芜湖长江大桥主跨斜拉桥钢梁结构设计.pdf

1、人民长江凡,期月第卷 第年文章编号一一田一芜湖长江大桥主跨斜拉桥钢梁结构设计刘试顺中铁大桥勘测设计院,湖北武汉巧摘要芜湖长江 大桥是国内跨度最大的公铁两用 大桥,大桥钢析梁检焊结构中采用了多项新技术,具有较 高的科技含量,是我国桥梁建设史上的一座标志性工程,代表了我国 当代桥梁设计的先进水平。对芜湖长江 大桥桥梁的特点进行了介绍。由于跨度较大,现有的铁路桥梁标准的 刚度标准已不适用,通过动力响应分析并参考国外工程的经验确定了刚度标 准,并据此进行了结构设计。关键词结构设计钢 梁设计特点公铁两 用桥芜湖长江 大桥中图分类号网文献标识码概 述芜湖长江大桥是一座公铁两用特大桥,位于长江下游芜裕河段,

2、距广福矶头下游约。正桥分为上下两层,下层为铁路级双线,上层 为公路车道,斜拉桥主析宽,析高,公路桥面车道宽,两侧各设宽人行道,公路桥面板厚,与主析上弦杆以剪力钉的形式结合为一体,共同受力,是国内跨度最大的公铁两用桥,芜湖长江大桥钢析梁栓焊结构集中体现了新技术、新结构、新材料、新工艺,具有较高的科技含量,采用 了钢焊接整体节点,厚板焊接,板析结合等余项新技术,创造 了我 国建桥技术多项第一,是我国桥梁建设史上的一座标志性工程,代表了我国当代桥梁设计与建设的先进水平。桥梁结构特点芜湖长江大桥桥址位于机场附近,由于飞行禁空的限制,主塔塔顶至公路路面仅约,与主跨长之比为,远小于普通斜拉桥的结构参数,而

3、活载为铁路双线和车道汽超一,因此其结构设计和细节处理与普通斜拉桥有很大不同。钢一混凝土结合梁广泛应用于桥梁结构中历史已不短,钢板梁与混凝土桥面板相结合的结构形式在桥梁及建筑领域已得到广泛的应用,但钢析梁与混凝土桥面板相结合的结构形式在欧洲、日本最近才兴起,然而芜湖长江大桥这样大荷载大跨度的析梁与混凝土板的结合梁国内尚无先例。混凝土桥面板在斜拉桥体系中可充分发挥其材料性能,参与主拓共同作用有效减小主衔上弦杆截面,降低梁高、增大主梁刚度,结合梁不但较大限度地发挥出钢与混凝土各自材料的特性来满足结构的功能要求,而且有较好的技术经济效益。芜湖长江大桥斜拉桥主梁为十连续钢析梁,“”形析架,析宽一,析高,

4、节间长,上弦杆顶面用中剪力钉与混凝土桥面板联为一体两 主塔为混凝土塔,因基础原因两塔并不等高,两主塔高度相差叫 每塔两侧各组平行钢丝斜拉索,冷铸锚,每组由两根斜拉索并列组成,共种类型一咖,一咖,一咖,一四。每析最大索力万。索距,两索面中心距,边跨端部有团无索区,主跨中部有无索区上层公路混凝土桥面板厚,分块制造、安装,桥面板提前浇注存放个月以上,以减小混凝土收缩徐变的影响支承体系为号墩、号墩、号主塔、号主塔设竖 向支承并可承受横向水平力,两主塔两侧各设一对水平弹性索作为水平约束。桥梁刚度标准芜湖长江大桥是我国铁路在世纪之交的一项标志性工程,其主体是跨度十的矮塔斜拉桥,由于跨度较大,现有铁路桥梁的

5、刚度标准已不适宜使用,而刚度标准的取值是一项重要 的技术问题,需要根据结构的具体情况,通过动力响应分析并参考国外工程实践经验来予以确定。世界各国已建成的大跨度铁路斜拉桥和公铁两用斜拉桥的竖向挠跨比普遍大于,横向挠跨比大于,经长期运营考验,情况良好,其工程实践值得重视和借鉴。年铁道部建设司组织有关专家对芜湖长江大桥斜拉桥刚度标准进行了论证,根据国内外建成桥梁的实例和车一桥动力响应分析确定芜湖长江大桥刚度采用下列标准设计竖向挠跨比。双线铁路加载,边跨为,中跨为公铁共同加载,边跨为,中跨为。宽跨比。边跨乙为,中跨乙为。钢梁结构设计主析。主梁为连续钢析梁,“”形析架,析宽,节间长。最大板厚。主析弦杆和

