中塔纵向刚度对三塔缆索承重桥静力特性影响
某地锚式悬索桥缆索刚度对静力性能的影响分析
某地锚式悬索桥缆索刚度对静力性能的影响分析作者：涂福韵张小凤来源：《西部交通科技》2022年第04期【摘要：】文章以某地锚式悬索桥为例，建立该桥空间有限元模型，通过调整主缆和吊杆抗拉刚度倍率，分析悬索桥缆索刚度变化后跨中位移及弯矩、主缆轴力及应力和吊杆轴力及应力的变化规律。
结果表明：主缆抗拉强度对悬索桥静力性能影响较大，随着主缆抗拉强度的增加，主缆跨中竖向位移呈不断减小的趋势，加劲梁跨中弯矩不断降低，主缆各处轴力不断增大，吊杆各处轴力也呈不断增大的趋势;吊杆抗拉刚度对悬索桥静力性能的影响较小，可忽略不计。
【关键词：】地锚式悬索桥;主缆刚度;静力性能;有限元U448.25A5417830 引言悬索桥具有美观、经济和跨度大的优点，在大跨径桥梁中具有较大的竞争力。
悬索桥材料性能参数、结构构造参数及边界条件参数与桥梁安全息息相关，因此上述参数的研究与优化一直是国内外桥梁学者们研究的重点[1]。
魏唐清[2]通过建立自锚式悬索桥Midas Civi软件l三维模型，在不同倍率下对主塔、主梁、横隔板、主缆及吊杆刚度进行分析，以此研究了该桥的静力和动力性能变化规律。
包龙生等[3]依据挠度理论，采用Midas Civil建立了钢混组合桥塔的自锚式悬索桥空间模型，对主缆的矢跨比、抗拉刚度等刚度参数进行横向对比，研究了这些参数的变化趋势。
靳宗锐等[4]以河南桐柏自锚式悬索桥为工程背景，建立有限元模型，分析了各结构参数的变化对该桥静力特性的影响，研究结果表明，抗拉刚度、矢跨比、加劲梁竖向抗弯刚度等参数对其静力性能影响很大。
主缆和吊杆是悬索桥的重要受力构件，研究缆索抗拉刚度对悬索桥的静力性能影响规律对于该类桥梁的设计意义重大[5]。
本文以某地锚式悬索桥为实例，采用Midas Civil软件建立了该桥成桥阶段活载作用下静力分析有限元模型，通过主缆和吊杆抗拉刚度的变化，分析了跨中位移及弯矩、主缆轴力及应力和吊杆轴力及应力的变化规律。
三塔悬索桥结构竖向刚度及主缆抗滑需求
三塔悬索桥结构竖向刚度 及主缆抗滑需求
沈锐利１ 侯 康２ 王 路１
(１ 西南交通大学土木工程学院ꎬ 成都 ６１００３１) (２ 中交公路规划设计院有限公司ꎬ 北京 １０００８８)
摘要: 为研究不同跨径三塔悬索桥对于结构竖向刚度及主缆抗滑安全的综合需求特征ꎬ构建了 主跨 ５００ ~ １ ５００ ｍ 范围内的 ６ 座三塔悬索桥计算模型ꎬ通过改变中塔纵向刚度ꎬ对加劲梁竖向 挠度及主缆抗滑安全系数进行了计算分析ꎬ并探讨了将主缆抗滑安全系数限值进行折减的合理 性. 研究表明:跨径越大的三塔悬索桥越易满足结构竖向刚度及主缆抗滑安全的要求ꎬ有效缓解 了中塔效应问题ꎻ中塔纵向刚度对结构刚度、塔顶偏位及主缆抗滑安全系数均有较大影响ꎬ但该 影响随中塔纵向刚度的提高而趋于恒定ꎻ适当增大缆 鞍间摩擦系数后ꎬ三塔悬索桥桥跨布置及 中塔纵向刚度的合理设计区间大幅拓宽ꎻ杆系模型配合规范计算公式得出的主缆抗滑安全系数 要比多尺度模型结果小 ２１％ ~ ３０％ ꎬ因此建议可偏保守地对规范抗滑安全系数限值进行 １５％ 的 折减ꎬ即由 ２. ０ 降低至 １. ７. 关键词: 多塔悬索桥ꎻ中塔效应ꎻ结构竖向刚度ꎻ抗滑安全系数ꎻ中塔纵向刚度ꎻ名义摩擦系数 中图分类号: Ｕ４４８. ２５ 文献标志码: Ａ 文章编号: １００１ － ０５０５(２０１９)０３￣０４７４￣０７
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ａｎｔｉ￣ｓｌｉｐ ｓａｆｅｔｙ ｆｏｒ ｔｈｒｅｅ￣ ｐｙｌｏｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐａｎｓꎬ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｉｘ ｔｈｒｅｅ￣ｐｙｌｏｎ ｆｏｕｒ￣ｓｐａｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｒｏｍ ５００ ｔｏ １ ５００ ｍ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ. Ｂｙ ｔｈｅ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｔｉｆｆ￣ ｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｄ￣ｐｙｌｏｎꎬ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｉｒｄｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｔｉ￣ｓｌｉｐ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃａｂｌｅ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ. Ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｏｆ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｉ￣ｓｌｉｐ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｒ ｔｈｒｅｅ￣ｐｙｌｏｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅｓ ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅ￣ ｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ￣ｓｐａｎ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｔｉ￣ｓｌｉｐ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｍｏｒｅ ｅａｓｉｌｙꎬ ｒｅｌｉｅｖｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｄ￣ｐｙｌｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｍｉｄ￣ｐｙｌｏｎ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓꎬ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｄ￣ｐｙｌｏｎꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ａｎｔｉ￣ｓｌｉｐ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃａｂｌｅꎬ ａｎｄ ｔｈｅｓｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｔｅｎｄ ｔｏ ｂｅ ｓｔａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｍｉｄ￣ｐｙ￣ ｌｏｎ. Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃａｂｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｄｄｌｅꎬ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ￣ｐｙｌｏｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｄ￣ｐｙｌｏｎ ｉｓ ｓｌｉｐ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｂａｒ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌ ｃｏｏｐｅｒａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｔａｎｄａｒｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ ｂｙ ２１％ —３０％ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｍｕｌｔｉ￣ｓｃａｌｅ ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ. Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬ ｉｔ ｉｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ａ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ １５％ ｃａｎ ｂｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅｌｙ ｔｏ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｉ￣ｓｌｉｐ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａꎻ ｉ. ｅ. ꎬ ｆｒｏｍ ２. ０ ｔｏ １. ７. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｍｕｌｔｉ￣ｐｙｌｏｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅꎻ ｍｉｄ￣ｐｙｌｏｎ ｅｆｆｅｃｔꎻ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎻ ａｎｔｉ￣ｓｌｉｐ
