯 矩等 结 构 静力 响 应控 制指 标 出 的 五 座 抖 拉 桥 在 顺 桥 向 静 风荷
、 、
,
一
一
国 家科 技 支撑 计划 项 目
苏 通 大 桥 建设 关键 技 术研 究
,
性能 从顺 桥 向抗 风 性 能 角 度 提 出 千米 级 斜 拉 桥 的适 宜 结 构 体 系
。
,
动 超 出行程 时对 主 梁运 动起 刚性 固定作 用
,
,
。
不 同 的建 桥 条件 下 使 得 斜 拉桥 静 力 和 动 力 反 应 最 佳 的结 构 体 系有所 不 同
,
跨径 斜 拉 桥 而 言 根 据 地 质情 况 航 道要 求 气 候 和地震 等建桥 的 自然 条件 选 择 合适 的结 构体 系 和支 承方式 主 要 指 纵 桥 向水 平 约 束 直 接 关 系
斜拉桥的设计
斜拉桥的设计斜拉桥是一种结构体系独特的桥梁，是斜拉索（索梁组合）和桥塔（梁体组合）共同组成的一个整体。
它是由索塔、主梁和斜拉索组成的一种三跨或多跨连续体系。
斜拉桥的主要特点是桥塔高、跨径大、主梁自重轻、受力明确、刚度大，在交通量大的地方和对抗震要求较高的地方都能使用，并且具有良好的景观效果。
斜拉桥具有以下特点：1.具有良好的景观效果；2.桥塔可以承受较大的水平推力；3.桥塔处梁端负弯矩小，结构刚度大；4.拉索锚固在塔上，可以承受很大的水平力；5.主梁恒载弯矩和扭矩均很小。
斜拉桥具有明显的优点，但其设计也是一项复杂而又困难的工作，因此，要做到技术上可靠、经济上合理，并具有良好的外观效果。
设计概述该工程位于某城市，为一座主跨为150m的预应力混凝土斜拉桥，由北桥台、南跨、东跨及南引桥组成。
北桥台位于主跨150m的跨径上，桥台后接既有引桥。
南跨和东跨分别为70m和25m。
南主梁采用预应力混凝土箱形结构，北主梁采用钢结构。
北桥台位于主跨150m的跨径上，桥台后接既有引桥，北主梁采用预应力混凝土箱形结构，南引桥桩位于北主梁边跨的中心附近，桥桩与主梁的锚固均为单根悬臂。
全桥共设置4道横梁，其中主梁上的2道横梁均设于边墩上，边跨设1道横梁与中墩横梁连接；北引桥桩的上、中、下各设1道横梁，其中下横梁设于主梁的腹板处。
南引桥的上、中、下各设1道横梁。
引桥的边、中、中塔柱之间均设横隔板。
引桥桥墩均采用实心墩，基础均为重力式桥墩。
边、中墩均采用双柱式墩，边墩两侧各设2道横隔板。
计算分析斜拉桥计算分析的主要内容包括：1.静力分析；2.动力分析；3.结构稳定性分析。
静力分析是计算结构在各种荷载作用下的内力与变形，并通过相应的安全系数进行校核；动力分析是在静力分析结果的基础上，进行结构动力特性研究，并对结构体系及其动力性能做出评价；结构稳定性分析是计算结构在各种荷载作用下的稳定安全系数，以评定其是否满足规范要求。
在设计中，由于斜拉桥主梁多采用悬索式体系，故需要对斜拉索的内力分布、索力及拉索与主梁之间的关系进行计算；同时由于斜拉索的受力复杂，一般要采用通用有限元程序对斜拉桥进行分析计算；最后，在静力、动力和稳定性计算结果的基础上对结构进行稳定性评价。
斜拉桥结构优化设计研究
斜拉桥结构优化设计研究一、引言斜拉桥是一种结构简洁、美观大方的桥梁形式，因此在现代桥梁中得到了广泛的应用。
然而，除了大量的工程实践之外，如何对斜拉桥的结构进行优化设计仍然是一个十分重要的问题。
因此，本文将对斜拉桥结构的优化设计进行系统研究和总结，以期为今后的工程实践提供参考。
二、斜拉桥的结构原理斜拉桥是由主梁、斜拉索、塔柱等组成的。
其中主梁负责承载车辆和行人的荷载，斜拉索则在保证主梁强度的同时，通过向两侧吊挂的方式传递荷载，从而达到支撑主梁的作用。
而塔柱则是将主梁和斜拉索耦合在一起的桥梁部件，其作用是将来自斜拉索的拉力均匀传递到地基上。
三、斜拉桥结构的优化设计1. 塔柱的优化设计塔柱的设计直接影响到斜拉桥的结构安全、稳定和耐久性。
首先，塔柱的高度应该根据桥梁跨度而定，以确保斜拉索在桥梁中的角度不至于过小或过大，并使得桥梁的结构能够充分发挥出其刚度和强度。
其次，为了减小斜拉索的振动，塔柱的截面应该尽可能地大，以增加其刚度。
最后，为了保证塔柱的稳定性，其结构设计应该优先考虑选择材料的强度和耐久性。
2. 斜拉索的优化设计对斜拉索结构的优化设计，主要包括选择合适的材料、确定合理的张力、控制两个交叉斜拉索的张力大小和相互作用等。
在材料的选择上，可以采用高强度、高模量的钢材或者碳纤维等材料来提高斜拉索的强度和刚度。
