部分斜拉桥的结构体系分析.doc

部分斜拉桥结构体系分析
部分斜拉桥亦称矮塔斜拉桥,其构造特点是在连续梁中支点处设置矮索塔,其塔高只有斜拉桥索塔高度的一半左右,斜拉索通过矮索塔上设置的鞍座对主梁产生竖向支反力和水平压力。部分斜拉桥主梁自身刚度较大,能够承担大部分荷载效应,斜拉索对主梁只起到一定程度的帮扶作用。部分斜拉桥是介于斜拉桥和连续梁桥之间的一种新桥型,兼具斜拉桥和连续梁桥的双重结构特征。
部分斜拉桥是由上部结构索、塔、梁三种基本构件和下部结构墩台、基础组成的结构体系,影响部分斜拉桥结构各部分荷载效应最根本的因素是梁、塔、墩之间的结合方式,不同的结合方式产生不同的结构体系。根据部分斜拉桥结构自身的特点和梁、塔、索、墩的结合方式,可将部分斜拉桥结构体系划分为三种型式:(1)塔梁固结体系;(2)支承体系;(3)刚构体系,见图1所示。部分斜拉桥三种结构体系与斜拉桥相应的结构体系含义相同,所不同的是部分斜拉桥没有斜拉桥常用的漂浮体系。
（1）塔梁固结体系
塔梁固结、塔墩分离、梁底设支座支承在桥墩上,斜拉索为弹性支承,这是一种完全的主梁具有弹性支承的连续梁结构。这种体系必须有一个固定支座,一般是一个塔柱处梁底支座固定,而其他支座可纵向活动。这种体系的主要优点是取消了承受很大弯矩的梁下塔柱部分,代之以一般桥墩,中央段的轴向拉力较小,梁身受力也很均匀,整体温度变化对这种体系影响较小,几乎可以略去。这种体系结构整体刚度小,当中跨满载时,由于主梁在墩顶处的转角位移导致塔柱倾斜,使塔顶产生较大的水平位移,因而显著增大了主梁的跨中挠度。上部结构重力和活载反力需经支座传递到桥墩,因此需设置大吨位支座。
我国的漳州战备桥、小西湖黄河大桥、离石高架桥;日本的蟹泽桥、士狩大桥、木曾川桥、揖斐川桥、新唐柜大桥均采用这种体系。已建部分斜拉桥采用这种结构体系较多,与连续梁体系相同,符合部分斜拉桥的概念含义。
（2）支承体系
塔墩固结、塔梁分离,主梁在塔墩上设置竖向支承,支座均为活动支座,这种体系接近主梁具有弹性支承的连续梁结构。支承体系与梁塔固结体系主梁受力性能基本相同,塔墩底部承受较大的弯矩。
我国芜湖长江大桥采用的是支承体系,该体系在部分斜拉桥结构中较少采用。
（3）刚构体系
梁塔墩三向互为固结,这是一种完全的主梁具有弹性支承的连续刚构结构。这种体系的优点是结构刚度大,主梁和塔柱的挠度及变形均较小,不需要支座,施工时也不需临时固结措施,最适合采用悬臂法施工。缺点是固结处主梁负弯矩大,温度变化对这种体系影响敏感,梁下桥墩高度不宜过小。刚构体系动力性能差,体系用于地震区及风荷载较大的地区时,应认真进行动力分析研究。
日本的都田川桥、又喜纳木桥和我国的同安银湖大桥都是单塔双跨部分斜拉桥,均采用刚构体系;日本的屋代南桥、屋代北桥、冲原桥、小田原港桥、保津桥、新名西桥等都是双塔三跨部分斜拉桥,也都采用刚构体系。刚构体系是部分斜拉桥采用较多的结构形式。