三塔悬索桥静力特性分析的开题报告
三塔悬索桥静力特性分析的开题报告一、选题背景随着城市化进程的加速和经济发展的不断提升，桥梁建设已成为城市基础设施的重要组成部分。
悬索桥不仅具有较好的通行能力，还具有设计美观、结构稳定等优点，因此在实际工程中得到广泛应用。
而三塔悬索桥作为一种新型的悬索桥结构，是目前世界上应用比较广泛的悬索桥之一。
因此，对于三塔悬索桥进行静力学分析，探讨其力学特性及其受力性能具有重要意义。
二、研究目的1.探究三塔悬索桥结构的力学模型，并对模型进行分析；2.基于静力学原理，对三塔悬索桥各构件进行受力分析；3.研究三塔悬索桥的变形特性和刚度特性。
三、研究内容1.三塔悬索桥的结构分析：根据三塔悬索桥的实际结构情况，建立基本结构模型，推导出各构件受力公式，分析其受力情况。
2.三塔悬索桥的变形特性：根据材料力学基本原理，建立三塔悬索桥的受力方程，推导出其变形方程，进而探究其变形特性。
3.三塔悬索桥的刚度特性：通过对三塔悬索桥的自由度计算，得到其刚度系数，分析静载荷对其刚度的影响。
四、研究方法1.理论分析法：通过杆件受力和杆件变形的基本原理，建立三塔悬索桥的基本受力和抗力模型。
2.数值分析法：利用有限元软件对三塔悬索桥进行模拟分析，研究其受力性能和变形特性。
五、预期成果1.建立三塔悬索桥的力学模型，推导出各构件受力公式；2.研究三塔悬索桥的变形特性和刚度特性；3.探究静载荷对三塔悬索桥刚度系数的影响。
六、进度安排第一阶段：了解三塔悬索桥的结构及其力学特性第二阶段：建立三塔悬索桥的力学模型，推导出各构件受力公式；第三阶段：利用有限元软件对三塔悬索桥进行模拟分析，探究其受力性能和变形特性；第四阶段：总结研究结果，撰写毕业论文。
七、参考文献1. 张则泉, 悬索桥设计与建设. 人民交通出版社,2008.2. 熊元燏, 悬索桥的抗震性研究. 地震工程学报, 2011.3. 吴欣桂, 悬索桥的力学分析. 东南大学出版社, 2015.。
中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响
中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响陶天友;王浩;李爱群【期刊名称】《振动、测试与诊断》【年(卷),期】2016(000)001【摘要】为探讨中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响，以世界第一大跨度三塔连跨悬索桥———泰州大桥为研究对象，通过基于有限元的结构非线性时域分析，研究了中塔型式和中塔纵向刚度对大跨度三塔连跨悬索桥风致抖振响应的影响。
实测模态参数与计算模态参数的对比验证了所建立有限元模型的准确性。
研究结果表明：相比人型中塔，A型中塔可显著降低主梁扭转抖振位移并削弱竖向与横向位移响应；主梁侧向抖振位移几乎不受中塔纵向刚度的影响，增加中塔纵向刚度可以一定程度上抑制主梁竖向及扭转抖振位移响应；中塔纵向刚度变化对边塔平动抖振位移影响微弱，在一定范围内增加中塔纵向刚度可以显著降低中塔顺桥向平动和扭转抖振位移，同时在略微增加边塔扭转抖振位移的前提下可以一定程度上抑制中塔横桥向平动抖振位移。
【总页数】7页(P131-137)【作者】陶天友;王浩;李爱群【作者单位】东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京，210096;东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京，210096;东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京，210096【正文语种】中文【中图分类】U448.25;U441+.3;TH113【相关文献】1.三塔两跨悬索桥2个重要的技术指标和中塔疲劳验算加载模式2.基于实测与规范风谱的三塔悬索桥抖振性能对比3.中铁大桥局：世界最大跨度三塔四跨悬索桥奠基4.大跨度三塔四跨悬索桥主缆线形参数影响性分析5.中央扣对大跨度三塔悬索桥抖振性能的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
三塔悬索桥主缆与中塔鞍座抗滑简化计算方法
三塔悬索桥主缆与中塔鞍座抗滑简化计算方法王秀兰;徐岳;柴生波【摘要】为研究三塔悬索桥主缆与鞍座的抗滑特性，给出了三塔悬索桥主缆抗滑安全系数的简化计算方法。
考虑活载作用下塔、缆变形以及加载跨与非加载跨主缆内力的平衡关系，推导鞍座处主缆抗滑安全系数的解析计算公式；建立有限元模型对公式进行验证；研究垂跨比、塔缆刚度比、恒活载比、跨径等主要设计参数对主缆抗滑安全系数的影响。
研究表明：该公式可用于悬索桥初步设计阶段主缆抗滑安全系数的估算，能够为设计参数的合理取值提供理论依据。
主缆抗滑安全系数随着塔缆刚度比增大而减小，当塔缆刚度比小于3时，增大塔缆刚度比，主缆抗滑安全系数迅速减小，当塔缆刚度比大于3时，塔缆刚度比对主缆抗滑安全系数影响较小；垂跨比对主缆抗滑安全系数的影响取决于桥塔刚度；主缆抗滑安全系数随着恒活载比值及跨径增大而增大。
%To study anti⁃slip characteristics of main cable and saddle of three⁃tower suspension bridges, a simplified calculation method for calculating anti⁃slip factor was proposed. Analytical formulas for calculating anti⁃slip factor were deduced and finite element models were established to verify formulas. The effects of some important design parameters on the anti⁃slip factor were studied. Analysis shows that the analytical method has a high accuracy, which can be used in preliminary design of three⁃tower suspension bridges. With the ratio of tower and cable stiffness increasing, the anti⁃slip factor decreases; when the ratio of tower and cable stiffness is less than 3, changing the ratio of tower and cable stiffness has a great influence on the anti⁃slip factor. When the ratio of tower and cable stiffness is more than 3, the anti⁃slipfactor is not sensitive to the ratio of tower and cable stiffness. Effect ofsag⁃to⁃span ratio to the anti⁃slip factor depends on the tower stiffness. With the increment of span length and the ratio of dead load and live load, the anti⁃slip factor increases.