在确定张力的大小和相互作用方面，需要保证斜拉索的跨中弯矩均匀，避免振动和变形过大等问题。
3. 主梁的优化设计主梁的优化设计是斜拉桥结构设计中最关键的一步。
在材料的选择上，宜采用高强度、高耐久的钢材或高强度混凝土等材料来确保完成设计要求的同时，还要考虑材料的使用寿命。
在减小主梁的自重和提高整个桥梁的刚度方面，可以采用空心梁、桁架梁或箱形梁等结构形式，提高主梁的强度和刚度。
四、结论斜拉桥结构的优化设计涉及到桥梁结构设计中的多个方面，如塔柱、斜拉索和主梁等。
在实际设计中，需要充分考虑多个因素的相互影响，以确保斜拉桥结构的安全、稳定和耐久性。
斜拉桥结构的设计与优化
斜拉桥结构的设计与优化目前，斜拉桥已成为现代桥梁工程中的一种重要结构形式。
它以其独特的设计和美观的外观受到世界各地工程师和建筑师的广泛关注。
本文将探讨斜拉桥结构的设计原理和优化方法。
一、斜拉桥的设计原理斜拉桥是一种通过悬挂在主塔和桥墩之间的钢索来支撑桥面的桥梁结构。
其设计原理主要包括以下几个方面：1. 主塔设计：主塔是斜拉桥的支撑结构，承受桥面重载荷的作用。
在设计主塔时，工程师需要考虑桥面跨度、荷载条件和风荷载等因素，并采用适当的形状和材料来保证塔结构的稳定和安全。
2. 钢索布置：钢索是斜拉桥最重要的组成部分之一。
工程师需要根据桥面的形状和荷载条件来决定钢索的数量、布置和张力。
合理的钢索布置可以使桥面受力均匀，增强结构的稳定性。
3. 桥面设计：桥面是斜拉桥供车辆通行的部分。
在设计桥面时，工程师需要考虑桥面的水平线形、纵横坡和抗震性能等因素。
合理的桥面设计可以提高斜拉桥的使用效能和安全性。
4. 锚固设计：锚固是斜拉桥钢索的固定手段，用于将钢索牢固地固定在主塔或桥墩上。
工程师需要选择适当的锚固形式，并考虑锚固点的强度和稳定性。
二、斜拉桥优化设计方法斜拉桥的优化设计是为了使其在满足结构安全和稳定性的前提下，达到最佳造价和美观效果。
以下是一些常用的斜拉桥优化设计方法：1. 材料优化：选择合适的材料是斜拉桥优化设计的关键之一。
工程师可以通过比较不同材料的强度、重量和成本等指标，选择最优材料来减少结构的自重和材料的使用量。
2. 几何参数优化：斜拉桥的几何参数，如主塔高度、桥面倾角和钢索张力等，对结构的性能和外观有着重要影响。
通过对这些参数进行优化调整，可以达到最佳的力学性能和视觉效果。
3. 拓扑优化：斜拉桥的拓扑形式也对其结构性能有一定影响。
工程师可以通过拓扑优化算法，寻找最佳的桥梁结构形式，使其在满足强度和刚度要求的前提下，减少材料的使用量。
4. 多目标优化：斜拉桥的设计目标通常不仅仅是单一的结构性能，还包括社会、环境和经济等方面的考虑。
斜拉桥的受力性能与设计方法
斜拉桥的受力性能与设计方法引言斜拉桥是一种通过斜拉索来分担桥梁荷载的桥梁结构。
相比于其他桥梁结构，斜拉桥具有受力均衡、结构轻巧、造型美观等优点，因此在现代桥梁工程中被广泛应用。
本文将探讨斜拉桥的受力性能及其设计方法。
1. 斜拉桥的受力性能1.1 斜拉索的受力特点斜拉桥通过斜拉索将桥梁主体悬挑于桥墩之上。
斜拉索与桥梁主体之间形成一种张拉受力状态，具有以下特点：•拉力均衡：斜拉索受力形态中拉力均衡，使得桥梁主体能够稳定悬挑于桥墩之上。
•受力传递：斜拉索通过节点将受力传递到桥墩上，使得桥墩能够承受来自桥梁主体的荷载。
•受力集中：斜拉索与桥梁主体交汇处的节点处受力集中，需要特殊的设计和加固。
1.2 桥梁主体的受力特点斜拉桥的桥梁主体通常采用刚性结构，具有以下受力特点：•受压力：桥梁主体受到来自斜拉索的压力，需要能够承受压强的设计和材料选择。
•受弯矩：桥梁主体在荷载作用下会产生弯矩，需要进行结构计算和加固，以确保桥梁的稳定性。
1.3 斜拉桥的受力平衡斜拉桥的受力平衡是保证桥梁结构稳定的关键因素。
斜拉桥的受力平衡包括以下几个方面：•斜拉索张力平衡：保证斜拉索受力均衡，要求斜拉索的长度、材料和角度等因素能够满足力学平衡方程。
•桥梁主体力平衡：保证桥梁主体受到的压力和弯矩均衡分布，要求桥梁主体的设计满足结构力学的基本原理。
•节点强度：保证斜拉索与桥梁主体交汇处的节点具有足够的强度和刚度，能够承受受力集中的荷载。
2. 斜拉桥的设计方法2.1 斜拉索设计斜拉索的设计需要考虑以下因素：•受力平衡：根据桥梁主体的荷载情况和几何形状，计算斜拉索的长度、角度和张力分布。
•材料选择：选择合适的材料，使得斜拉索能够承受荷载并保持稳定。
