矮塔斜拉桥塔高优化
矮塔斜拉桥塔跨比的优化研究
文章编号：１６７３－６０５２（２０２０）０４－００３４－０４ ＤＯＩ：１０．１５９９６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｂｆｊｔ．２０２０．０４．００９矮塔斜拉桥塔跨比的优化研究曹发源（中铁第四勘察设计院集团有限公司 武汉市 ４３００００） 摘 要：矮塔斜拉桥作为近几年一种新型的桥梁，它是在连续梁桥及常规斜拉桥的基础上逐步建立起来，其受力特性较好，目前得到广泛的运用。
主要研究了在仅改变桥塔无索区高度的前提下，运用弯曲能量法对所有塔高模型进行成桥索力优化，并以塔高与主跨径之比为自变量，选取目标函数为因变量，运用数值分析软件进行曲线拟合，得到在此综合条件下塔高变化后的全桥受力特点及最优塔高。
结果表明：桥塔高度的降低是以拉索索力的增大为代价的，本桥中塔高每降低５．５％，索力平均值增大约５％左右；综合塔梁固结处主梁弯矩、塔底弯矩、塔梁固结处主梁应力、塔底应力、拉索索量五种较为敏感的目标函数，得到该桥的最优塔跨比为０．１３８（约为１／７．２）。
关键词：矮塔斜拉桥；弯曲能量法；塔高与主跨径之比；数值分析中图分类号：Ｕ４４８．２７ 文献标识码：Ａ 矮塔斜拉桥也称作部分斜拉桥，其受力性能兼顾了连续梁的“刚”和斜拉桥的“柔”，严国敏以日本几座桥梁的构造为例，从桥塔的构造特点、穿索方法、边孔与主孔的跨度比、梁体高跨比及斜拉索中应力变动的幅度与受力特性来说明部分斜拉桥与斜拉桥的基本区别［１］；田源等通过从是否计入斜拉桥几何非线性影响的角度分别介绍合理成桥状态下斜拉桥索力优化采用的基本方法，对各种优缺点做了比较系统的总结和评述［２］；潘家升等通过考虑施工阶段和使用阶段主塔塔根无索区高度对主梁受力的影响，提出合理的主塔塔根无索区高度设计建议［３］；宋传中通过对主梁混凝土密度、斜拉索索力等结构设计参数对矮塔斜拉桥进行敏感性分析，得出主梁混凝土密度、预应力损失、拉索索力对其影响较大［４］；玉海珑等以某三跨双索面矮塔斜拉桥的结构设计优化方案为例，对梁高、塔高等主要参数进行分析，得到矮塔斜拉桥塔高控制在跨径的０ １～０．１４之间比较合理［５］。
矮塔斜拉桥受力性能优化
关 键词 ： 矮塔斜 拉桥 ； 受力 性能 ； 高跨 比； 塔跨 比； 无索 区长度
中图分 类号 ：Ｕ ４ ４ ８ ． ２ ７ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ７ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ８ — 质 ，并据此提 出 能 综 合 反 映 矮 塔 斜 拉 桥 结 构 及 受 力 特 征 的 参 数—— “ 矮 塔 斜 拉 桥 特征 参数 ” ； 用“ 斜 拉 索 荷 载效 应影响度 ” 与“ 矮塔斜 拉桥特征参 数” 的相 关 性 定 量 描 述矮 塔 斜 拉 桥 的特 点 ，对 进 一 步 认 识 矮 塔 斜 拉 桥 的结 构性 能 有 一定 的参 考意 义 ｆ ７ Ｉ 。
型的主要设计 难点 ， 并对 梁高及塔高 等主要结构参 数进行 了分析 ， 在此 基础上进 一步给 出了合 理的主梁 高跨 比和塔 跨 比。结果 表 明 ：当跨 中和支点处主梁 高跨 比分别 处于 Ｏ ． ０ １ ７ ～Ｏ ． ０ ２ １ 和Ｏ ． ０ ２ ６ — ０ ． ０ ３ ４时 ，主梁 刚度可得 到充分利用 ；当塔跨 比为 ０ ． １ Ｏ ～
２ ３ ０ 科技研究
城 市道 桥 与 防 洪
２ ０ １ ５ 年８ 月第 ８ 期
矮塔 斜拉 桥受 力性 能优 化
玉海珑 ， 郑 长海
（ 天 津城 建设计 院有 限公 司 ， 天 津市 ３ ０ ０ １ ２ １ ） 摘 要 ： 为分 析和论证矮 塔斜拉桥 的最优静 力性能参 数 ， 以某三跨 双索 面矮 塔斜拉 桥的结 构设计优 化方案 为例 ， 总结 了该 种桥
应， 引入 “ 斜拉索 荷载效应影 响度 ” 的概 念 定 量 分
∑（ １ ／ ） （ １ ／
惠青黄河大桥塔高优化分析
惠青黄河大桥塔高优化分析摘要：针对矮塔斜拉桥的结构特性，在索力影响矩阵的基础上，以斜拉索初张力为目标，研究塔高变化对主梁产生的影响，证实塔高优化的必要性。
关键词：矮塔斜拉桥；优化；影响矩阵；塔高；结构体系矮塔斜拉桥亦称部分斜拉桥，是近十几年才发展起来的一种新型桥梁结构，它兼有斜拉桥和连续梁桥双重结构特点，结构有诸多优点，在100～300 m跨径范围内具有很强的竞争力，是一种很具发展潜力的桥型结构[1]。
塔高是斜拉桥整体高度的控制因素，实际工程中，人们往往基于施工难度、降低造价及景观要求对塔高有一定的限制[2]。
矮塔斜拉桥是以梁的受弯、受压和索的受拉来承受竖向荷载，其斜拉索从受力特征上讲更接近一般PC梁桥的体外索[3]。
这一特性，使通过调整斜拉索初张力优化塔高成为可能。
1、分析模型的建立本文以惠青黄河公路大桥为基础模型进行分析。