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2016(048)009【总页数】6页(P70-75)【关键词】悬索桥;三塔;解析法;抗滑;主缆【作者】王秀兰;徐岳;柴生波【作者单位】长安大学公路学院，西安710061;长安大学公路学院，西安710061;西安科技大学建筑与土木工程学院，西安710054【正文语种】中文【中图分类】U448.25多塔悬索桥以其强大的跨越能力成为跨越宽阔水域的理想桥型，但目前为止，世界上已建成的多塔悬索桥屈指可数. 制约多塔悬索桥发展的主要因素是“中塔效应”. 多塔悬索桥的中塔需具有一定的抗推刚度来抵抗活载引起的主缆水平力增量，减小加劲梁的下挠，但若中塔刚度过大则会造成活载作用下塔顶两侧主缆内力相差较大，从而导致主缆滑动，因此多塔悬索桥在活载作用下的主缆抗滑安全系数是多塔悬索桥设计的关键指标之一[1]. 目前针对多塔悬索桥主缆抗滑特性的研究主要分为两类：一类是研究主缆与鞍座间的摩擦系数. 文献[2-3]针对主缆与鞍座间摩擦特性的试验模型设计、测试方法、测点布置以及主缆与鞍座间滑移时刻的判别依据等关键问题进行了研究，并研究了主缆与鞍座间摩擦力的组成机理；文献[4-5]测定了主缆与鞍座间的摩擦系数；文献[6]研究了碳纤维增强塑料主缆在鞍座处的摩擦学性能，对主缆与鞍座间的摩擦接触特征进行了理论分析和静力试验. 文献[7-8]研究了提高主缆抗滑安全系数的方法. 另一类是研究各主要构件以及设计荷载等参数对主缆抗滑特性的影响. 文献[9]研究了悬索桥主鞍座的几何位移特征及与总体布置的关系；文献[10]研究了多塔悬索桥主缆滑动失稳的临界跨径. 由上可见，针对多塔悬索桥主缆抗滑特性的研究已取得了一定成果，然而对于多塔悬索桥主缆抗滑的简化计算方法研究尚不多见. 由于多塔悬索桥的力学行为较为复杂，目前多塔悬索桥的设计及分析主要依赖于数值方法. 多塔悬索桥的设计参数较多，初步设计阶段采用数值模拟来优化设计参数需要进行大量计算，降低了工作效率，通过解析方法对结构进行简化计算，既可以使设计者更好地了解其力学特性又可以提高工作效率. 因此，研究多塔悬索桥的简化计算方法十分必要[11-12]. 本文在已有研究成果基础上，提出三塔悬索桥主缆抗滑安全系数解析计算方法，推导主缆抗滑安全系数解析公式；建立有限元模型验证本文解析公式的有效性；分析主要设计参数对多跨悬索桥主缆抗滑稳定性的影响.采用如下假定进行分析：1)恒载沿跨长为均布荷载，主缆线形为抛物线[13-15]；2)由于边跨主缆对边塔的纵向约束作用较大，边塔塔顶位移较小，假定边塔塔顶位移为0；3)采用全漂浮体系，塔梁之间未设置纵向约束；4)主缆等效弹簧刚度与垂跨比、恒载有关[16]，由于活载引起的主缆线形改变较小，假定主缆纵向约束刚度为定值.1.1 主缆抗滑安全系数鞍槽内主缆抗滑安全系数计算图式,如图1所示，相应的计算公式为[7]式中: μ为主缆与槽底或隔板间的摩擦系数，一般取μ=0.15或经试验测定；αs为主缆与鞍槽的包角,αs=θcl+θct，其中θcl、θct分别为塔顶处两侧主缆与水平线的夹角；Fct为塔顶处加载跨主缆拉力，Hct为塔顶处加载跨主缆水平力，Fct=Hct/cos θct；Fcl为塔顶处非加载跨主缆拉力，Fcl=Hcl/cos θcl，其中Hcl为塔顶处非加载跨主缆水平力. 由此可见，主缆抗滑安全系数K可以通过求解Hcl、Hct以及θcl、θct得到. 下标cl、ct分别表示非加载跨、加载跨.三塔悬索桥主缆抗滑最不利加载工况为单跨满布、跨中加力[17](见图2). 基于假定2)，边塔塔顶视为固定端. 单跨满布均布力p、跨中施加集中力Q后，中塔塔顶产生纵向位移δL，加载跨与非加载跨的主缆垂度改变分别为δfct、δfcl.恒载作用下，各跨主缆水平力H0为式中:L为跨径，f为主缆垂度，w为恒载集度.均布力p和集中力Q作用后，非加载跨主缆线形发生改变，主缆水平力Hcl为非加载跨主缆水平力增量δHcl为将式(2)、(3)代入式(4)，得中塔受到的不平衡水平力Ht为式中Kt为桥塔纵向抗推刚度.根据纵向受力平衡，加载跨水平力增量δHct等于非加载跨水平力增量与桥塔所受不平衡水平力之和，即将式(5)、(6)代入式(7)，得均布力p和集中力Q作用后加载跨主缆水平力Hct为将式(2)、(8)代入式(9)，得到加载跨主缆水平力Hct为中塔塔顶两侧主缆拉力的竖向分力Vcl、Vct分别为因为将式(3)、(11)代入式(13)，式(10)、(12)代入式(14)，即可求得θcl、θct表达式.由Fcl=Hcl/cos θcl，Fct=Hct/cos θct，得将式(3)、(10)代入式(15)，得将αs=θcl+θct以及式(16)代入式(1)，得到主缆抗滑安全系数K表达式，即由式(17)可以看出，δL、δfcl为未知量，求解主缆抗滑安全系数需求出δL、δfcl. 下面求解活载作用下的塔顶位移δL以及非加载跨主缆垂度改变δfcl.1.1.1 均布力作用下塔、缆变形令均布力p引起的中塔塔顶位移为δLp，加载跨主缆与非加载跨主缆垂度改变分别为δfct,p、δfcl,p，下标p表示均布力p引起的主缆缆力或位移，下标Q表示集中力Q引起的主缆缆力或位移. 由此得到均布力p引起的加载跨主缆水平力增量δHct,p为根据加载跨与非加载跨主缆水平力平衡，δHct,p又可以表示为式中：Kc为主缆等效弹簧刚度[16]；n为主缆垂跨比；Kt为桥塔纵向抗推刚度. 由式(18)、(19)，得式(20)中加载跨主缆垂度改变δfct,p由两部分构成：一部分是由塔顶位移δLp引起的主缆垂度改变δft,p；另一部分是由均布力p导致主缆伸长引起的垂度改变δfe,p，故δfct,p可表示为根据塔顶位移与主缆垂度改变的关系[18]，得基于假定1)，选取如图2所示坐标系，主缆线形可表示为均布力p作用后，加载跨主缆水平力增加引起的主缆弹性伸长δSct,p为式中Ec、Ac分别为主缆弹性模量及主缆截面积.将式(19)代入式(24)，得主缆弹性伸长引起的主缆垂度改变δfe,p为[18]将式(25)代入式(26)，得将式(22)、(27)代入式(21)，得将式(28)代入式(20)，得，，C=pL2.式(29)是关于δLp的一元二次方程，求解式(29)并舍去负值得δLp表达式为非加载跨主缆垂度改变δfcl,p主要是由塔顶位移引起，根据塔顶位移与主缆垂度改变关系[18]，得δfcl,p=.1.1.2 集中力作用下塔、缆变形令集中力Q引起的中塔塔顶位移为δLQ，加载跨与非加载跨的主缆垂度改变分别为δfct,Q、δfcl,Q. 若不考虑集中力Q引起的塔顶位移，加载跨主缆水平力增量δHQ为[15].实际上，塔顶位移δLQ使加载跨主缆水平力增量减小. 考虑塔顶位移后，δHQ可近似表示为根据加载跨与非加载跨主缆水平力平衡，δHQ又可以表示为由式(33)、(34)可得塔顶位移δLQ表达式，即非加载跨主缆垂度改变δfcl,Q主要由塔顶位移引起，根据塔顶位移与主缆垂度改变关系，得1.1.3 均布力与集中力作用下塔、缆变形均布力与集中力引起的塔顶位移为式中δLp与δLQ分别由式(32)、(37)求得.均布力与集中力引起的非加载跨主缆垂度改变为式中δfcl,p、δfcl,Q分别由式(31)、(36)求得.将式(37)、(38)代入式(19)即可求得主缆抗滑安全系数K, 计算流程如图3所示.1.2 实例应用及分析为了验证本文公式有效性，拟定三塔四跨悬索桥和三塔两跨悬索桥(见图4)，采用全漂浮体系，主跨跨径均为1 000 m，边跨跨径为300 m，桥塔高度为170 m，主缆垂跨比取1/12～1/8，模型其他主要参数见表1. 采用有限元分析软件Midas/Civil建立空间有限元模型，其中，主缆线形通过软件找形获得. 主缆采用索单元模拟，吊杆采用桁架单元模拟，桥塔及加劲梁采用梁单元模拟. 加载工况如图4所示，参照公路桥涵设计通用规范[19]规定，单个车道均布荷载取10.5 kN·m-1，集中荷载为360 kN，按8车道加载，考虑多车道横向折减，采用解析公式和有限元法分别计算主缆抗滑安全系数K.桥面恒载集度取230 kN/m，按照恒载作用下跨中主缆应力为620 MPa原则确定主缆面积Ac. 求得桥塔纵向抗推刚度为10 526 kN·m-1，计算主缆等效弹簧刚度Kc，结果见表2. 主缆与鞍座间摩擦系数μ取0.2，根据图3流程计算主缆抗滑安全系数K.根据有限元计算获得活载作用下中塔塔顶处两侧主缆内力以及中塔塔顶位移，从而求得主缆与鞍座的包角αs，并将αs以及鞍座两侧主缆内力代入式(1)求得主缆抗滑安全系数K，作为有限元计算结果. 理论值与有限元值如图5所示.由图5可以看出，主缆抗滑安全系数的理论值与有限元值误差较小. 误差主要来自边塔塔顶的0位移假定. 虽然边跨主缆约束作用较强，但边塔仍会发生微小位移，三塔四跨悬索桥的边跨主缆约束作用小于三塔两跨悬索桥边跨主缆的纵向约束作用，故三塔四跨悬索桥的计算误差比三塔两跨悬索桥的计算误差大.