斜拉桥索塔施工过程技术研究与力学分析.doc

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目录

第一章绪论 1

第二章斜拉桥整体结构静力分析 6

2.1工程概述 7

2.2武汉市黄浦大街-金桥大道快速通道斜拉桥有限元模型的建立 9

2.2.1结构材料 10

2.2.2施工工况及边界条件的模拟 11

2.2.3张拉索力的确定 11

第三章索塔施工阶段计算与施工控制分析 15

3.1索塔水平横撑的施工设计 15

3.1.1横撑支撑位置确定的原则和方法 17

3.1.2水平横撑主动力的确定方法 19

3.1.3、荷载 20

3.1.4、结构设计计算 21

3.2、下横梁分层施工研究分析 32

3.2.1、下横梁概况 33

3.2.2、下横梁建模 35

3.2.3、下横梁分析结论 38

3.3索塔与中横梁异步施工分析 39

3.4索塔预抛高计算及分析 42

结论 45

参考文献 47

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正文

第一章绪论

1.1斜拉桥结构特点

斜拉桥又称斜张桥，其上部结构是由塔、梁、斜拉索三种基本构件组成的缆索承重的高次超静定结构体系。斜拉桥主梁一般采用混凝土结构、

钢--混凝土组合结构或钢结构，索塔大都采用混凝土结构或钢结构，斜拉索则采用高强材料(高强钢丝或钢绞线)制成。斜拉桥中荷载传递途径是:斜拉索的两端分别锚固在主梁和索塔上，将主梁的恒载和车辆荷载传递至索塔，再通过索塔传至地基。因此，斜拉桥的主梁在斜拉索的各点支撑作用下，

犹如多孔的弹性支承连续梁，每根钢索犹如桥墩。正是由于斜向产生的强大水平分力，依靠塔的自锚体系加以平衡，使拉索承受巨大拉力，塔梁承受巨大压力，从而充分发挥了钢材受拉和混凝土受压的特性。特别是由于利用斜拉索作为主梁的中间弹性支撑，可以大大降低主梁的弯矩值，改善主梁的受力状态，这不但可以使主梁尺寸大大地减小，而且由于结构自重显著减轻，既节省了材料，又能大幅度的增大桥梁的跨越能力。在大跨径桥梁方案比选中，斜拉桥与悬索桥占据绝大多数。斜拉桥以其简明的结构受力、较低的材料费用、优美多变的桥型、较好的刚度和抗风能力等众多优点而备受青睐。

1.2斜拉桥索塔结构形式及受力特点

斜拉桥的主塔结构形式、高度、截面尺寸大小、塔底支承形式，应根据桥位处的地质、环境条件、斜拉桥的跨径、桥面宽度、拉索布置以及建

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筑造型等因素决定。索塔结构形式变化多样，在顺桥向常用的结构形式有单柱式、A字形和倒Y形等几种，如图1.1所示。单柱形索塔构造简洁，

外形轻盈美观，施工方便，是常用的塔型，但承受横向水平荷载的能力差。目前，国内外大多数斜拉桥在顺桥向均采用单柱形。A形和倒Y形在顺桥向刚度大，不存在纵向具有柔度的变形条件，不利于索塔两侧拉索水平拉力的自平衡传递，主塔基础承受较大的顺桥向弯矩，这类索塔不多。

1）单柱式2）A字形3）倒Y型

图1.1塔柱形式(顺桥向)

斜拉桥索塔在横桥向常用的形式有独柱形、双柱形、门形、H形、梯形、A形、倒V形、倒Y形、菱形(包括宝石花形)等，如图1.2所示。柱式塔构造简单，通常用于主梁抗扭刚度较大的单索面斜拉桥。门形索塔在两塔柱之间设有横梁，组成了门形框架，构造较单柱式塔复杂，但抵抗横向水平荷载的能力较强，并且构造相对简单，施工方便，一般用于桥面宽度不大的双索面斜拉桥，早期的索塔都仿照悬索桥采用门式的。A形、倒Y形、菱形索塔的特点是结构横向刚度大，但构造、受力复杂，施工难度较大，既适用于单索面，也适用于双索面，多用于大跨径斜拉桥中。对较大跨径的斜拉桥，从改善扭振的角度出发，一般倾向于采用A形或倒Y形的索塔。

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a)A形b)倒Y形c)单柱形d)双柱形e)门形

f)花瓶形g)钻石形图

图1.2索塔横桥向造型基本形式

斜拉桥索塔一般由基础、承台、下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁、

塔柱拉索锚固段及塔顶建筑等八大部分组成(或其中几部分组成)，如图1.3。塔柱是索塔的主要构件，塔柱之间设有横梁或其他连接构件。塔顶横梁及竖直索塔之间的中间横梁是非承重横梁，只承受自身重力引起的内力。设有主梁支座的受弯横梁、竖塔柱与斜塔柱相交点处的受拉横梁是承重横梁，除承受自身重力外，还承受其他的轴向力和弯矩。有的塔柱、横梁作为索塔面内的组成构件共同参与抵抗风力、地震力及偏心活载。

组成索塔的塔柱及横梁的截面形状和