该桥跨径布置为(133+220+133)m，桥长486m，桥面全宽20m，采用塔墩梁固结的结构形式。
主梁采用单箱三室变高度箱形截面，主墩墩顶处梁高为7.5m，跨中处及过渡墩墩顶处梁高3.5m，梁底曲线按二次抛物线变化。
主塔采用实心矩形截面，顺桥向4.5m，横桥向宽2.3m，塔高30m[2]。
桥梁整体有限元模型如图1所示：图1惠青黄河公路大桥有限元模型2优化模型的建立2.1 优化目标函数设{x }为斜拉索初张拉力列阵; {P }为斜拉索索力列阵; {M }为主梁各单元杆端弯矩列阵, {D }为主梁各节点位移列阵。
在不增加斜拉索总面积和基本不改变配索量的前提下，对矮塔斜拉桥塔高进行优化，就是要找出一组初张力，使结构在确定性荷载作用下目标函数达到最小。
以初张力的乘积平方之和为目标函数：其中，xi为斜拉索初张力2.2 优化约束条件(1) 斜拉索索力的约束条件设斜拉索的容许索力为{Pmax}，于是:{ PD} + [ AP]{ x} ≤{ Pmax}(2) 位移、弯矩约束条件位移约束可表示为:{ Dmin}≤{ DD} + [ AD ]{ x} ≤{ Dmax}式中{ Dmax} 、{ Dmin}分别为控制截面的位移上、下极限值。
矮塔斜拉桥的设计及发展的探讨
矮塔斜拉桥的设计及发展的探讨摘要：本文对矮塔斜拉桥的设计进行阐述，主要讲了矮塔斜拉桥的总体布置及适用跨径、矮塔斜拉桥的结构体系、矮塔斜拉桥设计分析方法、矮塔斜拉桥的发展概况，以供参考。
关键词：矮塔斜拉桥设计探讨Abstract: in this paper the design of short towers cable-stayed bridge, expounds the main told the short towers cable-stayed bridge of the overall layout and the suitable span length, short of towers cable-stayed bridge structure system, short towers cable-stayed bridge design analysis method, the short towers cable-stayed bridge, the development situation of reference.Keywords: short towers cable-stayed bridge design is discussed一矮塔斜拉桥的设计分析矮塔斜拉桥的总体布置及适用跨径根据国内外目前已建矮塔斜拉桥跨径比例分析，由于矮塔斜拉桥刚度比斜拉桥大，接近于连续梁，其边、中跨比值常采用0.52~0.65。
在特殊情况下，边、中跨比值亦可小于0.5，这时，边跨需采取措施，解决负反力问题。
矮塔斜拉桥由于其主梁要承受相当大的弯矩，主梁截面形式与斜拉桥有很大不同，而更接近于连续梁。
一般情况下，大部分连续梁采用的截面形式都能适用于矮塔斜拉桥，但矮塔斜拉桥更适宜采用变高度截面。
其塔墩处梁高可采用相同跨度连续梁高的一半左右。
在特殊情况下，主梁亦可采用等高度，此时梁高与跨度之比可采用1/35~1/45。
浅谈矮塔斜拉桥的优缺点
周 仕 青
摘 要 ：矮塔斜拉桥在 １９８０年问世 以来 ，广泛得 到国 内外的学者和设计者的青睐。本文首先回顾 了矮塔斜拉桥的发展 ，介绍 了其结构 力学性质 ，分析 了矮塔斜拉桥 的优缺点 ，提 出了矮塔斜拉桥继续发展 的要点。
关键词 ：矮塔斜拉桥 ；结构特 点；优缺点 ；发展要点
反 ，日本专 家却对 矮塔斜拉桥进 行了深入研究 ，并认 为其在经济 、技术
可作 进一步优化提 高 ，在景 观方面 也独树 一帜 。１９９４年 ，小 田原刚桥
的建成标 志着现代矮塔斜 拉桥 的正式诞生 ，其 桥 面宽 １３．Ｏｍ，跨径布
置为 （７４＋１２２＋７４）ｍ，双塔 双索 面 ，塔 、梁 、墩 固结 ，拉锁 通过塔
（１） ［２］ 刘 岚 ，译 ． 外加 预 应 力 量 ＰＣ桥 的 规 划 与 设 计 ［Ｊ］． 国 外 桥 梁 ，
１９９３ （４）．
作 者 简 介 ：周 仕 青 （１９８９一）， 男 ，汉 ，四 川 巴 中平 昌 ，硕 士 ，重 庆 交 通 大 学 ，研 究 方 向 ：道 路 与桥 梁 。
对施工方来讲 ，矮塔斜拉桥施工相对简便 ：矮塔斜拉桥 的施 工方法 与连续梁桥基本相 同，可采用悬 浇法施工 。施工 中不必进行斜拉 索二次 索力调整 。并且矮塔斜 拉桥桥塔较矮 ，桥塔施工也没有斜拉桥桥塔施 工 复杂 。
另外 ，矮塔斜拉桥在外观方面也极具美观效果 ，克服 了连续 梁主梁 高度过大带来的视觉压迫感以及桥梁上 、下部结构不协调 的弊端 。当然 在经济上 ，矮塔斜拉桥 相对普 通斜 拉桥更 具有 优势 ，具 有可 观的 经济 效 益 。
Ｂｕ ｓ●
பைடு நூலகம்