由解析公式可以看出，三塔悬索桥的主缆抗滑安全系数主要与跨径、垂跨比、恒活载比值、塔缆刚度比等参数有关，下面采用图4三塔悬索桥研究各参数对主缆抗滑安全系数的影响.2.1 塔缆刚度比、垂跨比垂跨比取1/12～1/8，改变桥塔刚度改变塔缆刚度比，其余参数保持不变，计算结果如图6所示.由图6可以看出: 1)主缆抗滑安全系数随着塔缆刚度比增大而减小，塔缆刚度比较小(Kt/Kc<3)时，随着Kt/Kc增大，主缆抗滑安全系数迅速减小；塔缆刚度比较大(Kt/Kc≥3)时，主缆抗滑安全系数对塔缆刚度比的敏感度下降. 2)桥塔刚度较小时，垂跨比越大，主缆抗滑安全系数越小；桥塔刚度较大时，随着垂跨比的增大，主缆抗滑安全系数增大.2.2 恒活载比值改变恒载会导致主缆纵向约束刚度改变，从而导致塔缆刚度比改变，为了消除塔缆刚度比影响，保持恒载不变. 引入活载系数a，令图4中活载p、Q同时乘以活载系数a，活载系数a分别取0.4～2，计算结果如图7所示. 可以看出，主缆抗滑安全系数随着活载系数a增大(恒活载比值减小)而减小. 活载较小时，主缆抗滑安全系数随着活载增长下降较快；继续增大活载，主缆抗滑安全系数的下降曲线趋于平缓. 也就是说，活载越小，活载变化对主缆抗滑安全系数影响越明显.2.3 跨径取L=0.5～5 km，其余参数保持不变，主缆抗滑安全系数计算结果如图8所示. 可以看出，主缆抗滑安全系数随着跨径增大而增大，当跨径增大到一定程度后(约3 km)，主缆抗滑安全系数随着跨径增大迅速增大，这主要是因为随着跨径增大，恒活载比值不断增大.3结论1)提出了三塔悬索桥主缆抗滑安全系数的解析计算方法，推导了中塔处主缆抗滑安全系数解析公式，通过与有限元计算结果对比发现，该公式可用于三塔悬索桥的初步设计.2)主缆抗滑安全系数主要与跨径、垂跨比、恒活载比值、塔缆刚度比等参数有关.主缆抗滑安全系数随着塔缆刚度比增大而减小，塔缆刚度比较小(Kt/Kc<3)时，主缆抗滑安全系数对塔缆刚度比值敏感；塔缆刚度比较大(Kt/Kc≥3)时，塔缆刚度比对主缆抗滑安全系数影响较小. 桥塔刚度较小时，垂跨比越大，主缆抗滑安全系数越小；桥塔刚度较大时，随着垂跨比的增大，主缆抗滑安全系数增大.3)主缆抗滑安全系数随着恒活载比值增大不断增大. 活载越小，活载变化对抗滑安全系数影响越明显；随着活载不断增大，抗滑系数的下降曲线趋于平缓. 主缆抗滑安全系数随着跨径增大逐渐增大，当跨径增大到一定程度后(约3 000 m)，主缆抗滑安全系数随着跨径增大迅速增大.徐岳(1958—)，男，教授，博士生导师【相关文献】[1] 张劲泉,曲兆乐,宋建永,等.多塔连跨悬索桥综述[J].公路交通科技,2011,28(9):30-45,52. 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Deformation characteristics of main cable in suspension bridge caused by live load[J].Journal of Tongji University (Natural Science),2012,40(10):1452-1457.[19] 中交公路规划设计院有限公司. 公路桥涵设计通用规范：JTG/D60—2015[S].北京:人民交通出版社,2015.CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.. Genral specifications for design of highway bridges and culverts：JTG/D60—2015[S].Beijing:China Communications Press,2015.。
三塔两跨悬索桥垂跨比与刚度间关系研究
三塔两跨悬索桥垂跨比与刚度间关系研究谢雪峰;罗喜恒【摘要】垂跨比是悬索桥的重要影响参数.相关文献表明,垂跨比变化时,三塔两跨悬索桥与常规单跨悬索桥挠度变化趋势相反.针对三塔两跨悬索桥,分析了垂跨比变化时塔顶位移、加劲梁挠度、主缆缆力的变化,进而揭示了"三塔两跨悬索桥垂跨比增大,加劲梁挠度减小"的根本原因.%Sag ratio is an important parameter of the suspension bridge.The relevant literature shows that,Three－pylon Suspension Bridges'change trend of deflection of stiffening girder is contrary to conventional single span suspension bridge when sag ratio changes.The paper analyzed the displacement of tower,deflection of stiffening girder,main cable tension when sag ratio changes.Then revealing reasons of it.【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(036)003【总页数】3页(P333-334,342)【关键词】悬索桥;三塔两跨;垂跨比;矢跨比;刚度;挠度【作者】谢雪峰;罗喜恒【作者单位】天津市市政工程设计研究院,天津 300457;同济大学建筑设计研究院,上海 200092【正文语种】中文【中图分类】U443.380 引言悬索桥的垂跨比是指成桥恒载状态下主缆在主跨内的垂度f与主跨跨度L的比值f/L。
垂跨比的大小对主缆的缆力有很大影响，在主跨跨度及结构其他尺寸一定的情况下，主缆的缆力将随着垂跨比的增大而减小，常规两塔悬索桥加劲梁的竖向位移随着垂跨比的增大而增大[1]。
中塔刚度对三塔缆索承重桥动力特性影响研究
０本 刊重 稿 Ｏ
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＧＹＩＦ ＭＡ Ｉ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＯＲ ＴＯＮ Ｎ
２１ ０ ２年
第１ ９期
中塔刚度对三塔缆索承重桥动力特性影响研究
易 坤涛 杨 昕 马婷 婷 曹曙 阳 （ 同济大 学土木 工程 防灾 国家 重点 实验 室 中国 上海 ２０ ９ ） ０ ０ ２
【 ｂ ｔ ｃ］ｏ ｒ ｅｒ ａｏａｌ ｖｌ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｓｆ ｅｓ ｆｈｅ—ｏ ｅ ｃ ｌ ｓｐ ｏ ｅ ｒ ｇ ， ｉ ａ ｉ ｅ ａｅＭ ａ ｓａ ａ ｇ ｅ Ａ ｓ ａｔＦ ｒ ｅ ａ ｈｏ ｒ ｓ ｂｅ ａ ｅ ｄ ｅ ｏ ｒ ｔ ｎ ｓ ｏ ｔ ｅ ｔ ｒ ａ ｅ ｕ ｐ ｒ ｄｂ ｄｅ ｔ ｓ ｒ ｌ ｔ ａｎｈｎＹ ｎｔ ｒ ｓ ｃ ｎ ｅ ｎ ｕ ｏ ｍ ｄ ｗ ｉ ｒ ｆ ｗ ｂ — ｔ ｉ ｈ ｔ ｋ ｃ ｚ
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中央扣对三塔悬索桥地震反应的影响
中央扣对三塔悬索桥地震反应的影响焦常科;李爱群;王浩;杨玉冬;吉林【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(040)001【摘要】针对三塔悬索泰州长江大桥这一特殊桥型,基于Abaqus台建立了该桥的空间动力有限元模型并进行非线性动力分析.研究了地震作用下,缆梁间刚性中央扣对三塔悬索桥塔梁位移、塔柱内力以及塔梁间弹性拉索的影响.研究结果表明:中央扣对三塔悬索桥动力特性有不可忽视的影响;由于中央扣增强了缆梁间相互作用,在地震作用下,中塔横向位移与加劲梁跨中竖向位移均有所增加,中塔柱纵桥向剪力有所减小;中央扣限制了加劲梁纵向位移并减小了加劲梁对中塔下横梁的作用,但边塔柱底扭矩有所增加.【总页数】5页(P160-164)【作者】焦常科;李爱群;王浩;杨玉冬;吉林【作者单位】东南大学土木工程学院,南京,210096;东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京,210096;东南大学土木工程学院,南京,210096;东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京,210096;东南大学土木工程学院,南京,210096;东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,南京,210096;江苏省长江公路大桥建设指挥部,泰州,225300;江苏省长江公路大桥建设指挥部,泰州,225300【正文语种】中文【中图分类】TU997【相关文献】1.中央扣对三塔悬索桥动力特性的影响 [J], 邹科官;王浩;梁书亭2.中央扣对悬索桥地震反应的影响 [J], 徐斌;於亚辉;张飞;许庆虎3.柔性中央扣对大跨度悬索桥地震反应的影响 [J], 汪鸿鑫; 叶爱君4.柔性中央扣对大跨度悬索桥地震反应的影响 [J], 汪鸿鑫; 叶爱君5.中央扣对大跨度三塔悬索桥抖振性能的影响 [J], 张寒;王浩;姚程渊;陶天友因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同纵向约束体系对三塔悬索桥地震反应影响研究