6、部分斜杆采用箱形截面,其余斜杆和副析杆件均为“形截面。主析弦杆最大杆力约万,综合各种因素的影响,主收稿日期一以一作者简介刘汉顺,男,中铁大桥勘测设计院,高级工程师。1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/人民长江年析弦杆均采用箱型杆件,宽度为,上弦杆高约川,下弦杆高约,组成箱形杆件的块板 中部各设一根纵向加劲肋腹杆均采用插人形式。杆件截面见图。梁相连。锚箱结构见图。广日日甲目卜一一生洲卜 一洲乡乡乡乡了了功酬酬酬夏夏宝 苗 箱顶平面【,、一、丁川川川八八八六六落

7、曰上弦杆下弦杆箱形斜杆形斜杆图杆件截面示意单位支撑架。芜湖桥主析宽为,上层公路行车面宽约,上层两索面中心距为。为解决索力向主析的传递,在每个锚点处设支撑架与主析相连,斜拉索上端与主塔锚固,下端锚固于支撑架,通过支撑架传递给主析。每个锚点处支撑架均由根杆件组成,从锚点处两根连向上弦节点,一根连向下弦节点,靠塔侧的对索的水平支撑架杆件为压杆,外侧两根则为拉杆,以改善结构的受力。与下弦节点连接见图百百 万万一一蒙蒙 飞飞断断嚷嚷戮戮锚箱底平面卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜一一浦浦件件件尸尸尸尸尸气一叫州州瓣瓣瓣瓣瓣瓣霭霭狂狂浮浮图副衍与下弦节点联结锚箱。锚箱是传递强大索力的关键部件,本桥的锚箱由于存在副析而

8、使得其结构更为复杂,为空间杆系的交点,如何将索力顺利传给主析,并尽量简化结构便于制造安装是问题的关键。本桥锚箱为两室箱形结构,每个箱体锚固两根斜索,有块主腹板,中间一块厚,两侧厚,上、下盖板均厚,腹板伸出下盖板与跟下弦节点相连的副析杆件相接。锚箱水平方向分别与上弦的两相邻节点相接。内侧腹板与公路边纵图锚箱结构示惫弹性索。本桥的纵向水平约束采用设置水平弹性索的方式,由于两塔的刚度不同,为协调全桥各部份的受力,两塔弹性索的截面也不相同。号主塔采用一叨弹性索,而号塔采用一咖的弹性索,弹性索一端锚于主塔横梁上的锚座,另一端锚于外侧的铁路纵梁与横梁相交处,每塔上、下游侧各设一对弹性索。剪力钉。钢梁主析上

9、弦杆及公路纵横梁的上翼缘与公路混凝土桥面板相结合,桥面板通过布在钢梁主析上弦杆及公路纵梁上翼缘的剪力钉与钢 梁结合,剪力钉采用仓圆头焊钉。箱形杆件的密封。为改善箱形杆件的疲劳性能,箱形杆件端隔板的密封未采用过去隔板四边满焊的习惯作法,而改用一肠密封剂进行箱形杆件的密封处理,再在密封剂表面刷涂环氧云铁中间漆和灰铝粉石墨醇酸面漆。结语由于芜湖长江大桥大量采用了新结构、新材料、新工艺,国内现有的一些规范和标准并不适用,因此进行了大量的材料试验和结构试验的研究工作,制定了芜湖长江大桥正桥钢梁疲劳验算规定、芜湖长江大桥混凝土桥面系与钢析结合梁设计条文等一些补充的设计规范及相关标准。编样常汉生征订启事中国

10、农村水利水电中国农村水利水 电是 由中国灌溉排水发展中心、水利部农村水电及 电气化发展局、武汉大学、中国国家灌排委员会主办的水利 电力专业性技术期刊,内容包括水利水 电研究、设计、建设和管理的各个方面,信息量 大,读者面广,且 注重应用技术的研究和推广。是全 国省、部 优秀科技期刊,并荣获“首届 国家期刊奖”,是“中国期 刊 方阵”的双高期 刊。是 全国中文核心期刊、中国科学引文数据库来源期刊、中国科技论文统计源期刊、中国学术期刊综合评价数据库来源期刊。中国农村水利水 电为月刊,大开,麟页,每月日出版,定价元,全年元。国内订阅全国各地邮局,邮发代号一国外订阅中国国 际 图书 贸易总公 司北京信箱,国外代 号地 址武汉大学 内 邮编电话醉传真但。1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/