•附着装置：设计合适的附着装置，使得斜拉索能够与桥梁主体牢固连接，保证受力传递的可靠性。
2.2 桥梁主体设计桥梁主体的设计需要考虑以下因素：•荷载分析：根据交通荷载和自重荷载等因素，进行荷载分析，确定桥梁主体所受力的类型和大小。
斜拉桥上无缝线路纵向相互作用理论及试验研究
（ １ ． Ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ｎ ａ ｎ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ — ｃ ｉ ｔ ｙ Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｚ ｉ ｇ ｏ ｎ ｇ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ， ６ ４ ３ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ Ｂ ｕ ｒ ｅ ａ ｕ ，
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“心型索塔”斜拉桥纵向水平力传递设计方法研究
GONGCHENGSHE J I８７８㊀«工程与建设»㊀２０１９年第３３卷第６期收稿日期:２０１９Ｇ０９Ｇ２６;修改日期:２０１９Ｇ１１Ｇ３１作者简介:崔㊀斌(１９７５－),男,甘肃兰州人,研究生,高级工程师． 心型索塔 斜拉桥纵向水平力传递设计方法研究崔㊀斌,㊀曾文彬,㊀韩建南(中铁四局集团有限公司设计研究院,安徽合肥㊀２３００５１)摘㊀要:南京高淳区环湖线花山特大桥,主桥采用(１００＋５０＋１００)m 心型索塔 斜拉桥,由于造型需求,导致结构的异形化程度较高,结构的纵向不对称体系产生较大的纵向水平推力.为避免桥梁在运营过程中,水平力对结构产生不利影响.需采用合适的方式将水平力传递至基础,避免主拱塔承受水平力的影响.拟采用通过２号横梁及下拱塔结构将纵向水平力传递至基础.避免了水平力传递过程中对主拱塔产生较大影响.可为此类桥梁设计对比研究.关键词:斜拉桥;纵向水平力;传递中图分类号:U ４４８．２７㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:１６７３Ｇ５７８１(２０１９)０６Ｇ０８７８Ｇ０３０㊀引㊀㊀言随着交通事业的迅速发展,桥梁结构在交通中的重要性越来越明显,在满足桥梁结构的功能性及安全性的前提下,人们对桥梁的美观要求越来越高,各种异型桥梁结构应运而生,随着桥梁结构的复杂化程度不断提高,造成结构受力更加复杂,为解决复杂结构所产生对结构不利的作用,需结合工程特点将作用力与结构相结合,采取合适的方式将力进行传递,减少对结构产生的影响.１㊀概㊀㊀述１．１㊀项目概况本项目位于南京市高淳区环湖线,路线全长９．８１８k m .其中花山特大桥跨越固城湖,主桥采用主跨(１００＋５０＋１００)m心型索塔 四柱独塔钢箱梁斜拉桥,空间双索面,接引桥处各设置１个交界墩.结构体系为塔㊁梁分离体系.１．２㊀设计理念本桥采用 心型索塔 斜拉桥,拱塔的曲线来源于对船帆造型的重新提炼(图１).从立面上看,索塔微微偏向一侧,整体造型富有动感,犹如一艘行驶在固城湖上的帆船.斜拉索的巧妙设置既为桥梁提供了支承点,也建立了拱塔与主梁的视觉联系,使桥梁的造型具有张力之美.本桥以帆船的形态呼应高淳发达的造船水运业,寓意扬帆起航,迎接八方来客.１．３㊀结构布置心形索塔外侧斜拉索按扇形布置,索塔索面由８对高强度平行钢丝拉索组成,共２ˑ８对斜拉索.心形索塔内侧同样布置８对高强度平行钢丝拉索.为优化塔基内力,减少索塔变形,塔柱内布置系梁拉索,该拉索为１对高强度平行钢丝拉索.因本桥的独塔斜拉结构索塔造型不对称等原因,使得两侧拉索在主梁上的水平分力不平衡,为平衡此水平分力,避免主梁纵向飘移,需将上部结构的纵向水平力传递至下部结构.图１㊀造型提炼２㊀整体分析主桥采用主跨(１００＋５０＋１００)m心型索塔 独塔钢箱梁斜拉桥方案,空间双索面,接引桥处各设置１个交界墩.结构体系为塔㊁梁分离体系.索塔采用 心型索塔 造型,塔上布置三处横梁,分别为主梁提供竖向支承和纵向抗推支承.M I D A S 模型为空间梁结构体系,按照设计图纸,建立全桥结构计算模型(图２).图２㊀M I D A S 全桥结构分析模型索塔采用钢Ｇ混凝土组合塔柱.