不同纵向约束体系对三塔悬索桥地震反应影响研究王杰;李建中【摘要】以一座三塔悬索桥为分析对象,采用SAP2000平台建立该桥空间动力有限元模型并进行非线性动力分析,研究了地震作用下,缆梁间设置中央扣、中塔与主梁间设置弹性索和二者组合使用对于该桥抗震性能的影响.分析结果表明,缆梁间设置中央扣可以显著减小主梁位移和中塔塔底剪力和弯矩,但会使各塔顶主索鞍座水平力和边塔内力增加;选用合理的弹性索刚度,可以有效控制主梁位移,同时使中塔与边塔的受力处于合理范围内;两者组合使用,能够进一步降低主梁位移和均衡中塔与边塔的受力,同时可以减小弹性索索力,更有利于中塔下横梁受力.【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(029)002【总页数】6页(P1-5,11)【关键词】三塔悬索桥;中央扣;弹性索;抗震性能【作者】王杰;李建中【作者单位】同济大学桥梁工程系,上海200092;同济大学桥梁工程系,上海200092【正文语种】中文【中图分类】U442.5+5随着我国交通与经济的发展，大跨度桥梁的建设也越来越多，其中悬索桥由于其跨越能力强而得到了迅速的发展。
相对于传统的两塔悬索桥或者自锚式悬索桥，三塔悬索桥可实现连续长大跨越，突破单一跨径的限制。
随着中国第一座大跨三塔悬索桥——泰州长江公路大桥的建成，三塔悬索桥已成为跨越宽广水域的可行方案。
我国现已建成的泰州长江大桥、马鞍山长江公路大桥均为世界级三塔两跨悬索桥。
三塔悬索桥是在两塔悬索桥主跨的中部增加一个主塔以减轻主缆和两端锚碇受力的全新结构形式。
中塔在纵向只是一个通过鞍座支承主缆的竖向支点。
与两塔悬索桥相比，虽然都是以悬索为承重结构的桥梁，但因为多了一个中塔和一个主跨，结构的静、动力行为明显不同。
目前，国内外学者针对三塔悬索桥的结构性能进行了许多研究，如文献[1]中对泰州三塔悬索桥中塔的结构选型进行了分析，得出中塔设计刚度的要求；文献[2]对泰州长江大桥中塔纵向和侧向的各静力控制工况进行了详尽的阐述；文献[3]采用响应面法对泰州长江大桥主梁最大挠度进行静力可靠度分析，得出主梁最大挠度可靠指标是由单主跨施加活载所控制；文献[4]以泰州长江大桥为工程背景，研究了三塔悬索桥中塔刚度对于结构的静风和空气动力稳定性的影响；文献[5]基于SAP2000平台，采用线性反应谱和时程分析法对泰州长江大桥进行了地震反应分析，并研究了大跨度三塔悬索桥的抗震性能；文献[6]分析了刚性中央扣对于泰州三塔悬索桥地震性能的影响；文献[7]对泰州三塔悬索桥中塔下横梁与加劲梁之间设置的弹性索刚度进行参数分析，得到该桥弹性索刚度的合理取值范围；文献[8]对泰州长江大桥的抗震性能进行了全面分析，并在此基础上进行了减震设计；以上研究都是针对中塔为柔性钢塔的泰州三塔悬索桥，而对于中塔采用刚性中塔的三塔悬索桥地震作用下结构性能的研究还较为匮乏。
大跨径三塔缆索承重桥力学与经济性能
等 问题ｌ 为克 服 这 些 难 题 ， 计 师 们 提 出 了组 合 １ 伽． 设 缆 索 承重 桥 和 多塔 缆 索 承 重 桥 等方 案 ． 合 缆 索 承 组
重 桥 ， 日本 备 赞 濑 户 大桥 、 国 旧金 山一 如 美 奥克 兰 西
海 湾桥等 ， 中部 无 岛 屿 ， 在 江海 中 修 建 索 塔 、 若 须 辅 助墩 或锚碇 等构 件 ， 不利 于通 航 ， 造 价 较 高 ， 多 且 而 塔 缆索承 重桥 建造 了多个 中塔 ， 既提 高 了 通航 能 力 ，
文 章 编 号 ： ２ ３３ ４ ２ １ ） ７０ ８—０ ０ ５ —７Ｘ（０ ２ ０ —９ ２１
大 跨 径 三塔 缆 索承 重桥 力 学 与经 济 性 能
周 云 岗， 肖汝诚
（ 同济 大学 土木工程学 院， 上海 ２ ｏ ９ ） ｏ ｏ ２
摘要 ： 分别建立 了三塔缆索承重桥 ３种桥型的有限元计算 模 型， 通过对 比研 究 ， 出了 ３种桥型 的一些力学特 性． 给 进行 主 跨为 １４ ０ｍ 的 ３ ０ 种桥型方案试 设计 ， 论证 了 ３种桥 型的可 行性 ， 给出了三塔缆 索承 重桥 的一 些经 济特 性． 比了 ３种 对 桥型 的施工方法 ， 述 了施工期 间力学 性 能较佳 的桥 型． 论 研 究结果表明 ： 协作桥 的中塔主缆抗滑移 稳定性较 难满 足设 计 要求 ； 种桥型索塔 的轴力 相近 ， ３ 而斜 拉桥 主梁 的轴力 很 大 ， 稳定性相对较差 ； 斜拉桥 扭弯频 率 比最大 ， 比悬 索桥大 ３ ％ ７ 左右 ， 比协作桥 大 ８ 左右 ； 协作 桥经 济性能 较佳 ， 其单位 面
Ｓ ａ ｈ ｅ — ｗｅ ａ ｌ ｕ ｐ ｒｅ ｒｄ ｅ ｐ ｎ Ｔ ｒｅｔ ｏ ｒＣ ｂｅＳ ｐ ｏ ｔｄＢ ｉ ｇ ｓ
三塔悬索桥静力特性分析
三塔悬索桥静力特性分析王野;黄健伟;李阳【摘要】以襄阳庞公大桥为工程背景,运用有限元软件midas Civil建立全桥三维模型,进行成桥阶段和施工阶段的静力特性分析.结果表明,在加劲梁吊装期间,主缆线形、加劲梁线形和索鞍偏移量的变化趋势类似,都是在吊装初期较大,随后逐渐减少,最终达到设计成桥状态;理想成桥状态下,每根吊索承担相邻2根吊索间距长度的加劲梁的全部或大部分自重;在运营阶段,相对于恒载,活载作用对悬索桥主要结构受力影响较小;温度作用使主缆和加劲梁的线形发生变化.【期刊名称】《交通科技》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】5页(P35-38,42)【关键词】三塔悬索桥;索鞍预偏量;设计成桥状态;公路桥梁活载【作者】王野;黄健伟;李阳【作者单位】中交第二航务工程局有限公司武汉 430040;武汉理工大学交通学院武汉430063;武汉理工大学交通学院武汉430063【正文语种】中文三塔悬索桥可以减少主跨跨度，提高跨越能力，因此，在大跨度桥梁中具有显著的优势[1-2]。
但由于其多了1个主塔，中塔缺乏边缆的有效约束，其受力与传统的双塔悬索桥存在显著差异[3-6]。
对于这种结构形式，要准确认识其力学行为，解决其设计、施工和运营阶段的各种计算问题，近年来发展了许多计算方法，主要分为解析法和有限元法2大类[7]。
温智全等[8]运用分段悬链线的解析方法来计算主缆的线形。
但是，解析法只能解决最理想悬索桥(恒载由主缆承担，加劲梁不承担或所承担较少部分)主缆的设计与施工问题，无法解决加劲梁刚接法施工的悬索桥，也不能解决加劲梁设计与计算问题，更不能解决悬索桥使用阶段的计算问题。
柯红军等[9]运用通用有限元软件ANSYS，计算了某自错式悬索桥的主缆空缆线形。
但是，为了确定悬索桥的合理成桥状态，需要综合利用主缆线形计算软件和有限元软件，ANSYS中没有主缆线形计算功能，并且ANSYS连续模拟全部施工阶段的计算过程较为困难，也就无法获得主梁在各施工阶段的真实应力状态。
三塔悬索桥的结构体系以及抗震性能的论述
三塔悬索桥的结构体系以及抗震性能的论述周志强【摘要】随着我国经济和交通事业的不断发展,先后建立了大量跨越大江、大河及海湾的特大型桥梁,悬索桥以其跨越能力强,经济性能良好而被广泛推广,其不仅连接了两地交通,而且促进了两地之间的交流沟通,为两地经济发展提供了助力,与此同时,大跨度三塔悬索桥结构体系选择和抗震性能分析已经引起了相关部门的广泛关注.【期刊名称】《山西交通科技》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P70-72)【关键词】三塔悬索桥;结构体系;抗震性能;质量控制【作者】周志强【作者单位】山西省交通科学研究院,山西太原 030006【正文语种】中文【中图分类】U448.25悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索等构件构成的柔性悬吊组合体系，具有两大优点：跨度大，经济性能良好，其中主缆是承受张力的主要构建，主塔主要功能是承载竖向荷载，桥梁结构体系决定了其动力反应规律。
经过多年的发展，我国已经建立起多座大跨度三塔悬索桥，比如马鞍山长江公路大桥、泰州长江公路大桥等等，为我国经济发展提供了足够的动力[1]。
笔者根据多年的工作经验，结合具体的工程实例，采用有限元软件对悬索桥进行建模分析，分析了4种结构体系的优缺点，然后采用反应谱和时程分析法对该桥的动力特性及地震反应进行了分析，具有一定的现实意义和参考价值。
1 工程概述某大桥采用三塔悬索桥结构体系，主桥桥跨结构布置(380+1 080+1 080+420)m 的双主跨三塔悬索桥。
