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1、重庆大佛寺长江大桥斜拉索系统设计第196期(总第109期)97年12月20日华东公路EASTCHTNAHIGHWAY1/No.6(Iota1No,109)December1997【提要】本文通过重庆大佛寺长江大桥斜拉索系统的设计简介,提出在斜拉桥中进行斜拉索系统设计时应注意的问题.局限在桥墩位置及正在施工的一个跨径范围施工场地清洁,减少城市建筑荇染,对现有交通影响小,预制块件运输方便.特别适用于本已非常拥挤的闹市区,这对于城市高架道路和轻轨快速交通有着重大的意义.在其他桥梁中,采用体外预应力所带来的新型结构,展示了我国桥梁建设上的成就,同时也增强了我国的桥梁建设在国际上的竞争力.4结论综上所述
2、,我国正面临着道路建设和城市建设的高峰,体外预应力技术具有极大的针对性,其在我国桥梁建设中有着巨大的应用前景.在我国,体外预应力技术的运用相对滞后,更缺乏对其力学性能的系统研究.从现有资料看,在我国无论是模型试验还是计算软件,均针对在民用建筑中的无粘结部分预应力混凝土结构,或是整体施工的体外预应力配柬桥梁.尚没有在符合我国常用材料和规范荷载条件下,对现代桥梁结构中大量采用的节段施工体外配束桥梁的试验,也没有为此专门编制的计*收稿日期:19970714?6?算程序所以,在体外配束桥梁在国外已成为时尚的今天,进行这方面的工作是当务之急,同时,还应对这种结构所涉及的设计和施工上的问题进行研究,并分析
3、改善结构性能的方法和措施,以提出在设计和施工上的建议,从而为体外预应力桥梁结构在我国的广泛应用打下坚实的基础.参考文献1项海帆大跨度桥粱工程的最新进展中国土木工程学台桥粱及结构工程第九届年会论文集.1990.4;17232美国混凝土协台编.桥集中的件外预应力.sp120.19903张海龙.韦脐译.英国顶应力昆麓土桥的历史回顾.国外桥集.1990,l:33454谢红兵译.节段式棍凝土桥桀设计和施工指导性规艳<-).国扑辑架.i993,4:2973155严国敏译.采用斜索加强的混凝土桥的结构特性斟拉桥与部分斜拉辑.桥第信息资料N9603铁遭部大楫设计豌技术室.1996,26Hiadi.At.
4、IlEnhancingStrengthandDuctilityofPoslTenfionedSegmentalBoxGirderBri妇es.ACIStructurajournal,VoI.92,No.1,Jan.一Feb.1995:3344Ra哪,G.-andAparleio,A.C.UhimateBehaviorDExternalJyPrestressedCocretBBridges.StructuralEngiaeering/nterna6onal,3,951721771前言斜拉索是斜拉桥的一个重要组成部分,斜拉索的布置形式直接显示了斜拉桥的构造特点.同时斜拉桥桥跨结构的重量和桥上的活载
5、,绝大部分或全部通过斜拉索特递到塔柱上,并由塔柱传给地基.因此斜拉索系统的设计在斜拉桥设计中是十分重要的.重庆大佛寺长江大桥主桥采用双塔双索面飘浮体系预应力混凝土斜拉桥,引桥采用简支梁桥面连续结构.桥面总宽30.6m,桥梁全长1176.0m.全桥共计220根斜拉索.2斜拉索系统设计斜拉索系统的设计包括:(1)斜拉索设计;(2)斜拉索与主粱锚固构造设计;(3)斜拉索与主塔锚固构造设计f(4)斜拉索护罩及减振装置设计.2.1斜拉索设计a)斜拉索型号的选用斜拉索是斜拉桥的主要传力结构,因此对其本身结构和强度有一定的要求.重庆大佛寺长江大桥采用交通部重庆公路科学研究所斜拉索厂生产的成品索.钢丝为7镀锌
6、高强钢丝(:1670MPa),PE防护.其技术要求遵照文献3执行.同时由于该桥位于重庆市东大门,成品索除采用PE防护外,还采用彩色涂装工艺,这样更能增加大桥的外观效果,使之成为市区的一大景观.斜拉索型号根据设计索力的大小确定.设计索力是计算索力乘以一定的安全系数.拉索的强度安全系数一般应2.5.b)斜拉索下料长度计算拉索的下料长度,是指锚具制作时钢丝的无应力长度.先计算每根拉索的长度基数,再对厶进行若干修正,即可算出下料长度.对于冷铬镦头锚,拉索在设计温度时的无应力下料长度计算公式如下:=Lo一+,3Z4+厶札+厶D+2厶)+3d式中L拉索下料长度;厶每一根拉索的长度基数,为该拉索上,下两个索