每侧索塔由上㊁下拱塔组成.塔柱及主梁采用梁单元进行模拟,斜拉索采用桁架单元模８７８GONGCHENGSHE J I㊀«工程与建设»㊀２０１９年第３３卷第６期８７９㊀拟,通过施加初拉力来模拟索力的变化.根据整体计算结构,索塔造型不对称原因造成的水平支反力为２２１２６．６k N .根据结构造型特点,将水平抗推分别设置在１号及３号横梁处进行计算,作用在１号横梁时纵向水平力对左侧每个下拱塔柱底所产生的弯矩达到８３ˑ１０３k N m ,所增加的弯矩值巨大,增加值约占原弯矩的５０％,同理设置在３号横梁,对右侧每个下拱塔柱底所产生的弯矩与作用在１号横梁处大致相当.由于本身索塔结构整体往右侧倾斜,索塔结构自重㊁斜拉索拉力等荷载作用导致弯矩叠加.水平力作用于１号或３号横梁都对索塔产生非常不利的影响.当在１号横梁或３号横梁上设置牛腿将水平力传至索塔处时,为消除该水平力对索塔产生的不利影响,需增大索塔截面,考虑桥梁结构造型的需求,索塔结构尺寸不宜过大,因此拟通过２号横梁将水平力通过下拱塔传递至基础.３㊀局部分析拟在主梁边腹板下方布置钢结构牛腿,通过竖直摆放的支座与下拱塔横梁(２号横梁)连接,将此水平分力传递至基础.对下拱塔等局部位置进行分析.初步拟定下拱塔结构为预应力混凝土结构,计算下拱塔混凝土结构应力状态.３．１㊀频遇组合作用下混凝土截面应力分析结果正截面混凝土压应力验算结果表明:下拱塔上混凝土的最大法向压应力σc c (１４．４５M P a ),满足规范σc c ɤ０．７f c k 的要求,在下拱塔处与２号横梁左侧出现较大拉应力,达到３．５５７M P a ,混凝土抗拉强度无法通过验算(图３).图３㊀主塔下拱塔混凝土截面最大正应力分布(单位:M P a)３．２㊀准永久组合作用下混凝土截面应力分析结果正截面混凝土压应力验算结果表明:下拱塔上混凝土的最大法向压应力σc c (１４．３０７M P a ),满足规范σc c ɤ０．５f c k 的要求,在下拱塔处与２号横梁左侧出现较大拉应力,达到３．５２６M P a .混凝土抗拉强度无法通过验算.３．３㊀结果分析根据计算结果显示,在将纵向水平力传递至下拱塔后,对下拱塔产生的不利影响为:横梁左侧下拱塔截面出现很大的拉应力,且在适当增加截面尺寸后无法避免此拉应力的影响.根据结构造型要求,保证结构造型满足预期效果,此处截面不宜增加太大.在保证结构受力与结构造型的双重要求下,需对此截面材质进行调整.４㊀构造㊁优化措施根据预应力混凝土结构计算结果,下拱塔受较大拉应力,拟在下拱塔一定范围内采用钢结构(图４),通过增减钢结构的长度,对比钢结构与混凝土结构的受力情况,最终拟定钢结构与混凝土结构划分长度.图４㊀下拱塔钢混结合设置图下拱塔与上拱塔结合部采用混凝土,中部采用钢箱结构抵抗不平衡推力所产生的较大拉应力,分析结果如下:４．１㊀混凝土截面应力分析(１)频遇组合作用下混凝土截面应力分析结果(图５):图５㊀主塔下拱塔混凝土截面最大正应力分布(单位:M P a)正截面混凝土压应力验算结果表明:下拱塔上混凝土的最大法向压应力σc c (１４．２８),满足规范σc c ɤ０．７fc k 的要求.(２)准永久组合作用下混凝土截面应力分析结果,正截面混凝土压应力验算结果表明:下拱塔上混凝土的最大法向压应力σc c (１３．９７M P a ),满足规范ɤ０．７f c k 的要求,未出现拉应力.４．２㊀钢结构部分应力分析结果主塔下拱塔钢结构部分应力验算结果(图６㊁图７)表明:主塔下拱塔钢结构部分最大组合应力１３８．８M P a ,小于规范要求２９５M P a ;最大剪应力３１．９M P a ,小于规范要求１７０M P a,满足要求.图６㊀主塔下拱塔钢结构部分组合应力(单位:M P a)９７８GONGCHENGSHE J I８８０㊀«工程与建设»㊀２０１９年第３３卷第６期图７㊀主塔下拱圈钢结构部分剪应力(单位:M P a)５㊀结束语心型索塔 四柱独塔钢箱梁斜拉桥由于结构本身的构造要求,导致结构受力不平衡,在满足结构线型要求的情况下,水平力通过下拱塔拱形结构传递至基础,可减少水平力产生的弯矩对索塔结构的影响.此桥下拱塔结构由于承载较大的水平力.局部节段应力较大,采用钢结构代替传统预应力混凝土结构,能够较好的解决局部应力超限的问题.在特殊桥梁结构设计时,可根据桥梁自身特点,造型与力的有效的结合,能够有效解决结构特殊性产生的力的影响.此方法可为类似桥梁提供参考.参考文献[１]㊀曹严．