桥面设置六车道，两根主缆之间横向间距35.8 m，桥状态矢跨比为1∶9，加劲梁采用封闭式流线型扁平钢箱梁，其中边塔和中塔参数如表1所示。
表1 边塔和中塔参数一览表 m参数基础类型塔柱顶高程塔柱底高程索塔总高边塔 46根D3.1/D2.8 m变截面钻孔桩群桩混凝土塔 180.0 2.0 178.0中塔倒圆角的矩形沉井基础变截面钢塔 200.0 8.0 192.0横向为门式框架结构，纵向为人字形，索塔内侧壁和主梁之间安装横向抗风支座，纵向设置弹性索。
三塔两跨悬索桥中央扣静力影响研究
三塔两跨悬索桥中央扣静力影响研究悬索桥的传统设计是只通过吊索与加劲梁连接，跨中部位吊索很短，要采取特殊措施保证加劲梁横向移动时短吊索的柔性，从根本上改善短吊索存在问题的办法是设置刚性中央扣，大带东桥以及日本的许多悬索桥都采用这一措施。
刚性索扣减少了其他短吊索的纵向和横向弯折，还能提高整桥的刚度，减少制动力引起的加劲梁纵向位移[1]。
通过研究单索的变形特点表明：在跨中采用中央扣把主缆和加劲梁连接在一起对于减小非对称荷载下的挠度具有显著的作用[2]。
1994年Ostenfeld注意到，相对于普通悬索桥，中央扣大约可以减少竖向挠度25%。
2001年Cobodel Arco通过参数分析，说明了无中央扣的悬索桥活载挠度的最大值不是在跨中，而是在1/4跨的位置，其活载作用的挠度包络图呈现“W”形。
琼州海峡大桥结构可行性研究发现，由于中央扣的影响，会使活载挠度包络图由“W”形变成“V”形[3]。
文献[3]认为中央扣并没有改变跨中的挠度，而是减小了1/4跨位置的挠度，从而使全桥活载挠度包络图的最大值减小约25%。
以西堠门大桥为背景，通过研究两塔悬索桥，文献[4]结论认为：就单跨悬吊体系而言，中央扣对其整体刚度基本没有影响；就两跨悬吊体系而言，中央扣对两跨连续纵竖向弹性约束体系的竖向刚度有较显著的影响，而对其他体系的整体刚度影响很小；就三跨悬吊体系而言，中央扣对三跨连续纵竖向弹性约束体系的竖向刚度有较显著的影响，而对其他体系的整体刚度影响很小。
文献[5]认为三塔两跨悬索桥中央扣的作用与两塔悬索桥有本质性的不同，中央扣是具有总体性质的主要受力结构。
2.分析思路本文在无中央扣的三塔两跨悬索桥（泰州长江公路大桥基准模型）基础上分别计算了两主跨跨中各一对斜吊索、二对斜吊索、三对斜吊索形式的中央扣对结构刚度及内力的影响，并参照润扬长江大桥中央扣的截面形式，计算了两主跨跨中各一对刚性斜梁构成的中央扣对结构刚度及内力的影响。
通过比较有无中央扣、斜吊索数量、柔性与刚性中央扣对结构整体刚度及内力的影响，以期得到有价值的结论。
基于重力刚度法的三塔悬索桥形变特征研究
基于重力刚度法的三塔悬索桥形变特征研究王立彬;吴勇;金泊含【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(034)001【摘要】应用重力刚度法推导了集中力和均布载荷作用下三塔四跨悬索桥主缆的无量纲位移的理论表达式;分析了跨数、边中跨比以及恒载和活载集度对三塔四跨悬索桥重力刚度挠度的影响规律,及三塔四跨悬索桥不同于两塔悬索桥的新特征.研究表明:多跨悬索在恒活载作用下主缆的力学特征主要决定了三塔四跨悬索桥整体结构刚度的基本特征,单跨悬索和多跨悬索力学行为的差异是两塔和三塔悬索桥力学特征差异产生的根本原因;应用重力刚度法分析的三塔悬索桥行为特征与基于有限元方法计算的结构行为特征有很好的一致性.【总页数】6页(P6-11)【作者】王立彬;吴勇;金泊含【作者单位】南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037【正文语种】中文【中图分类】U448.25【相关文献】1.悬索桥重力刚度法及主缆水平拉力计算 [J], 李耿华;杨德灿2.基于S变换的河南地区形变及重力观测数据时频特征研究 [J], 刘学谦;薛秀秀;杨龙翔;何香玲;苏莉华;郑培玲3.基于CORS站网监测三峡地区陆地水负荷对地壳形变和重力变化的影响 [J], 王伟;党亚民;章传银;鲍李峰;梁诗明;何志堂;邹正波4.基于重力和GPS的山西地区形变特征分析 [J], 王同庆;王树发;杨博;李真;陈兆辉;张品5.基于流动重力和连续重力的新疆区域重力场时空特征研究 [J], 陈丽; 艾力夏提·玉山; 李杰; 刘代芹; 李桂荣; 李瑞; 孙小旭; 张治广; 方伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
加劲索对大跨三塔铁路斜拉桥动力特性的影响研究
收稿日期：2019 — 06 — 10 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51422806） 作者简介：施智（1976 — ）,男，高级工程师, 1998年毕业于同济大学桥梁工程专业，工学学士，2009年毕业于广西大学土木工程专业，工程硕
士 （E-mail: 652828595@qq. com） $
60
世界桥梁 2020,48(1)
最高通航水位+33. 488
图1主桥桥型布置
双线铁路
图2主梁标准横断面
3 该桥主梁为钢箱一钢桁组合梁结构，因此将斜
拉桥主梁的桥面系部分（即主梁
分外）简化
为1根刚度等效的 主梁，其弯曲刚度
刚
度通过板壳模型计算得到「12*。虚拟主梁用软件的
Beam4单元模拟,密度赋值取为0 ,主梁桥面系的所
型，
索有
型（即原始模型）记
为M—A，设置塔、梁加劲索模型（即蒙华铁路洞庭
湖大桥实桥模型）记为M — B，设置塔顶水平加劲索
中图分类号：U44 &27；U441
文献标志码：A
文章编号：1671 — 7767（2020）01 — 0059 — 06
1 斜拉桥为柔性体系，基频较低，而三塔斜拉桥由
于中塔缺乏端锚索锚固，缺少了对桥塔和主梁刚度
的贡献，使其在动力作用下易发生偏转，柔性进一步
加大,在列车、风、地震等动力作用下更易发生振动，
叉索对扭转频率有一定的提升，而设置塔、梁加劲索和设置塔顶水平加劲索对此几乎没有影响；加劲索能够大幅提高三塔斜
拉桥的竖弯频率,且在相同刚度条件下，设置主塔交叉索对三塔斜拉桥竖弯和纵飘频率的提升最大，设置塔顶水平加劲索次
之,设置塔、梁加劲索最小。
关键词：三塔斜拉桥；铁路桥；加劲索；布置形式；刚度变化；动力特性；参数分析；有限元法
三塔悬索桥的结构体系及抗震性能研究
三塔悬索桥的结构体系及抗震性能研究
张新军;傅国宁
【期刊名称】《浙江工业大学学报》
【年(卷),期】2013(041)004
【摘要】与通常采用的双塔悬索桥相比,三塔悬索桥因中间桥塔缺乏有效的纵向约束而导致结构整体刚度的下降,在地震作用下结构的动力反应问题可能会更加突出.以已建成的1 080 m主跨的三塔双跨悬索桥-泰州长江公路大桥为工程背景,利用MIDAS/CIVIL有限元软件对其抗震性能进行分析,揭示了三塔悬索桥抗震性能的特点,在此基础上进行了主缆矢跨比、中塔刚度以及主梁约束方式等主要结构设计参数对大跨度三塔悬索桥地震反应的影响分析,并从抗震性能角度提出大跨度三塔悬索桥适宜的结构体系.研究结果表明:大跨度三塔悬索桥横桥向地震反应非常显著,尤其是边塔,因此应重视结构的横桥向和边塔的抗震性能.采用较大的矢跨比、柔性的中塔、中塔与主梁之间设置弹性索都可以有效地提高大跨度三塔悬索桥的抗震性能.【总页数】6页(P452-457)
【作者】张新军;傅国宁
【作者单位】浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州310032;浙江工业大学建筑工程学院,浙江杭州310032
【正文语种】中文
【中图分类】U448.25
【相关文献】
1.弹性索参数对三塔悬索桥抗震性能影响研究 [J], 闫聚考;李建中;彭天波
2.大跨度三塔悬索桥动力特性及抗震性能研究 [J], 邓育林;彭天波;李建中;吉林;冯兆祥;阮静
3.三塔悬索桥的结构体系以及抗震性能的论述 [J], 周志强
4.三塔悬索桥的抗震性能研究 [J], 何友娣;李龙安;屈爱萍
5.马鞍山三塔悬索桥抗震性能研究 [J], 王胜斌;朱宇;李建中
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三塔自锚式悬索桥中塔纵向抗弯刚度研究
三塔自锚式悬索桥中塔纵向抗弯刚度研究程观奇;刘丽华【摘要】为研究三塔自锚式悬索桥的索塔纵向刚度对结构整体受力的影响,首先,阐述了悬索桥的计算理论和增大悬索桥纵向刚度的方法,并对其中的增大中塔纵向抗弯刚度进行分析,通过建立全桥的分析模型,对某三塔自锚式悬索桥结构关键设计参数中的中边塔纵向抗弯刚度比分7种工况进行对比分析,得到了该桥中塔刚度对桥梁结构受力的影响规律,并给出了该桥中边塔刚度比的合理取值范围.结果表明:中塔纵向抗弯刚度的增加可以显著提高三塔自锚式悬索桥加劲梁的竖向刚度,而对两侧边塔的刚度影响不大;在活载作用下,中塔纵向抗弯刚度的增加使中塔的内部发生内力重分布;得出该桥的中边塔刚度比在1～1.5范围内较为合理,并给出了该桥中边塔刚度比的合理取值范围,为类似的工程建设提供参考.【期刊名称】《内蒙古公路与运输》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】5页(P31-35)【关键词】三塔自锚式悬索桥;纵向刚度;中边塔刚度比;结构受力【作者】程观奇;刘丽华【作者单位】长安大学公路学院,陕西西安 710064;江西省交通运输厅,江西南昌330000【正文语种】中文【中图分类】U441.21 引言自锚式悬索桥是将主缆锚固系统由锚碇转移到加劲梁，从而省去了体积较大且造价较高的锚碇系统[1]。