矮塔斜拉桥索力优化计算方法
矮塔斜拉桥索力优化计算方法摘要：在斜拉桥索力优化方法的基础上，结合矮塔斜拉桥结构受力的特点，将最优化理论应用到矮塔斜拉桥索力计算中，建立了矮塔斜拉桥索力优化模型，并在四川泸州茜草长江大桥设计中进行索力优化分析，得出了一些具有一定参考价值的结论。
关键词：矮塔斜拉桥；影响矩阵；索力优化矮塔斜拉桥是近些年来在斜拉桥基础上发展起来的一种新型桥梁结构形式，就结构特性而言，矮塔斜拉桥是介于连续梁桥与斜拉桥之间的一种新桥型。
矮塔斜拉桥的总体特点是：塔矮、梁刚、索集中[1][2]；主要通过主梁受弯承受大部分竖向荷载，斜拉索竖向分力承担剩余的竖向荷载，同时其水平分力对主梁起加劲作用，达到改善主梁性能的目的。
斜拉索索力对矮塔斜拉桥的结构性能至关重要，因此进行斜拉索索力优化是必要的。
矮塔斜拉桥斜拉索初张力优化就是要找出一组初张力,使结构在确定性荷载作用下某种反应受力性能的目标函数达到最小。
1 优化模型的建立1.1索力调整的影响矩阵取斜拉索的初张拉力为变量，以各斜拉索的单位初张力分别作用于无应力状态的全桥模型，得到对主梁各单元内力的影响值而组成影响矩阵[3]。
设：斜拉索初始张拉力列阵为；斜拉索索力列阵为；结构各单元杆端弯矩列阵为，、分别为第i号单元左、右端弯矩；，、分别为第i号单元左、右端轴力；则：（1）式中：、、为恒载作用下索力列阵和结构各单元杆端的弯矩、轴力列阵。
其中：，、分别为第i号单元左、右端恒载弯矩；，、分别为第i号单元左、右端恒载轴力；、、索力影响矩阵和各单元杆端弯矩轴力影响矩阵。
1.2优化目标有约束的最小能量法的优化目标可选结构的弯曲和拉压应变能，该函数为：（2）假定各梁塔单元均为等截面，单元的弹性模量不变，则上式简化为：（3）式中：、为单元左、右端弯矩；、为单元左、右端轴力；、、、、分别为单元的弹性模量、截面惯性矩、截面积、单元的长度梁塔单元总数。
将（3）式用矩阵形式表示为：（4）；；式中：b、c分别为单元柔度对单元弯矩、单元轴力的加权系数组成的系数矩阵：, ; ,,1.3无约束索力优化的线性方程解要使索力调整后结构应变能最小，令（5）式中：n为调整索数。
矮塔斜拉桥优缺点探析
［ 关键词 ］ 矮塔 斜拉桥 ；结构特征 ； 桥 型结构 ［ 中图分类 号 ］ Ｕ４ ４ ８ ． ２ ７ ［ 文献标 志码 ］Ｂ
． ［ 文章编号 ］１ ０ ０ １ — ５ ２ ３ Ｘ（ ２ ０ １ ６ ）１ ２ — ０ １ ２ ３ — ０ ２
［ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］ Ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｗ ｔ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ ・ ｓ ｔ ａ ｙ ｅ ｄ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ｉ ｓ ａ ｎ ｅ ｗ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｐ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ
ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ — ｓ ｔ ａ ｙ ｅ ｄ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ． Ａｔ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ，ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｉ ｔ ｓ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｓ ｅ ｅ ｎ， ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｔ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ — ｓ ｔ ａ ｙ ｅ ｄ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｃ ｏ ＭＰ ａ ｒ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗｏ ｂ ｏ ｔ ｈ ｍｏ ｒ ｅ ｏ ｂ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｔ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ａ ｂ ｌ ｅ － ｓ ｔ ａ ｙ ｅ ｄ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ａ ｒ ｅ ｅ ｘ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ － ｔ ｐｅቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｙ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍａ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．
