器桥梁工程 Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 岳阳洞庭湖大桥主索鞍受力分析 方国强．林韬 （北京建达道桥咨询有限公司，北京 １０００１５） 摘要：以岳阳洞庭湖大桥为背景，介绍了该桥主索鞍的设计概况。根据设计细则对该桥进行了抗滑计算，并运用空间计 算程序对主索鞍进行了受力分析，并研究了拉杆施加与否对索鞍受力的影响，对类似悬索桥索鞍的设计具有一定的指导 意义。 关键词：桥梁；悬索桥；主索鞍；有限元分析；Ｍｉｓｅｓ应力 中图分类号：Ｕ４４８．２５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—７７６７（２０１３）０３—００５６—０３ Ｓｔｒｅｓｓ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｍａｉｎ Ｓａｄｄｌｅ ｏｆ Ｄｏｎｇｔｉｎｇ Ｌａｋｅ Ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ Ｙｕｅｙａｎｇ Ｆａｎｇ Ｇｕｏｑｉａｎｇ，Ｌｉｎ Ｔａｏ 主索鞍是悬索桥上部结构缆索系统的重要组成 解决了制造工艺与材料合理利用之间的矛盾．改进了 部件，设置于主缆越过塔顶之处，作用是将主缆的荷 它们的缺点：鞍头部分由于形状复杂．一般采用铸钢 载传递到索塔。主索鞍可使主缆在塔顶平顺地改变方 铸造而成：鞍体、底板等结构比较简单的构件采用钢 向，形成悬索桥特有的简洁、优美的主缆线形，并尽量 板焊接成型：然后把鞍头、鞍体通过焊接组装起来。 减小主缆由于方向改变而产生的弯曲应力。由于悬索 ４）组装式主索鞍是由多组厚钢板通过高强度拉杆 桥主缆在架设阶段与成桥阶段边、中跨荷载不平衡，所 连接而成，钢板厚度与索股宽度一致，隔板位于两厚 以在空缆阶段一般需要设置一定的预偏量，其大小以 钢板之间，横肋与底板及鞍槽壁相焊接，组合前加工 成桥阶段逐渐减小到零为准（可在索鞍底座设置滑动 各个板件而形成索股槽道及槽道的线形，在板件上精 摩擦副来实现这一功能） １主索鞍的分类 确定位加工全部销栓孔，最后组装成索鞍构件。该种结 构形式简单，制造方便，施工周期较短。适用于跨径较 ２工程概况 主索鞍按照制作方式可分为：全铸式、全焊式、铸 小的桥梁。 焊式及组装式 。 １）全铸式索鞍是用普通铸造方式将鞍头、鞍身、 岳阳洞庭湖大桥为（１ ４８０＋４５３．６）１２１的双塔双跨钢 下底板作为一个整体浇铸出来，工艺比较单一，制造 桁梁悬索桥，采用２根主缆，主缆垂跨比Ｆ／Ｌ＝１／１０，主 工期相对较短，可以有效地解决索鞍外型结构复杂、质 索中心距为３５．４ ＩＴＩ，采用平面索布置。全桥共１１７对吊 量较大的问题。但铸件本身易产生铸造缺陷，缺陷的 索，吊索标准问距为１６．８ ｍ，跨中吊索的间距为１７．６ ＩＴＩ。 修补率也会较高，当主索鞍的尺寸、质量较大时会给 主桥横桥向设２％的横坡，桥面系宽３３．５ ｍ，钢桁加劲 后序的机械加工造成一定的困难。 梁全宽３５．４ ｍ，梁高９ ｍ。索塔采用门式框架塔，岳阳 ２）全焊式主索鞍的制作材料是厚钢板，各个钢板 侧高２０３．０８８ ｍ，君山侧高２０９．０８８ ｍ：索塔单塔柱下设 之间通过焊接连接。该主索鞍的质量相对较小，用钢量 ４０根０２８０ Ｃ１ＴＩ桩基础。两岸均设置地下连续墙基础重 较节省。同时由于大量的机械加工是在组焊之前完成 力式锚碇。 的，故机械加工难度相对较小。但鞍槽部分的结构大多 接工艺相当复杂．因此应用并不多。 主索鞍采用铸焊式结构。由鞍头和鞍身两部分组 位并调股后，顶部用锌质填块填平，再把鞍槽侧壁用 为半径很大的阶梯圆弧，各部分所需厚度相差较大，焊 成，两者组焊成一体。当鞍槽内的隔板和索股全部就 ３）铸焊式主索鞍则吸取了全铸式和全焊式的优点。 拉杆上紧。为减轻顶推摩阻力，鞍体下设聚四氟乙烯滑 ５６，；｝荔技术２０１３ Ｎｏ．３（Ｍａｙ）Ｖｏ１．