自锚式悬索桥由于其美观的造型、突出的跨越能力、合理的受力和良好的经济性而得到越来越广泛的应用[2]。
相较于地锚式悬索桥，其对地质状况和地形适应性更强，桥塔设置为单塔、双塔、多塔。
在地质条件一般的地区，该桥型具有很强的竞争优势。
自锚式悬索桥将主缆锚固在加劲梁两端，其受力特性与地锚式悬索桥有很大的差别。
国外已建成的多塔悬索桥工程实例还仅限于中小跨度（最大跨度210m），国内已建成的多塔悬索桥最大跨径达上千米[3]。
三塔自锚式悬索桥在原来两个桥塔中间增加一个桥塔，使原来一个主跨变成了两个主跨连续跨越，极大地增加了悬索桥跨越障碍的能力。
三塔悬索桥刚性中塔的鞍缆防滑技术
三塔悬索桥刚性中塔的鞍缆防滑技术李扬;肖汝诚;周云岗【摘要】为了解三塔悬索桥刚性中塔不同结构的鞍缆防滑效能,提出5个方案,即在跨中设置中央扣、改变矢跨比、在塔根和主缆间设置扣索、在塔顶处设置钢结构构件、在索鞍两侧主缆上添加辅助拉索.有限元法和解析法的结果显示,中央扣和扣索方案的效果甚微,其余3个方案则十分有效.据此给出相应设计建议.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2011(043)002【总页数】5页(P129-133)【关键词】三塔悬索桥;刚性中塔;索鞍;主缆;抗滑【作者】李扬;肖汝诚;周云岗【作者单位】同济大学,桥梁工程系,200092,上海;同济大学,桥梁工程系,200092,上海;同济大学,桥梁工程系,200092,上海【正文语种】中文【中图分类】U442;U448.25悬索桥因其卓著的跨越能力而在大跨桥梁中备受青睐.随着跨度的增大，双塔悬索桥需要建造庞大的锚碇，从而降低了经济性能.在我国长江中下游地带，土质松软、覆盖层厚、基岩埋深大，锚碇费用过高已成为限制悬索桥发展的瓶颈［1］.三塔悬索桥相比大单跨悬索桥可显著减小主缆拉力和锚碇规模.因此当跨中水深不大时，三塔悬索桥将成为有力的竞争方案.三塔悬索桥的中塔结构形式是设计的关键问题之一［2-3］.中塔结构可分为柔性和刚性两类.当车辆活载在一跨满布而在另一跨空载时，采用柔性中塔会使塔顶位移过大，从而导致悬索桥整体刚度不足［4］.为此中塔往往设计成刚性塔［5］.然而刚性中塔在上述偏载工况下将承受极大的主缆不平衡水平力，中塔塔顶处主缆和索鞍的抗滑安全系数成为控制设计的一个重要指标［6］.为了提高这一系数，传统的方法有增加缆、鞍材料的摩阻系数、增大索鞍切向尺寸、竖向加压等措施［7-9］，这些都属于提高抗滑摩擦力的“被动措施”，对材料性能、塔顶尺寸等要求较为严格，有时难以应用.本文从直接减小索鞍两侧主缆不平衡力的观点出发，提出了5个鞍缆防滑的“主动措施”，并研究了它们的有效性.1 问题的提出泰州长江大桥是一座三塔两跨悬索桥，跨径组合为390 m+1080 m+1080m+390 m，矢跨比为1/9，标准吊杆间距为16 m.上下游主缆截面积共为0.5952 m2.主梁为钢箱梁，截面积为1.514 4 m2，抗弯惯性矩为2.92 m4.当采用A形刚性中塔时，计算模型见图1.图1 三塔悬索桥的计算模型(m)令计算得到的索鞍松侧和紧侧主缆拉力分别为T1和T2，主缆与索鞍材料的摩阻系数为μ，则鞍、缆抗滑安全系数K为［10］式中θ为索鞍两侧主缆切点间的圆心角，它与变形后的主缆在塔顶的倾角有关.可以证明采用刚性中塔时，活载引起的主缆倾角变化十分有限.以泰州长江大桥为例，活载在一跨满布而在另一跨空载时，主缆在中塔塔顶的倾角仅比成桥状态下的倾角增大0.57%.因此θ值可按成桥线形计算，而忽略活载对主缆线形的影响.如图2所示，当中塔塔顶鞍座关于中塔轴线对称时，根据相似三角形的关系知T2/T1=H2/H1，因此K值还可直接用两侧水平拉力H1和H2代入求解.考虑最不利荷载工况时，H1和H2分别表示在一跨满布活载(其中集中活载作用于该跨跨中)而在另一跨空载时的松、紧两侧水平拉力.图2 索鞍受力示意泰州长江大桥的索鞍圆心角为θ=0.84 rad，摩阻系数μ通常取0.15，但一些抗滑试验［7］证明泰州大桥可以采用0.2，本文同时考虑这2种情况.在前述最不利活载工况下，用有限元方法计算得到索鞍两侧主缆的拉力值，利用式(1)可以算出当μ=0.15时抗滑安全系数K0.15=1.088，μ=0.2时K0.2=1.451，均小于规范［11］推荐值［K］=2.0.可见，采用刚性中塔时，泰州长江大桥中塔处的鞍、缆之间有发生滑动的危险，因此有必要采取适当的措施提高鞍缆的防滑性能.2 索鞍与主缆的防滑方案2.1 中央扣方案按图3所示的方式在各跨跨中设置中央扣，上下游两侧弹性索总面积为0.012 6m2.通过中央扣加强主梁与主缆间的联系，以改善活载作用下的主缆受力.图3 中央扣布置形式2.2 矢跨比方案由式(1)可知，K值与主缆拉力以及主缆与索鞍切点间的圆心角θ有关.通过改变主缆的矢跨比，可以同时影响T1、T2和θ的取值，从而改变鞍缆抗滑安全系数K. 2.3 扣索方案成桥后在塔根和主缆之间设置扣索，如图4所示.该方案的出发点是希望在活载作用下通过扣索的受力将主缆水平拉力由H2减小至H'2，以提高抗滑安全系数K.图4 在塔根和主缆之间增设扣索2.4 钢结构方案成桥后在塔顶和主缆之间设置受力构件以减小索鞍处的主缆受力，如图5所示.由于该构件尺寸较小，可以设计成钢结构的形式，不仅可以受拉受压，同时能承受弯矩.2.5 辅助拉索方案在索鞍两侧附近的主缆上附加一部分拉索，以协助主缆受力，这些辅助拉索直接锚固在索鞍上，如图6所示.此时主缆和辅助拉索的拉力将直接按照轴向刚度分配，受力明确.图5 在塔顶和主缆之间设置钢结构图6 辅助拉索方案3 防滑方案的效果分析3.1 中央扣方案通过计算发现，在最不利活载工况下，中央扣对索鞍两侧主缆的拉力影响不大，此时鞍缆抗滑安全系数变为K0.15=1.085，K0.2=1.447.因此中央扣通常虽然可以提高结构刚度［12］，但对于改善鞍座处的抗滑性能没有贡献.3.2 矢跨比方案当中塔抗推刚度很大时，式(1)中的H1可认为是恒载作用下的水平拉力，H2则代表恒、载共同作用下的水平拉力.在没有增设其他附加受力部件(如上文提到的扣索等)的情况下，H1和H2容易通过解析法求得.记gc和gd分别表示主缆和主梁的恒载集度，f和l分别表示矢高和跨径，则H1可按下式估算［13］:同理，均布活载q作用下的主缆水平拉力为集中活载P作用下的主缆受力如图7所示，在半结构中对塔顶位置取矩方可得到HP= 于是恒、活载作用下主缆水平总拉力的估算公式为图7 集中力作用下的中跨主缆模型此外，若取主缆在跨中的最低点为坐标原点，x轴向右，y轴向上，则主缆与索鞍间切点的圆心角为将式(2)～(4)代入式(1)可得鞍缆抗滑安全系数估算公式由式(5)可以看出矢跨比并不能改变索鞍紧、松两侧主缆拉力的比值T2/T1，但却能改变主缆与索鞍间切点的圆心角θ.随着矢跨比的增加，鞍缆抗滑性能也将得到改善.图8所示为有限元计算结果，可以看出f/l=1/8时的抗滑安全系数比f/l=1/12时提高了27.0%，验证了上述结论.图8 K值与f/l的关系3.3 扣索方案在塔根与主缆间设置扣索，是为了利用扣索的张拉力减小主缆的不平衡水平力.但通过有限元进行非线性分析发现，活载作用下由于桥塔刚度很大，塔顶位移很小，同时主缆下挠，使得扣索两端距离不仅没有伸长反而缩短，如图9所示.如果扣索不进行初张拉，则由于不能承受压力而退出工作;如果扣索进行初张拉，则扣索的卸载相当于反向施加了压力，使得H'2＞H2，反而加剧了滑动的趋势.此外，扣索对主缆与索鞍间切点的圆心角θ影响甚小，即使令扣索与主缆截面和张拉力相等，θ也仅从0.84 rad变为0.88 rad，只增大了4.8%.因此认为增设扣索效果甚微.3.4 钢结构方案如图5所示，钢结构构件有3个关键的设计参数，即构件与主缆的夹角α、构件自身的截面积A和抗弯惯矩I(均为上下游两侧的总和).先令A=1.0 m2，I=1.0 m4，改变α的取值，通过有限元分析可以得到抗滑安全系数K值与α的关系如图10所示.可以看出当α在60°左右时效率最高.图9 扣索的变形图10 K值与α的关系令α=60°，改变A、I的取值，通过有限元分析可以得到K值与A、I的关系如图11所示.从图11可以得到如下结论:①当抗弯惯矩I=0时，无论截面积A取多大的值，都不会提高抗滑安全系数.这就是说，此处的钢结构构件必须同时具有轴向刚度和抗弯刚度，而不能设计成仅受轴力的二力杆.