斜拉桥异形索塔力学性能研究[D ]．重庆:重庆交通大学,２０１７．[２]㊀潘家英,余振生,辛学忠,等．大跨径独塔斜拉桥全桥空间模型试验与分析[J ]．土木工程学报,１９９８,３１(５):３－１４．[３]㊀刘海燕,陈开利,朱方一．日本新湊大桥桥塔㊁钢箱梁的制作与安装[J ]．世界桥梁,２０１４,４２(５):１－７．[４]㊀张奇志,尹夏明,郑舟军．钢锚梁索塔锚固区受力机理分析与约束方式比选[J ]．桥梁建设,２０１２,４２(６):５０－５６．[５]㊀陈斌,邵旭东,曹君辉．正交异性钢桥面疲劳开裂研究[J ]．工程力学,２０１２,２９(１２):１７０－１７４．[６]㊀蒋丽忠,余志武,李佳．均布荷载作用下钢－混凝土组合梁滑移及变形的理论计算[J ]．工程力学,２００３,２０(２):１３３－１３７．[７]㊀聂建国,余志武．钢－混凝土组合梁在我国的研究及应用[J ]．土木工程学报,１９９９,３２(２):３－８．[８]㊀严少波,裴丙志．斜拉桥索塔拉索锚固区空间应力分析模型[J ]．国外公路,２０００,２０(３):２２－２４．[９]㊀兰州交通大学．武汉天兴洲公铁两用长江大桥关键技术研究之十[Z ]．２００７．[１０]㊀夏品奇．斜拉桥有限元建模与模型修正[J ]．振动工程学报,２００３,１６(２):２１９－２２３．(上接第８７１页)从图６可以看出,对于侧面相同位置处,相同管径时,埋深越大,等效应力也越大,且随着管径的增加,埋深的影响也逐渐增大;而在埋深相同时,随着管径的增大等效应力也增大,且埋深越大管径的影响也越大.等效应力与埋深㊁管径有着近似的线性关系.另一方面,由计算程序计算出的最大等效应力,只能大概地反映出拼装波纹钢管中的等效应力随埋深㊁管径增大而增大的规律,而其数值则比较离散,不能代表钢波纹管的整体受力情况,这是拼装波纹管与整体非拼装波纹管的有限元计算的区别[５].但这一点也提醒我们,由于管片拼装波纹管的特殊性,极有可能在局部的应力达到强度,从而导致局部的破坏,甚至影响整个管道的性能,这就对拼装波纹管道的施工㊁监测提出了更高的要求[６].５㊀结㊀㊀论(１)拼装式钢波纹管上方管片等效应力要小于两侧;两侧的管片,波谷处的等效应力大于波峰处的等效应力;上下两个管片,则是波峰处的等效应力大于等效应力.应力特征总的来说与整体式的钢波纹管相同,只是拼装式波纹管在局部会出现应力畸高的现象.(２)随着管径和埋深的增大,钢波纹管的等效应力也增大,同一位置的等效应力近似呈线性增长的趋势.(３)波纹管的变形量随着埋深㊁管径的增长有着较好的线性增长关系.竖向变形量大于水平向的变形量,波纹管在变形后成椭圆的形状.参考文献[１]㊀赵卫国,李祝龙,李创军．公路钢波纹管涵洞的研究与应用展望[J ]．北京:公路交通科技(应用技术版),２００７,３(８):１６７－１７０．[２]㊀季文玉．金属波纹管涵洞受力行为理论分析与试验研究[D ]．北京:北京交通大学,２００４．[３]㊀骆志红．大直径钢波纹管涵有限元计算分析[J ]．北京．交通科技,２０１１(１):４０－４２．[４]㊀王艳丽,赵卫国．钢波纹管结构在河北省公路桥涵中的应用[J ]．公路,２００８(５):６３－６７．[５]㊀冯忠居,乌延玲,贾彦武．钢波纹管涵洞受力与变形特性模拟试验研究[J ]．岩土工程学报,２０１３(１):１８７－１９２．[６]㊀符进,陈建兵,马君毅．金属波纹管涵力学性能数值模拟[J ]．公路,２００８(９):３１０－３１４．０８８。
“心型索塔”斜拉桥纵向水平力抗推装置设计与分析
| 工程设计 | Engineering Design ·208·2019年第22期“心型索塔”斜拉桥纵向水平力抗推装置设计与分析王军能，曾文彬，韩建南（中铁四局集团有限公司设计研究院，安徽 合肥 230051）摘 要：南京高淳区环湖线花山特大桥，主桥为（100+50+100）m“心型索塔”斜拉桥，索塔造型犹如一只蓄势待放的帆船形状，以达到“扬帆起航”的效果。
因造型需求，导致结构产生较大的纵向水平推力。
纵向不平衡水平力由上部结构传递至下部结构的过程尤为关键。
文章介绍了花山特大桥主桥的整体纵向水平推力计算，设计相应的传递抗推装置，并对抗推装置进行局部应力分析，可为类似桥梁设计提供参考。
关键词：纵向水平推力；抗推装置；局部应力分析中图分类号：U448.27 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）22-0208-02作者简介：王军能（1980—），男，工程师，研究方向：桥梁设计。