矮塔斜拉桥拉索和温度对桥面高程的影响
矮塔斜拉桥拉索和温度对桥面高程的影响摘要矮塔斜拉桥在施工过程中，随着桥面施工块段越多，也就是桥梁施工块段离主墩越远，拉索的时候索力和温度对桥面高程的影响也就越大。
索力会随着桥梁的静置和温度的降低使桥面产生高程向上升高，温度升高的时候桥面高程会下降，同一天温度最高和最低温度的温差在10℃左右时，最低温度的高程比最高温度的高程高三公分左右。
张拉桥面的索力以后桥面的各种材料的堆载如果过多会造成桥面高程的降低和索力的增大。
关键词：矮塔斜拉桥；高程；索力；温度。
目录1、前言 (7)2、矮塔斜拉桥的优缺点 (10)3、拉索对桥梁的影响 (13)4、温度对索力和桥梁的影响 (15)5 结果分析与结论 (17)致谢 (17)1、前言随着科技的进步、工业的发展以及人口的快速增长，人们对出行交通的要求也随之增加，尤其在过去的一个世纪内，出行交通的增长量数据惊人，随着人类科技水平的提高各国的基建水平也随之有了质的飞跃，人们的道路在满足出行的基本要求的同时，也会更加注重安全、美观和绿化等附属工程。
其中桥梁的施工安全一直都是道路施工中最重视施工安全的一个重要项目，在近年来桥梁施工除了对安全的要求以外，对桥梁外观的要求也更加多样化，在市政、铁路、水利和公路施工中桥梁的修建样式越来越多，各种异形桥梁的出现不仅增添了城市和各种道路的风景甚至有很多著名的桥梁成为城市的地标性建筑物，同时也代表着桥梁施工的技术正在飞速的进步。
目前在各种城市的在建桥梁中矮塔斜拉桥占着很大的比重，大部分城市都会在有小跨径的桥梁设计上选择矮塔斜拉桥。
2、矮塔斜拉桥的优缺点斜拉桥的优点是：梁体尺寸较小，桥梁的跨越能力较大；受桥下净空和桥面标高的限制少；抗风稳定性比悬索桥好；不需悬索桥那样的集中锚碇构造；便于悬臂施工等。
不足之处是，它是多次超静定结构，设计计算复杂；索与梁或塔的连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且施工控制等技术要求严格。
美学景观特征：矮塔斜拉桥主梁高度是连续梁的1/2左右，具有纤细、柔美的美学效果，克服了连续梁桥主梁高度过大带来的压迫感和桥梁上、下部结构不协调的弊端。
浅谈桥梁工程中无背索斜拉桥索力优化
浅谈桥梁工程中无背索斜拉桥索力优化摘要：本文作者结合自己多年的实际工作经验，结合某桥主桥工程实例，介绍了无背索斜拉桥主塔混凝土浇筑及斜拉索张拉方案的一种优化方法，并就相关问题提出了自己的看法和意见，仅供参考。
关键词：桥梁；斜拉桥；索力；优化Abstract: in this paper the author, based on his years of practical experience, the combined with a main bridge engineering examples, this paper describes the main tower is cable stayed back concrete pouring and stay-cables zhang pulled a scheme optimization method, and the related problems with it views and opinions, is only for reference.Keywords: bridge; Cable-stayed bridge; Cable force; optimization斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。
常规的斜拉桥在桥塔两侧均有斜拉索，恒载作用下塔两侧斜拉索水平力可保持平衡，主塔仅在活载及附加荷载作用下承受一定的水平力及矩弯，而与常规斜拉桥不同，无背索斜拉桥仅有单侧索，桥塔的受力表现为在斜拉索索力及自身重力的作用下的悬索梁。
无背索斜拉桥是对常规斜拉桥造型的突破，无背索后倾的塔身形状表现出对相对纤细的桥面强大稳固支撑的力量感，给人醒目深刻的感受。
为了确保主塔处于良好的受力状态，无背索斜拉桥的塔身一般都设计成倾斜的，依靠塔身的自身重力矩来平衡斜拉索的倾覆力矩，因此组成了梁塔结构的平衡体系。
桥梁工程中矮塔斜拉桥的施工技术