②图中以曲线2.0为界限，其右上侧区域的K值均大于2.0，为该方案的可行域，随着摩阻系数的增大，可行域的范围也变大.③由于截面积A直接表征了材料用量，因此A应该取较小值，同时综合考虑抗弯刚度的取值，图中M点对应的取值较为经济.泰州大桥的摩阻系数取μ=0.2，此时M点对应的A=0.2 m2，I=0.5 m4(均为上下游两侧的总和)，即每支构件的面积和抗弯惯矩仅为A1=0.1 m2，I1=0.25 m4.从构造上考虑，该构件设计成桁架式结构较为适宜.3.5 辅助拉索方案设主缆面积为A0，原来松紧两侧的主缆拉力分别为T1和T2，鞍缆抗滑安全系数为K0，小于规范要求的最小值［K］.为提高抗滑性能，需采用的辅助索面积最小为ΔA，此时它承受的张拉力为ΔT，主缆拉力则减小为T'2.由式(1)易知活载作用下主缆和辅助拉索之间的拉力按照轴向刚度分配，因此有联立式(6)和式(7)，可得式中［k］=2.0，A0和θ已知，T1、T2则在初始模型计算时均可得到.因此通过上式可得到所需辅助拉索的最小面积ΔA与摩阻系数μ的关系，如图12所示.图11 K值与A、I的关系图12 ΔA与μ的关系从图12可以看出，随着材料性能的发展和施工工艺的进步，摩阻系数μ逐渐取大值时，所需的辅助索面积也迅速减小.泰州长江大桥通过模型试验证明该桥可以取μ=0.2，此时上下游两侧辅助索的总面积ΔA=0.239 m2，即每根辅助缆索的面积仅需0.12 m2就可满足抗滑要求.从缆索的锚固方面看，这是不难做到的.此外，由于该方案前述钢结构方案的原理和构造并无冲突，因此两者还可同时采用，达到更好的效果.4 结论1)当采用刚性中塔时，三塔悬索桥中塔塔顶处的鞍缆抗滑安全系数K是控制设计的重要指标之一.泰州长江大桥如采用A形刚性中塔，K0.15= 1.088，K0.2=1.451，均小于规范推荐值2.0.2)设置中央扣或在塔根和主缆之间增设扣索，对中塔处的鞍缆抗滑安全系数的影响均较小.3)增大主缆矢跨比可以加大主缆与索鞍间切点的圆心角θ，从而提高抗滑安全系数.以泰州长江大桥为例，f/l=1/8时的抗滑安全系数比f/l=1/12时提高了27.0%. 4)在塔顶和主缆之间设置钢结构构件帮助主缆受力，可以显著提高抗滑安全系数.该构件必须能同时承受拉力、压力和弯矩，二力杆在此处是无效的.对于采用刚性中塔的泰州长江大桥，钢结构构件与主缆的夹角α=60°时效率最高，该构件最经济的特征尺寸为 A1=0.1 m2，I1= 0.25 m4.5)在中塔鞍座和两侧主缆之间设置辅助拉索，可帮助减小主缆在活载作用下的拉力，从而提高与索鞍的抗滑安全系数.所需辅助拉索的最小面积ΔA随缆、鞍摩阻系数μ的增大而减小.泰州长江大桥取μ=0.2时，每根辅助索所需面积仅为0.12 m2.参考文献:［1］吉林，韩大章.泰州长江大桥设计［J］.现代交通技术，2008，5(3):20-28. ［2］邹敏勇，郑修典，王忠彬，等.泰州长江公路大桥三塔悬索桥中塔方案设计［J］.世界桥梁，2008(1):5-7.［3］万田保，王忠彬，韩大章，等.泰州长江公路大桥三塔悬索桥中塔结构形式的选取［J］.世界桥梁，2008，(1):1-4.［4］罗喜恒.基于挠度理论的三塔悬索桥参数分析［J］.建筑结构，2008，38(9):100-101.［5］严敏国.现代悬索桥［M］.北京:人民交通出版社，2002:18-19.［6］万田保，杨进.三塔两跨悬索桥2个重要的技术指标和中塔疲劳验算加载模式［J］.世界桥梁，2008 (1):8-10.［7］吉林，陈策，冯兆祥.三塔悬索桥中塔主缆与鞍座间抗滑移试验研究［J］.公路，2007(6):1-6.［8］杨进.泰州长江公路大桥主桥三塔悬索桥方案设计的技术理念［J］.桥梁建设，2007(3):33-35.［9］阮静，吉林，祝金鹏.三塔悬索桥中塔结构选型分析［J］.山东大学学报:工学版，2008，38(2):106-111.［10］万田保.悬索桥主鞍座的几何位移特征及与总体布置的关系［J］.桥梁建设，2003(3):28-31.［11］中华人民共和国交通部.JTJ xxx—2002公路悬索桥设计规范(报批稿)［S］.北京:人民交通出版社，2002.［12］王浩，李爱群，杨玉冬，等.中央扣对大跨悬索桥动力特性的影响［J］.中国公路学报，2006，19(6): 49-53.［13］GIMSING N J.Cable supported bridges:concept and design［M］.New York:John Wiley，1997:130-133.。
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塔将 产生偏向受载跨方 向的变位 ， 这使 相邻跨 产生上 挠 。在相邻
跨中， 另一桥塔则产生 与受载孔桥塔反 向 的位 移。 由于 没有边锚
中塔两侧 主缆的索力差 过大 使得 主缆 和鞍 座之 间产生 滑移而 造 成 全桥 破坏 ＿３。因此 ， ２ ’ Ｊ 优化 中塔纵 向刚度 ， 是使结构满足设计 要
第３ ６卷 第 ８期
２ ０ １ ０年 ３月
山
西 建 筑
Ｖ０． ６ ＮＯ ８ １３ ．
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文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ０ ３ １０ １０ —８ ５ ２ １ ）８０ １—２
中图分类号 ： ４３３ Ｕ ４ ．８ 文 献标 识 码 ： Ａ
三塔缆索承重桥梁体 系包 括三塔斜拉 桥 、 三塔悬 索桥和 三塔 三塔斜拉桥和三塔悬 索桥 的整 体变 形只有 靠 主梁 和桥塔 的刚度 斜拉一悬索协作体 系桥梁 。 目前 ， 塔斜 拉桥建 设 较 多 ， 括 我 来 限制 。因此 ， 三 包 与两塔体系相 比 ， 三塔体 系的整体竖 向刚度较 低 ， 国的香港汀九大桥 、 岳阳洞庭湖大 桥等。三塔悬 索桥 多出现 在方 成 为设计的瓶颈 。所 以 ， 对三塔缆索 承重桥梁 体系 的整体 竖 向刚 案比选 中 ， 国内外 尚无 实桥 经验 ， 有泰 州长 江大桥 和 马鞍 山 度 的评 价 至 关 重 要 。 在 只 长江大桥 正在建设 中。三 塔斜 拉一 悬索 协作 体 系桥梁 的研 究 文
中塔 纵 向 刚度 对 三 塔 缆 索 承 重 桥 静 力 特 性 影 响
刘 丰 洲
摘 要： 简述 三塔斜拉桥和 三塔悬索桥 的静 力特 性， 出三塔斜 拉一 悬 索协作体 系桥 梁， ＡＮ ＹＳ软 件对 三塔缆 索承 提 用 Ｓ 重桥梁各体 系建立三维有 限元模 型， 分析 比较各体 系 的静力特 性及 讨论 中塔纵 向刚度对各体 系结构性能的影响。 关键词 ： 三塔 ， 斜拉 桥 ， 悬索桥 ， 斜拉一 悬索协作 体系 ， 中塔 刚度
能方 面的优劣及讨论 中塔纵 向刚度 对结 构性能 的影 响。 通 常 ， 由单主跨满 布荷 载作 用下 ， 可 主梁 的挠度值 来衡 量结构 的 竖 向刚度 大小 。为 提高 全桥 竖 向刚度 ， 限制 中塔 塔 顶位 移是 关
１ 三塔斜 拉桥 和 三塔 悬索桥 的力学 特 性
中塔纵 向刚度 对全桥 整体竖 向刚度 以及结构 性 三塔斜拉桥 和三塔 悬 索桥 的力学 特性 有很 多相 似之 处 。当 键 。经研究 表明 ， 能 的影 响很 大。同时对于三塔悬索 桥 ， 中塔纵 向刚度过大还会 使 荷载作用 在单 主跨时 ， 受载跨 主梁将产生 下挠 ， 索索力增 大 ， 拉 桥
索对 中塔塔顶 的直 接 约束作 用 ， 拉索 系统 的作 用没 能充 分发 挥 ， 求 的有 效手段 。
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ｃ 三塔斜拉一悬索协作体 系 ）
图 １ 三塔缆索承重桥梁结构布置 图（ 位 ： 单 ｍ）
２ 三塔 斜拉一 悬 索协 作体 系桥梁 的提 出
拉部分和悬索部分 分工 明确 、 司其 职 ， 各 很好 的发挥 了斜 拉桥 和
有 三塔 斜拉桥属 于 自锚 体系 ， 三塔 悬索 桥相 比， 与 省去 了 昂贵 悬索桥各 自的优 势 。由 于该 体系 受 力简 单 明确 ， 较好 的连续 性 ， 目前 协作体系默认 的标准形式 ｌ 。基 于此 ， 是 ４ ｊ 可推演 出“ 修正 的锚碇造价 ， 更适合 于恶劣的地质 条件 。但是 ， 随着跨径增 大 ， 三 的 Ｄｃｉｇｒ ｉ ｎ ｅ 体系” ｈ 的三塔斜 拉一 悬索协作体系桥梁 。鉴于两塔协 塔斜 拉桥塔根轴力变大 ， 在最大悬臂施 工阶段 的稳定性 问题非 常
在恒 载作用下 ， 桥梁 处 于成桥 后 的初 始 平衡状 态 ， 主梁挠 度
献罕见 ， 本文将 对其 受力特性 进行讨论 。本文 对三塔缆 索承重 桥 由施 工控制 纠正 ， 不存 在 竖 向刚 度 问题 。规 范对 挠 跨 比进行 限
梁各体系的中塔纵 向刚度进行参数 分析 ， 以比较各体 系在静力 性 定 ， 并规定主梁挠度 为 最大 正挠度 和最 大负 挠度 的绝对 值之 和。