３１ 器桥梁工程 Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 簿担星 仰∞∞∞∞ 虬；号 ¨：∞ 宝ｍ叫凹Ｈ ∞∞ ６ ☆节点１５ｍ ｏ节点１４ｉｔｒｌ 口节点１３ｍ ４０节点１２ｍ ◇节点１１ｍ 罄节点ｌ０ｍ 节点９Ｉ１１ △节点８１１１ ☆节点７ｍ ｉ：； ６８ １。 ｏ节点６ｍ 图３计算预拱度与实际预拱度对比 嗣 鬓 监 ４结语 《监 笛 依托白坭河大桥实桥工程，根据连续梁桥的悬臂 浇筑施工过程建立了有限元仿真模型，对该预应力混 凝土连续梁桥施工过程中的截面应力、变形的变化规 律进行了计算分析，认为悬臂状态和成桥后的箱梁顶、 底板应力均处于合理的状态，满足结构安全性要求。另 图２根部至跨中各梁段节点位移步骤时程图（ｍ） 大于箱梁自重引起的下挠。 ３．３预拱度分析 桥梁施工过程中产生的变形是由设置预拱度来 外，对软件算得的预拱度与实际预拱度进行了对比分 得出两者能较好吻合的结论。 瓣 消除或部分消除Ｌ４］。因此，可按照实际的施工方案。对 析，模型进行反复修改，最后得出理论预拱度计算结果。该 ＿丁程实际施丁中．根据以往施ｌＴ监控经验，考虑到长 参考文献： １］姚玲森．桥梁工程［Ｍ】．北京：人民交通出版社，１９８５：５７—５８． 期荷载作用下主梁的下挠现象比较严重，所以特意增 【２】朱尔玉，刘磊，兰巍，等．现代桥梁预应力结构［Ｍ］．北京：清华 大了预拱度值。计算预拱度的数值与自重＋１／２静活载 ［大学出版社，北京交通大学出版社，２００８：２５． 作用下所产生的挠度值相同，方向相反。计算预拱度与 实际预拱度的对比见图３。 ｆ３１王法武，石雪飞．大跨径预应力混凝土梁桥长期挠度控制分 析ｌＪ］．上海公路，２００６（１）：２９—３２． 由图３可知。根据软件算得的预拱度与实际预拱 度值相差不大，能够满足要求。产生小量偏差的原因 主要是由于施工中受各方面因素的影响，计算时无法 一一ｆ４１李运喜，刘永健．预应力连续箱粱桥后期下挠影响因素分析 『Ｊ】．现代交通技术，２００８（５）：２９—３３． 考虑齐全，因此出现实际值的绝对值比计算值略 收稿日期：２０１３一Ｏ１—１１ 大的情况 （上接第５７页） 作者简介：高涛，男，工程师，硕士，主要从事桥梁结构设计工作。 是大跨径悬索桥主索鞍设计的趋势。 ３）主索鞍壁设置拉杆能够显著地降低鞍槽的应力 鞍槽最大Ｍｉｓｅｓ应力为７３．６ ＭＰａ．小于鞍体铸钢 力１４５．２ ＭＰａ，小于鞍体钢板部分容许应力１５７ ＭＰａ，满 足要求。 部分容许应力１４７ ＭＰａ，满足要求；鞍体最大Ｍｉｓｅｓ应 水平，是控制索鞍应力的一种有效措施。 参考文献： 由图２ｃ）、ｄ）对比分析可以看出，施加拉杆后鞍槽 【１】孟凡超．悬索桥【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２０１１：２９５—２９８． 的最大Ｍｉｓｅｓ应力从８９．９ ＭＰａ下降到７３．６ ＭＰａ，下降 ［２１周孟波．悬索桥手册［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００３：２１２— 了２２．１％，而鞍体的最大Ｍｉｓｅｓ应力则变化不大。 ５结论和建议 ２１５． ［３］常志军，张克．西堠门大桥主索鞍座设计［Ｊ］．公路，２００９（４）： ８０—８５． １）岳阳洞庭湖大桥主索鞍的总体受力是比较合理 的，能够实现主索鞍所起的功能与作用。 ［４］贾界峰，涂金平，周泳涛，等．空间索面自锚式悬索桥主索鞍 计算方法【Ｊ１．桥梁建设，２００７（５）：３８—４１． ２）由于悬索桥跨径的不断增大，相应的主索鞍的 规模也会加大，采用铸焊式主索鞍可以将鞍槽和鞍体 收稿日期：２０１３一Ｏｌ—Ｏ５ 分开加工，既便于保证施工质量，又利于运输及吊装， 作者简介：方国强，男，满族，工程师，硕士，主要从事桥梁设计工作。 ６０，；｝荭技东２０１３ Ｎｏ．３（Ｍａｙ）Ｖｏ１．３１