桥梁工程中矮塔斜拉桥的施工技术摘要：联系某大桥主桥矮塔斜拉桥项目的具体情况，并且结合我国矮塔斜拉桥的具体案例，分析矮塔斜拉桥的受力特性与建设过程中的重要工艺，希望能够为类似工程的建设提供参考。
关键词：矮塔斜拉桥；斜拉索；防腐；施工控制；关键技术1矮塔斜拉桥特点因为矮塔斜拉桥架构自身的特性，主梁作业方式相较于连续梁并没有很大差异。
相较于传统斜拉桥而言，矮塔斜拉桥的优势包括：拉索塔塔高相对较小，作业简便；中途斗拉索应力并不会产生很大的变化，能够使得拉索高强钢筋建材的性能充分体现出来；梁体具备相对较大的刚度，作业过程与合拢之后，并不用调节索力[1]。
2工程概况某大桥主桥架构是三塔四跨矮塔斜拉桥，跨径是72m+120m+120m+72m，左右桥塔位置、中间桥塔位置分别是梁塔固结、梁塔墩固结，将支座安设在桥墩位置。
关键性的特性就是运用了满堂支架现浇的方式，斜拉索选择OVM 200环氧涂层的高强无粘结平行钢绞线。
因为矮塔斜拉桥的优势显著，可以预见，今后会愈来愈普及，并且跨度同样会不断增大。
3矮塔斜拉桥施工关键技术3.1斜拉索病害原因矮塔斜拉桥拉索通常会选择平行钢绞线，并且架构和以往的斜拉桥拉索、悬索桥、拱桥吊杆并没有很大的差异。
就全世界的桥梁架构来说，中索结构在防治矮塔斜拉桥拉索病害这个问题上有很大的优势。
因为设计、作业技术、施工方式等方面的问题，全世界外斜拉桥拉索在实际在投入运用的寿命缩短，比如M araCaibo桥在运用16年时间之后，进行换索施工，成本投入5000万美元，施工总时长达到2年；而Kohlbrand Estuary桥投入运用3年时间之后就进行换索施工，成本投入6000万美元；我国某桥拉索投入运用9年时间之后，因为拉索PE出现严重的护套老化、钢丝锈蚀、断裂的问题，因此所有的拉索都要换新。
导致斜拉桥拉索病害出现的原因包括:（1）在拉索挂设施工时，并未妥善保障拉索PE护套的稳定性与安全性，这就使得拉索护套在实际挂设拉索过程中出现刮伤、刻痕等问题，进而使得拉索PE护套使用寿命缩短。
高低塔空间索面斜塔斜拉桥设计优化及其结构计算分析的开题报告
高低塔空间索面斜塔斜拉桥设计优化及其结构计算分析的开题报告题目：高低塔空间索面斜塔斜拉桥设计优化及其结构计算分析研究背景和意义：随着城市化的进程，公路、铁路等交通工程越来越多地涉及到大型桥梁的设计和施工。
而索面斜塔斜拉桥是其中的一类，以其雅致的外形、良好的静力性能以及对环境友好的设计理念，越来越受到人们的关注和喜爱。
然而，目前国内的索面斜塔斜拉桥设计和施工还存在一定的问题，如跨度太小、桥面不够宽等缺陷，也缺乏深入的研究和理论支持。
因此，本研究旨在通过对高低塔空间索面斜塔斜拉桥的设计优化和结构计算分析，提高其设计和施工的水平，为交通工程的发展做出贡献。
研究内容：1. 高低塔空间索面斜塔斜拉桥设计原理和几何形态分析2. 针对目前存在的问题和需求，提出设计优化方案，并优化设计参数和材料选用3. 进行力学和结构分析，对设计方案进行评估和验证4. 研究高低塔空间索面斜塔斜拉桥的施工方法和工艺技术研究方法：1. 理论分析法：对高低塔空间索面斜塔斜拉桥的设计原理和优化方案进行分析2. 数值模拟法：采用ANSYS等有限元软件，进行力学和结构分析计算3. 实验方法：在实验室进行结构试验，对设计方案进行验证和评估研究预期成果：1. 针对高低塔空间索面斜塔斜拉桥的设计问题，提出一种合理的优化方案2. 模型分析和试验结果验证设计方案的正确性和可行性3. 探讨高低塔空间索面斜塔斜拉桥的施工方法和工艺技术，并在实践中得到应用和推广4. 为国内索面斜塔斜拉桥的设计和施工提供理论支持和技术指导在本研究的实施过程中，将充分结合先进的设计理念和成果，通过多种方法手段，对高低塔空间索面斜塔斜拉桥的设计和结构计算分析进行深入研究，以期为该领域的研究和发展做出一定的贡献。
矮塔斜拉桥概述
矮塔斜拉桥概述1.1矮塔斜拉桥的定义和特点矮塔斜拉桥为近20年来出现的一种新桥型，瑞士、日本、韩国等一些国家这几年修建了多座这种桥梁。
由于它优越的结构性能，良好的经济指标，越来越显示出巨大的发展潜力。
我国在这种桥型上起步稍晚，2001年建成的漳州战备大桥，是国内第一座真正意义上的矮塔斜拉桥。
对于这种桥型的称谓尚未统一。
日本的屋代南桥与屋代北桥为两座轻载铁路桥，初看起来象斜拉桥，因而日本的桥梁界对其笼统地称为斜拉桥。
小田原港桥是一座公路桥，日本桥梁界没有把它称为斜拉桥，而是沿用了法国工程师1988年提出的名称—Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge，即超配量体外索PC桥，简称EPC桥。
实际上屋代南、北桥与小田原港桥其结构体系非常相似，同样可以称为EPC桥。
在美国，这种桥有称为“Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge”的，也有称为“Extra-dosed Cable-stayed Bridge”的。