1 概述1.1 项目概况该项目位于南京市高淳区环湖线，路线全长9.818km 。
其中花山特大桥跨越固城湖，主桥采用主跨（100+ 50+100）m “心型索塔”四柱独塔钢箱梁斜拉桥，空间双索面，接引桥处各设置1个交界墩。
结构体系为塔、梁分离体系。
1.2 设计理念该桥采用“心型索塔”斜拉桥，整体造型宛如一只飘荡在固城湖上的帆船，象征着高淳地区蓬勃发展的造船水运行业，同时通过巧妙的设置斜拉索，不仅满足桥梁结构受力需求，同时连接桥梁与帆船，体现了水陆兼并的发展思路，造型紧凑且具有张力之美。
帆船载着高淳人民的智慧与热情，扬帆起航，乘风破浪，创造美好高淳的未来同时，欢迎八方宾客。
2 整体计算分析2.1 桥梁结构体系主桥采用主跨（100+50+100）m “心型索塔”斜拉桥方案，空间双索面，接引桥处各设置1个交界墩。
结构体系为塔、梁分离体系。
主塔采用“心型索塔”造型，塔上布置三处横梁，分别为主梁提供竖向支承和纵向抗推支承。
斜拉桥调研报告
斜拉桥调研报告
斜拉桥调研报告
斜拉桥是一种以斜拉索作为主要承重构件的大跨度桥梁，具有独特的结构形式和工程技术特点。
本调研报告将对斜拉桥的设计原理、施工技术以及优缺点进行评估和分析。
首先，斜拉桥的设计原理。
斜拉桥的主要结构包括桥塔、拉索和桥面。
拉索通过桥塔与桥面连接，承担了大部分桥梁的重量。
拉索的设计要求高强度和高刚度，以保证桥梁的稳定性。
桥面一般由梁体组成，梁体支撑着行驶在桥上的交通工具。
其次，斜拉桥的施工技术。
斜拉桥的施工需要先进行预制构件的制作，在现场进行组装。
拉索需要提前制作并应用特殊设备进行吊装，以保证拉索的准确位置和张力。
桥梁的组装一般通过起重机进行，需要考虑到整个桥梁的均衡受力。
然后，对斜拉桥的优点进行分析。
首先，斜拉桥的结构简单，对大跨度的桥梁起到了很好的解决方案。
其次，斜拉桥可以适应各种地质条件，减少了基础的复杂性。
此外，斜拉桥还具有较好的经济性，施工周期较短，能够有效节约工程成本。
最后，对斜拉桥的缺点进行评估。
斜拉桥的主要缺点是对风荷载的敏感性较高，需要通过设计和施工措施加以解决。
此外，斜拉桥的维修和保养也相对较为复杂，需要特殊设备和技术人员的支持。
综上所述，斜拉桥作为一种大跨度桥梁的解决方案，在设计原理和施工技术上具有独特的特点。
斜拉桥的优点包括结构简单、适应性强以及经济性高，而缺点则是对风荷载敏感和维修保养复杂。
随着科技的发展和技术的进步，相信斜拉桥将在未来的桥梁建设中得到更广泛的应用。
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某斜拉桥纵向约束体系设计研究■林茂盛(福建省交通规划设计院，福州350004)摘要结构的约束体系包括竖、纵、横三个方向，其中纵向约束体系对桥梁整体 结构受力行为影响很大，是结构约束体系的主要特征。
本文以某双塔双索面组合梁斜 拉桥为工程背景，针对该斜拉桥的结构特点及静、动力性能目标，进行静力及非线性地 震时程分析，对其结构的纵向约束体系进行研究与设计。
关键词斜拉桥纵向约束体系弹性约束阻尼约束1概述某设计双塔斜拉桥位于福建漳州，设计跨径为(165+350+165)m 。
主梁采用钢混组合梁，斜拉索采用扇形双索 面布置，桥塔采用宝瓶形空间索塔，上塔柱锚索区位于圆 曲线段，横向隔板采用双片薄板，每片设两个椭圆形孔洞 (图 1)。
桥梁通行双向6车道一级公路，设计时速为80km /h ;桥址区重现期100年设计基本风速值为44.9m/s ;当风荷载与汽车荷载组合时，运营风速为25m/s ;场地抗震设 防烈度为7度，地震动峰值加速度为0.15g 。
桥梁采用纵向半漂浮体系（塔梁处设置竖向约束）， 结构的静力特点总体与漂浮体系相似。
结构的约束体系 包括竖、纵、横3个方向，3个方向的约束体系具有相对 独立性。
其中，竖向约束体系对结构总体刚度和静、动力 反应影响不大，仅对支座附近区域主梁局部受力有一定 影响;横向约束体系对桥梁横向受力有直接影响;而纵 向约束体系对桥梁整体结构受力行为影响很大，是结构 约束体系的主要特征[3]。
本文针对该斜拉桥的结构特点及 静、动力性能目标，对其结构的纵向约束体系进行研究与 设计。
2建模计算主桥结构分析采用空间有限元软件Midas C m l 进行 计算，主梁和索塔采用空间梁单元，斜拉索采用桁架单 元，全桥共建立单元1359个，节点1362个(图2)。