7、孔出口处在拉索张拉完成后锚固面的空间距离;初拉力作用下拉索的弹性伸长修正;初拉力作用下拉索的垂度修正;LM张拉端锚具位置修正.最终位置可设定螺母位于锚杯前1/3处;LM.固定端锚具位置修正.可设定螺母位于锚杯的1/2处;Lo锚固板厚度;3d拉索两端所需的钢丝镦头长度.弹性伸长量和垂度修正值可分别按下式计算:厶=警=式中拉索设计应力;E拉索弹性模量;丁拉索设计拉力;L.拉索长度基数;厶厶的水平投影;拉索每单位长度重量.2.2斜拉索与主渠锚固构造设计重庆大怫寺长江大桥的主梁是粱板式结构,斜拉索锚固于两边较大的主梁上.在拟定主梁的截面尺寸时,除应满足受力要求外,还应满足构造要求.a)设计原则1)锚固
8、的拉索可以更换;2)每一锚固点设有类似攒梁的构造以平衡垂直分力;3)尽量减少拉索预留构造对主梁的削弱及主筋的切断;4)使主梁受力尽量明确5)锚固点附近的桥面板,底板,腹板,应适当加固.b)锚固形式该大桥斜拉索与主梁的锚固采用在粱底锚固的形式.在主梁中按斜拉索的倾角设置管道,拉索通过管道锚固在粱底,为美观计,将锚头放在粱内,为弥补在锚固区的断面削弱,在一?7般区段,采用钢锚箱和增加钢筋的办法.在近塔柱两侧,由于压力增大,还局部加厚了梁肋.拉索在梁内的锚固构造是整个斜拉桥设计的重要部位.因拉索是斜拉桥的主要支承体系,故拉索锚固结构的可靠与否,关系到整个大桥的安全度和可靠度.c)斜拉索锚箱及局部钢筋
9、网设计该大桥主粱斜拉索锚箱设计如图l.锚箱除锚垫板和粱底盖板外,均用厚20mm的钢板焊接而成,并与锚垫板焊接,下设裙边板和盖板.锚箱的大小由锚具的长短,大小而定.由于本桥设定在塔上张拉,因此在设计锚箱大小时可拟定锚圈位于锚杯中心处进行计算.锚箱的周围还应布置钢筋网,以更好地分散由锚具产生的局部应力.锚垫板的厚度及大小由拉索的设计索力及倾角而定.斜拉索预埋钢管的长度以伸出桥面的竖直距离1.0m计算,这样既满足设计减振装置的需要,又较美观.图1斜拉索锚箱设计2.3斜拉索与主塔锚固构造设计主塔的拉索锚固部位,是一个将拉索的局部集中力,安全,均匀地传递到塔柱的重要构造.重庆大佛寺长江大桥塔柱为”花瓶”
10、形钢筋混凝土塔柱.拉索锚固区为空心断面,采用?R塔壁平面预应力钢束布置的锚固型式.这样就可利用预应力钢束的外力来平衡拉索的索力产生于塔壁的内力.a)设计原则1)锚固可靠,避免混凝土塔身出现水平应力;2)张拉时有足够的操作空间,千斤顶移动方便;3)尽量减少拉索预埋管道对塔柱的削弱和主筋的切断.b)断面尺寸及锚固齿块设计在拟定塔柱的断面尺寸时,不仅要满足受力的需要,而且要满足施工的要求.对空心的锚固区断面,其尺寸大小应由施工时千斤顶的大小和引伸杆的长度决定.拉索锚固于塔壁上,必须设置锚固面垂直于斜拉索轴线的锯齿块,锯齿块的大小由锚垫板的大小决定,同时锯齿块内应设置一定的局部钢筋,以抵抗和分散拉索传
11、来的外力.c)锯齿块预埋件及钢筋布置斜拉索锚固区锯齿块除设置有能承受一定压力的钢垫板外,还设有10irfl厚的包角钢板及内包钢板.包角钢板的设置有利于施工和保证施工质量.在靠近索塔顶部的锯齿块段,由于索力增大,倾角增大,使得塔柱相应断面的水平分力增大,环形应力增大,因此在该区段用厚10rflrll的钢板焊接成封闭的钢箱,以抵抗环形应力,同时有利于施工.由于斜拉索的倾角对整个斜拉桥的计算影响很大,因而在锚固区段,除设置有承受局部压力的分布钢筋外,还设有定位钢筋,以固定斜拉索预埋钢管的位置,使施工结束后的斜拉索所处的状态与设计尽可能相符.d)斜拉索锚固区预应力束布置斜拉索锚固于塔壁上,作用的集中力
12、较大,为了防止塔柱在拉索锚固力作用下开裂,必须采用局部预应力混凝土结构.重庆大佛寺长江大桥在锚固区段内沿塔柱布置有直束和弯束两种预应力,如图2.设计时应注意:-I一/7l第6期(总第109期)l997年12月20日华奈公路EASTCH1NAHlGHWAYNo6(TotalNo.109)/December19P【提要】本文就某一后张法预应力混凝土组合T粱在预应力钢束张拉时发生侧向变形现象作一理论分析,并用能量原理推导了考虑钢束恢复力作用的侧向失稳的临界轴构的总体安全度及足够的抗裂安全度;2)选用可靠的预应力锚具,建立正确永久的预应力,重视短束效应;I420J_.一r自)图2锚固区段直弯预应力柬*
13、收稿日期:19970824.磐,.=一3)集中力的磊及相应构造的特点4)预应力钢束平面沿塔柱高度上的分部;5)预应力管道与斜拉索管道等的位置关系.2.4斜拉索护罩及减振装置设计斜拉索预埋钢管伸出桥面,为了避免雨水流人管内而腐蚀锚具,以致影响锚固构造,须对该处进行防护.同时处于大气中的斜拉索,受风的影响会发生振动,振动导致拉索根部出现反复挠曲,索中钢丝产生附加的挠曲应力.这种附加挠曲应力的反复作用,将加速钢丝的疲劳,必须加防止,因此,重庆太佛寺长江大桥采用了斜拉索护罩和减振装置.参考文献1周先念,橱共树等编预应力混凝土斜张桥北京:人民交通出版社,19932林元培斜拉桥北京;人民交通出版牡,19933JTiT694.斜拉桥热挤聚乙烯拉索技术条件9?