国内的称谓也一直存在争论，1995年我国著名桥梁专家严国敏先生首次把它定义为“部分斜拉桥”。
其含义是：在结构性能上，斜拉索仅仅分担部分荷载，还有相当部分的荷载由梁的受弯、受剪来承受。
“部分斜拉”即源于斜拉索的斜拉程度。
后来国内一些文章根据这种桥型塔高较矮的特点，又把这种桥型定义为矮塔斜拉桥。
矮塔斜拉桥的受力是以梁为主，索为辅，所以梁体高度介于梁式桥与斜拉桥之间，大约是同跨径梁式桥的1/2倍或斜拉桥的2倍。
截面一般采用变截面形式，特殊情况采用等截面。
矮塔斜拉桥的桥塔一般采用实心截面。
塔高为主跨的1/8~1/12，由于桥塔矮，刚度大，一般不考虑失稳问题。
梁上无索区较之一般斜拉桥要长，而且除了主孔中部和边孔端部的无索区段之外，还有较明显的塔旁无索区段。
边孔与主孔的跨度比值较之斜拉桥要大。
一般斜拉桥边孔与主孔的跨度比值一般小于0.5，多数在0.4左右，而矮塔斜拉桥与一般连续梁(刚构)桥相似，为避免端支点出现负反力，边孔与主孔的跨度之比一般会大于0.5，较合理的比值在0.6左右。
矮塔斜拉桥结构参数分析
矮塔斜拉桥结构参数分析欧阳永金(厦门市市政建设开发总公司 厦门 361012)摘 要 探讨了矮塔斜拉桥塔根无索区长度及边支座无索区长度对活载作用下主梁变形、内力以及斜拉索的索力等的影响,得出了合理无索区长度的取值范围;提出了斜拉索荷载效应影响率的计算公式,定量分析了矮塔斜拉桥斜拉索作用的实质,对进一步认识矮塔斜拉桥的结构性能提供了新的判断指标。
关键词 矮塔斜拉桥 无索区长度 结构参数 活载效应ANALYSIS OF STRUCTURAL PARAMETERS OF CAB L E 2STAYE D BRID GEWITH LOW T OWERSOuyang Y ongjin(Xiamen Municipal Administrative Constructive Developing Company Xiamen 361012)ABSTRACT was investigated that the influence on the deformation ,inner force of the main girder and cable force etc under moving load by adjusting length of the no cable section near the tower and the length of no cable area near the side bearing.The suitable length of the no cable areas was obtained.The formula of the influence de gree of cable load effect was brought forward ,the properties of cable 2stayed bridge with low towers are quantitatively described.Valuable conclusions are drawn which are hel p for further understanding the structural properties and structural design of cable 2stayed bridge with low towers.KE Y WOR DS low tower cable 2stayed bridge length of no cable area structural parameter effect of live load作 者:欧阳永金 1962年3月出生 男 硕士 教授级高级工程师Email :ouyangyj8662@ 收稿日期:2006-03-12 矮塔斜拉桥又称为部分斜拉桥,其特点是:塔矮、梁刚、索集中,为高次超静定结构。
灵江大桥矮塔斜拉桥索塔优化分析
２ｏ ｏ
１ ｏ０
１ 工 程 概 况
灵 江 大 桥 位 于浙 江 省 椒 江 河 口 区 进 口段 的下 游 ， 接 西 岑 和 连
Ｏ Ｒ — ｌＯ Ｏ
一
： ‰ 。
踟
Ｖ ２ ０
新亭头 ， 是台缙高速公路东延段特大跨江大桥 。主桥 为四塔单索面 五跨预应力混凝土矮塔斜拉桥 ， 跨径布置为 （２ ×１２ ２ ｍ， ９ ＋３ ５ ＋９ ） 采 用塔梁墩固结与塔梁 固结相结合的结构形式 ， 梁体为单箱 三室大
０ 引 言
量， 近似使非线性 问题线性化 ＿ 。 ２