计算各 单项静动力工况下纵向位移与内力(表1)。
表1不同工况下的位移与内力工况 主梁梁端塔顶位移纵向塔底弯纵向中塔底位移(mm ) (mm )矩(kN .m )弯矩(kN .m )温度包络48222514218952制动力53576631149665汽车669110497073933运营纵风9010114388790734百年纵风565633899795567582地震77377117507561051360福建交通科技2017年第6期36]图2结构离散模型计算结果表明，静力响应方面，百年风引起的静力反 应远远超过其他单项工况，即使其余工况组合后的效应 值也远不如百年风单项引起的反应。
动力响应方面，地震 引起的塔顶、主梁位移和塔底弯矩相当大，如不采取措 施，将给伸缩缝等的设计带来困难并危及结构安全。
对比表2中福建地区几座斜拉桥的设计风速可以看 出，本桥桥址所在地区设计基本风速较大，同时由于上塔 柱的造型特点，加大了阻风面积，更导致百年风载的加 大，另外桥梁位于7度设防地区，地震作用也较大，这是 本桥的受力特点。
结合本桥实际情况，本次设计的重点在于如何改善 百年风和地震引起的结构反应。
表2福建地区几座斜拉桥设计风速对比桥名跨径布置(m)设计风速m/s本桥165+350+16544.9安海湾特大桥(待建）135+300+13540.3厦漳跨海大桥(建成）135+300+13539.7泉州湾跨海大桥(建成）200+400+20039.9长门特大桥(施工中）145+550+145403纵向约束体系分析漂浮体系和半漂浮体系释放了温度引起的水平力，地震时允许主梁纵向摆动，可使结构固有运动周期加长，从而起到抗震消能的作用。
但正如上文计算所示，在纵向 静阵风、活载等不对称荷载作用下，漂浮体系或半漂浮体 系的加劲梁会产生纵向位移，索塔塔顶会产生纵向水平 位移，如果主梁纵向不加以约束，将不利于索塔受力。
但 采用纵向完全固定约束后，温度、地震等荷载又将在索塔 内产生很大弯矩[|]，若能将漂浮体系和塔梁间的纵向约束 相结合，则能改善斜拉桥的静力动力性能。
为减小风荷载作用下的纵向位移，可考虑在塔梁间 设置纵向附加水平连接装置来约束主梁的纵向位移，由此形成纵向约束体系。
附加装置根据提供刚度及阻尼的 不同，可以分为弹性约束和限位约束两种体系。
弹性约束体系在塔梁间设置一定刚度的纵向弹性约 束(水平拉索装置、大型橡胶支座等），提供附加刚度，对 结构静、动力反应均有明显的影响。
它的弹性恢复力是塔 梁相对位移的函数，弹性刚度参数是调节结构反应的关 键。
弹性约束体系既可以减小活载引起的塔底弯矩和塔 梁的水平位移，又可以抑制由风和地震产生的结构动力 响应。
限位约束在索塔与主梁间安装冲击荷载缓冲阻尼约 束，提供附加阻尼，使冲击荷载产生的能量大部分由装置 吸收而不是结构吸收，对结构动力响应有较大影响，但对 静力反应无影响。
这种约束对不限制由温度变化、平均风 速和车辆等缓慢荷载引起的位移，对汽车制动、脉动风和 地震等急速荷载激励所产生的纵向摆动能起到限位作 用。
即当塔梁相对纵向位移在阻尼器设计行程以内时不 约束主梁运动，超出行程时对主梁运动起到刚性固定作 用。
3.1弹性约束不同弹簧刚度下，结构在静力和地震作用下塔顶位 移和塔底弯矩反应变化分别如图3~图6所示。
静力计算结果表明，对于塔顶位移，随着弹性刚度增 加，温度工况的响应基本没有变化，其余工况下均呈减小 趋势;对于塔底弯矩，随着弹性刚度增加，温度工况的响 应逐渐增加，其余工况下均呈减小趋势。
当弹性刚度介于 0到20M N/m时，结构反应变化均比较明显。
随着弹性刚 度的增加，达到60M N/m后，各关心的响应量变化平稳，逐渐趋于稳定值。
因此，在塔梁间设置刚度合适的水平弹 性约束可以对大多数工况下的结构静力反应有较为明显37福建交通科技2017年第6期0 10 20 40 60 80 100120200300刚度（K N /m )">n nn n n n图6不同刚度弹性水平约束塔底地震弯矩3.2阻尼限位约束阻尼通常与静力刚性限位装置联合使用，纵桥向阻 尼约束体系即动力阻尼和额定行程量的刚性限位二者组图7塔底弯矩及梁端位移与速度指数关系3.2.2额定行程的确定纵向限位装置的额定行程必须考虑三方面要求:保 证在正常运营荷载(如温度变化、车辆通行、沉降及徐变 产生的位移等)作用下，阻尼器有足够的行程，保证不限 制或少许限制位移；保证在正常运营荷载情况下发生地0.2 0.3 0.4 0.6 0.8 1 速度指数c t (C =3000)的改善。
