大跨度独塔斜拉桥静力分析

黄勤

（苏交科集团股份有限公司江苏南京210017）

【摘要】以某主跨135m的塔梁固结独塔斜拉桥为例，针对所选定的结构体系及构造，采用midas软件进行有限元静力分析。针对斜拉桥、主梁和桥塔主要受力构件进行了承载力检算，检算结果表明，所给定的尺寸及配筋满足承载力要求。所给出的研究结论可作为同类桥梁的设计提供借鉴参考之用。

【关键词】独塔斜拉桥；塔梁固结体系；静力分析

【中图分类号】U448【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2016）24-0133-02

近年来独塔斜拉桥因其经济、美观等特点，在跨越中小河流上应用得越来越多[1]，本文以某主跨135m的塔梁固结独塔斜拉桥为例，针对所选定的结构体系及构造，采用midas软件进行有限元静力分析。针对斜拉索、主梁和桥塔主要受力构件进行了承载力检算，检算结果表明，所给定的尺寸及配筋满足承载力要求。所给出的研究结论可作为同类桥梁的设计提供借鉴参考之用。

1.工程概况

某大桥跨越规划三级航道，主桥结构型式为：塔墩梁固结的独塔混凝土斜拉桥，跨径为（35+75）m+135m，边跨距离主塔中心线75m处设置一个辅助墩。

1.1主梁设计

主梁横断面采用单箱三室斜腹板截面，梁高3.6m，顶板宽22.5m，底板宽7m，塔梁固结处箱梁底板加宽至l0m。两侧悬臂长2m，中跨及边跨未压重段箱梁顶板厚0.25m，底板厚0.3m，悬臂端部厚0.2m，根部厚0.4m，斜腹板厚0.22m，腹板厚0.5m，辅助墩顶及低塔边跨箱梁设有压重混凝土段，其斜腹板及顶板加厚至0.3m，底板加厚至0.4m；箱梁标准节段长度按索距划分为7m。

1.2主塔设计

主塔采用混凝土结构，单柱型塔型。桥面以上部分的上塔柱为变截面钢筋混凝土结构，单箱单室，C50号混凝土，上塔柱高72m，上塔柱为矩形单箱单室截面，四角导圆弧，外轮廓6×5m~8×5m。索塔拉索锚固区锚固侧壁厚1.5~2.0m，侧壁厚1.0。

下塔柱高14.6m，下塔柱为矩形单箱双室截面，四角导圆弧，外轮廓8.0×10.0m。下塔柱外侧壁厚1.6m，中隔板壁厚0.8m。塔顶设有进人孔及平台栏杆、避雷针、航空障碍灯等设施。

通过有限元分析可看出：短期效应组合下主梁除横梁位置应力局部失真外，其余截面均正截面受压，其中上缘最小压应力0.38MPa～4.28MPa，下缘最小压应力0.67Mpa～4.73Mpa。最大主拉应力1.00MPa；在标准值组合下有最大压应力13.4MPa≤0.5fck＝0.5×35.5＝17.75MPa，最大主压应力13.3MPa≤0.6fck＝0.6×35.5＝21.3MPa，满足规范要求。

3.2斜拉索

主桥斜拉索采用高强度镀锌钢丝索体，全桥共设置68根，扇形索面。拉索型号分为七大类，规格分别为FPES7-91、FPES7-109、FPES7-127、FPES7-139、FPES7-151、FPES7-163及FPES7-187。

经计算可知斜拉索最大应力幅为52MPa，满足规范对斜拉索疲劳容许应力的要求。所有斜拉索的安全系数在2.52～3.26，满足规范对斜拉索安全系数（2.5倍以上）的要求[4]。

3.3主塔

本桥主塔为采用钢筋混凝土结构，下塔柱为实心断面，中、上塔柱为空心断面。

3.3.1主塔应力

塔底截面均受压，长期荷载效应组合下索塔压应力0.6MPa~7.0MPa，短期荷载效应组合下索塔压应力0.65MPa~7.2MPa。

3.3.2主塔变形

索塔在成桥及运营阶段均向边跨侧偏，索塔变形合理。调索完成后经3650天徐变，塔顶偏位为12.7mm。

3.3.2索塔承载能力验算

承载能力极限状态荷载强度验算结果：

（1）最大轴力强度验算

截面受力性质：下拉偏压

内力描述：Nj=3.26e+5KN,Qj=0KN,Mj=1.7e+05KN-m

截面抗力：NR=5.28e+05KN>=Nj=3.26e+05KN(满足)

（2）最小轴力强度验算

截面受力性质：下拉偏压

内力描述：Nj=2.64e+05KN,Qj=0KN,Mj=6.17e+04KN-m

截面抗力：NR=6.71e+05KN>=Nj=2.64e+05KN(满足)

（3）最大弯矩强度验算

截面受力性质：下拉偏压

内力描述：Nj=3.2e+5KN,Qj=764KN,Mj=8.4e+4KN-m

截面抗力：NR=6.53e+05KN>=Nj=3.17e+05KN(满足)

（4）最小弯矩强度验算

截面受力性质：下拉偏压

内力描述：Nj=2.6e+5KN,Qj=0KN,Mj=6.2e+4KN-m

截面抗力：NR=6.71e+05KN>=Nj=2.64e+05KN(满足)

根据有限元计算结果，持久状态承载能力极限状态桥塔控制截面最不利组合作用下承载力均满足规范要求。

4.结语

本文以135m的塔梁固结独塔斜拉桥为例，采用midas软件进行了有限元静力计算，针对斜拉桥主梁、桥塔和斜拉索等主要受力构件进行了设计检算。检算结果表明，所给定的尺寸及配筋满足设计要求。

参考文献

[1]刘士林,王似舜.斜拉桥设计[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2]邵旭东,程翔云,李立峰.桥梁设计与计算[M].北京:人民交通出版社,2007.

[3]顾安邦,向中富,徐君兰.大跨混凝土斜拉桥的线性与非线性稳定分析[J].重庆交通学院学报,2001．

[4]《公路斜拉桥设计细则》(JTG/TD65-01-2007)[S].北京:人民交通出版社,2008.