矮塔斜拉桥是 由法 国 Ｍａｈ ａ 教授 于 １９ ｔｉ ｔ ｖ ９ ８年提出 的一种新 ３ 索塔 优化 分析 矮塔斜拉桥 由于塔矮 、 梁刚 ， 主梁 是结构的主要受力构件 ， 荷 的结构体系ｌ ， １ 称为 Ｅ ｔ ｄｓｄＰ ｒ ｇ ， Ｊ ｘｒ ｏｅ ｃ ｂｉ ｅ直译 为“ 剂量预应力 ａ ｄ 超 通常不控制设计 ； 而主梁挠度、 混凝土桥梁” 该桥型是从 反拱 梁、 拉桥 、 ， 板 体外 预应力桥 发展而 载作用下 主塔 的内力及 变形 较小 ， 弯矩和斜拉索索力 通常控 制设计 。为此 ， 里仅选 取主梁挠 度、 这 来 的。 Ｅ本 工 程 界 也 采 用 这个 称 呼 ， 中 国 有称 为 “ 分 斜 拉 桥 ” ｔ 在 部 弯矩以及索力应力幅作为优化 目标 ， 将主梁、 索梁交接点处 的 ， 有 称 为 “ 塔 斜 拉 桥 ” ， 中 国 台湾 则 称 为 “ 背 桥 ” “ 轴力 、 也 矮 的 在 脊 或 拱 在不 改变主梁 的刚度 ， 斜拉 索在 主梁上 的间距 的 背桥” 。矮塔斜拉桥 由于其 刚劲 的主 梁 ， 广泛应 用于 Ｅ本高速 设 以刚性支承 ， 被 ｔ 计算 出各支点反力和不 同塔高下的斜拉索 张拉力 。 公路 ， 同时 由于其桥塔较矮 ， 可应用于净 空受 限制 的桥梁 （ 如芜湖 情况下 ， 长江大桥等 ） 目前 国 内已成 功修建 了多座矮 塔斜拉 桥 ， 。 并逐步 根据斜拉 索优化索力计 算得 到了各种 塔高作 用下 和原 始设 本文给出原始 发展为一种重要的桥梁形式 。本文 以灵 江大桥为例 ， 以矮塔斜拉 计 的主梁 内力差以及斜 拉索应 力变幅 。限于篇幅 ， 设计 的内力图和各种塔 高下 与原始设计 的 内力差值 图 （ 图 ２ 见 ～ 桥的主梁和斜拉索为研究对象 ， 探讨了采用 刚性 支承连续梁法进 行矮塔斜拉桥索塔优化的过程 和方法 。
塔梁固结体系矮塔斜拉桥墩身结构优化研究
截面强度、稳定性、裂缝宽度等均可满足规范要求，但
2019 年第 16 期
· · Engineering Design | 工程设计 | 177
在空心顶部拉应力较大，需配置大量钢筋。方案二墩身 受力如图 3 所示。
从表 1 可以看出，方案 4 设置两个空心的矩形墩受 力明确，造价适中，施工难度较小，是比较合理的墩身 方案。
（a）竖向应力计算示意图
（b）横向应力计算示意图
图 2 墩身方案一受力示意图
考虑目前我国型号为 100MN 和 150MN 的支座造价 昂贵，其中 1 个型号为 150MN 的支座价格大约为型号 80MN 的支座的 3 倍，并且考虑主梁和墩身局部受力， 下步将支座优化为横桥向 4 个布置。并且在此方案的计 算中发现主跨在 MIDAS FEA 中建立模型侧桩基受力要 明显大于边跨侧，应采取承台桩基向主跨侧偏移 0.5m 以减小弯矩。
方案四墩身为“m”型实体墩，下部为 3 个矩形柱 与承台相接，主墩采用双支点，纵桥向支点间距 10m， 每个支点横向布置 4 个球钢支座，边跨侧支座型号为 65MN，中跨侧为 80MN。
方案四墩身也为矩形空心墩，尺寸设置基本与方案 二相同，但设置为 2 个空心，主墩采用双支点，纵桥向 支点间距 10m，每个支点横向布置 4 个球钢支座，边跨 侧支座型号为 65MN，中跨侧为 80MN。
关键词：墩梁固结体系；三跨预应力；混凝土；斜拉桥；比选；矩形空心墩
中图分类号：U448.27
文献标志码：A
文章编号：2096-2789（2019）16-0176-02
目前主跨跨径 250 ～ 300m 的三跨预应力混凝土部 分斜拉桥在平原微丘区的桥梁建设中很具有竞争力 [1]。 三跨预应力混凝土部分斜拉桥塔型简约、索面清爽、桥 面视野开阔、空间透视性好、与周边环境协调；同时结 构受力合理，抗震性能和耐久性好；施工技术成熟，施 工周期短；工程造价和运营成本低，是安全、实用、经济、 美观、环保的桥梁结构形式 。 [2-4]
矮塔斜拉桥拉索初张力优化
( 7)
若不考虑实际结构 , 仅从数学的角度 , 式 (7) 的 解就是使结构在确定性荷载作用下综合受力性能最 佳所需要的那组拉索初张力 . 确定拉索的初张力问 题转化为求线性方程组式 (7) 的解的问题 . 在实际 设计中 , 基于对结构构造等方面的考虑 , 通常对拉索 初张力提出某些具体限定条件 , 这就需要求解有约 束条件的拉索初张力 .
以上数学模型为二次线性规划问题 , 笔者采用 梯度投影法求解 .
[ Ci ] = cii = cjj = Li
2 算例
12 EiA i
6 EiA i
, cji = cij =
1 . 3 无约束条件的拉索初张力
要使索力调整后结构应变能最小 , 令 5U = 0 ( i = 1 , 2 …, n ) 5 Xi 式中 : n 为拉索根数 . 将式 ( 5) 代入式 ( 6) 并写成矩阵形式 :
6
2 . 2 计算结果
用基于本文优化模型编制的 CBOP 程序对银湖 大桥进行斜拉索初张力优化 . a ,b ,c 三种模式下优化 所得的斜拉索初张力及原设计 ( d 模式) 的斜拉索初 张力见表 1 . 成桥状态恒载 ( 包括结构自重 、 二期恒 载、 预应力效应 、 斜拉索初张力 ) 作用下 , 总索力及 主梁的弯矩 、 偏心距 、 挠度等如表 2 和图 2 ～ 4 所示 .