动力计算结果表明，随着弹性刚度增大，塔顶位移总 体明显减小，而塔底弯矩先减小后增大且略有波动。
图3不同刚度弹性水平约束塔顶位移图4不同刚度弹性水平约束塔底弯矩合的结构体系。
分别进行非线性地震时程分析以确定阻 尼参数，进行静力分析以确定限位量和结构内力。
3.2.1阻尼参数分析拟采用液体粘滞阻尼器，其基本原理是，结构在地震 (或风)力的作用下，与结构共同工作的黏滞流体阻尼器 的活塞杆受力，推动活塞运动，活塞梁板的高粘性阻尼介 质产生压力差，使阻尼介质通过活塞上的阻尼孔，从而产 生阻尼力，将结构振动的部分能量通过粘滞阻尼器耗散 掉，达到减小结构振动(地震或风振)反应的目的。
这种阻 尼器对温度变化，收缩徐变等因素引起的慢速梁体自由 变形不产生附加内力，对地震产生的梁的快速变形，却能 迅速耗能，并且能减小梁体的加速度和位移。
液体粘滞阻尼器是一种典型的速度相关型消能器， 它的输出阻尼力与阻尼器活塞的运动速度相关，而与两 端的相对位移无关，其输出阻尼力可表达为:F =CV a。
式中，F 为阻尼力，C 为阻尼系数，V 为阻尼器冲程速 度，琢为阻尼器速度指数，琢值范围在0.1~2.0,从抗震角 度看，取值通常在0.2~1.0范围内。
设置阻尼器在参数变 化范围内，阻尼系数C 和阻尼力F 呈线性关系，C =0相当 于全漂浮体系，阻尼系数C 的增加意味着耗能能力的增 加，而速度指数琢对阻尼力和耗能的影响与速度V 有 关，通常速度指数琢越小，粘滞阻尼器耗能能力越强[2]。
对结构进行非线性地震时程分析，并结合本桥规模， 确定阻尼系数C 取小于3000较为合适，同时选取不同的 速度指数琢进行分析。
从梁端纵向位移来看，随着速度指 数的增加，纵向位移单调增加，速度指数为1时，梁端纵 向位移为0.178m ，而塔底弯矩贝赃速度指数0.3时达至1J 最小值。
因此以降低索塔弯矩为主要目标，同时兼顾梁端 地震位移，阻尼器的阻尼参数C 可取3000,速度指数琢 可取0.3,详见图7。
图5不同刚度弹性水平约束塔顶地震位移♦温度包络■制动力 蠱■汽车_N _运营纵风百年纵风温度包络■制动力 汽车运营纵风百年纵风o o o o o o o o o2086420861100000991111111(S .ZS )胺撕蜓轶福建交通科技2017年第6期网震时，阻尼器有足够的行程能够正常工作，耗散地震能 量，不发生限制振幅的情况;选取尽可能小的阻尼行程以 有效限制纵风作用下结构的反应，控制伸缩缝的位移量，降低塔底弯矩m。
行程量的计算结果见表3遥表3刚性限位装置额定行程量确定表荷载组合各控制项的行程量(mm)额定行 程量(mm)汽车+温度(±60)+(±28)=(±88)汽车+温度+运营风(±60)+(±28)+(±83)=(±171)汽车+温度+运营(±60)+(±28)+(±83)+(±149)±350风+地震=(±320)百年风+温度(±518)+(±28)=(±546)对于本桥，正常运营荷载下塔梁的相对位移均不大，综合考虑限位装置受力、塔底弯矩以及梁端位移，确定成 桥运营状态纵向限位±350mm。
此时，百年风作用下的塔 底弯矩为750050kN.m，减小约17%.，中塔底弯矩为 400130kN•m，减小约30%.，极大改善了索塔受力。
4结论由上述计算分析可知院(1)在漂浮体系或半漂浮体系的基础上，增设纵向约 束，能显著减小斜拉桥结构的静、动力反应。
从静力表现 来看，纵向约束体系可以减小由活载、纵向静风力等产生 塔底弯矩和梁、塔的水平位移。
从动力表现来看，纵向约 束体系通过提供刚度或阻尼，减小结构的动力响应，有效(上接第35页）(2)桩土作用对地震响应有较大影响，但跨中部位的 纵向刚度受其影响较小。
考虑桩土作用将减少高墩曲线 梁桥的整体刚度，自振周期变长。
设计中可以通过调整桩 周围土体弹性模量调整结构刚度。
参考文献[1] 滕军，吕海霞，吴红军，郭时安.高墩小半径曲线梁桥抗震分析的若干问题讨论[J].工程抗震与加固改造，2008,30(5 ):56-60.[2] 戴公连，刘文硕，曾敏.小半径城市高架曲线梁桥地震动响应研究[J].振动与冲击，2012,31(2):156-160.[3] 王阳春，徐秀丽，李雪红，李枝军.小半径匝道曲线梁桥地震响应分抑制梁端和塔顶、塔底地震响应。