矮塔斜拉桥拉索初张力优化
Ξ
刘凤奎1 , 蔺鹏臻1 , 陈 权1 , 甘燕燕2 , 楼松庆3
(1. 兰州交通大学 土木工程学院 ,甘肃 兰州 730070 ;2. 厦门市政建设开发总公司 ,福建 厦门 361012 ; 3. 中国石化集团第五建设公司 , 甘肃 兰州 730050)
kN
初张力
商合杭高铁矮塔斜拉桥主梁有索区施工工序优化
商合杭高铁矮塔斜拉桥主梁有索区施工工序优化张光亮1，孙立新2，张建国2（1.中交第三航务工程局有限公司，上海200000；2.京福铁路客运专线安徽有限责任公司，安徽合肥230001）摘要：以商合杭高铁矮塔斜拉桥工程为背景，为加快桥梁施工进度，在保证结构安全及受力合理的前提下，对斜拉桥主梁有索区的斜拉索张拉和挂篮走行的施工顺序进行调整，将主梁挂篮模板施工与斜拉索挂索张拉同步进行。
采用Midas/Civil通用软件，计算分析了2种工序的应力和变形，并进行施工工期分析比较。
结果表明，优化后既保证了施工安全，又节省了主梁施工工期。
关键词：商合杭高铁；矮塔斜拉桥；斜拉索；施工工序；工期；有限元分析；优化中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）06-0077-05DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.06.0770引言矮塔斜拉桥是介于连续梁桥和斜拉桥之间的过渡桥型，由于优越的结构性能和良好的经济指标，在高速铁路200~300m的跨径范围内有明显优势［1-2］。
矮塔斜拉桥的斜拉索可看作体外预应力筋［3-4］，主梁有索区梁段的施工步骤较多［5］，包括挂篮行走、外锚块及横梁制作、索导管预埋、梁段的钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力钢束张拉、斜拉索挂索与张拉。
施工工序不同，对桥梁的变形、受力和工期的影响也不同。
在保证施工安全的前提下，选择合适的施工顺序，对桥梁质量和施工进度非常重要［6］。
目前国内外对于斜拉桥有索区梁段的施工顺序研究较少［1-7］。
结合国内已建成的最大跨度半漂浮体系高铁矮塔斜拉桥—商合杭高铁跨颍河矮塔斜拉桥［7］，对比分析2种有索区梁段施工顺序对主梁应力、变形及工期的影响。
1工程概况商合杭高铁颍上特大桥跨颍河主桥，设计为双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥（见图1）。
采用塔梁分离的半漂浮结构体系，塔和梁设有纵向活动支座和多向活动支座，边支点采用双向活动拉压支座，并安装大型粘滞阻尼器和横向限位装置。
矮塔斜拉桥
浅谈矮塔斜拉桥和多塔斜拉桥矮塔斜拉桥是介于连续梁与斜拉桥之间的一种斜拉组合体系桥，具有塔矮、梁刚、索集中的特点。
矮塔斜拉桥主梁刚度较大，是主要的承重构件，斜拉索对梁起加劲、调整受力的作用，斜拉索的恒载索力占总索力(恒载索力十活载索力)的比重较斜拉桥大，斜拉索的应力变幅较小，疲劳问题不突出，因而斜拉索的容许应力可取0.6pk f ，从而降低工程造价。
矮塔斜拉桥与连续梁相比具有结构新颖跨越能力大、施工简单、经济等优点;与斜拉桥相比具有施工方便、节省材料、主梁刚度大等优点。
使得矮塔斜拉桥具有广阔的发展空间。
矮塔斜拉桥结构特点:1、塔高较矮。
拉索倾角较小，拉索为主梁提供较大的轴向力，并且拉索尽可能密集地从塔顶鞍座上通过，锚固于主梁。
一般塔高可取主跨的1/8-1/12;2、以梁为主，索为辅，梁体高度约是同跨径梁式桥的1/2或斜拉桥的2倍，梁高与跨度之比较大，一般为1/40-1/20，并且主梁自身承受大部分荷载作用约70%斜拉索只承受30%起到帮扶作用;3、主梁无索区段较一般斜拉桥要长，有较明显的塔旁无索区段，不设置端锚索;4、边孔与主孔的跨度比值在0.5-0.6左右，类似连续梁;5、为了充分利用矮塔的高度，拉索多成扇形布置且布置较集中，通常布置 在边跨、中跨跨中1/3附近。
在己建成的矮塔斜拉桥中，索鞍鞍座普遍采用双套管结构，拉索应力变幅一般只有斜拉桥的1/3左右，施工过程及合拢后，基本不需要进行拉索索力调整;6、适用跨径宜选择在100m-200m 之间，如果采用组合梁或复合梁，则跨径可达300m.7、尤其适用于多塔多跨和塔高受限制的情形，从刚度和疲劳考虑，它更适用于铁路桥或双层桥面，但采用多跨时存在较大的挠度问题。
矮塔斜拉桥的受力特点:索塔将斜拉索索力按一定比例分配给主梁的水平和垂直方向，当主梁刚度较大时，就可以降低塔高，以节约材料，并给主梁提供较大的水平分力，以解决主梁体内预应力的不足。
所以矮塔斜拉桥索塔的作用主要是通过分配斜拉索索力，从而实现对结构性能的改善。