多跨斜拉桥双钢管-混凝土组合结构桥塔静力与抗震研究

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发布时间：2021-09-11

资料介绍

多跨斜拉桥双钢管一混凝土组合
结构桥塔静力与抗震研究
编译宋晓辉。徐飞萍，陈仁山，杨则英
(1．山东高速股份有限公司济南黄河大桥管理处，山东济南250000；
2．山东大学土建与水利学院，山东济南250061)
摘要：为研究双钢管一混凝土组合结构桥塔在多跨斜拉桥中的应用，以一座7塔8跨斜拉桥模型为背景，对
双钢管～混凝土组合结构桥塔的静力及抗震性能进行分析。采用极限状态设计法检验桥塔的安全性，在中等强度
地震波和超强地震波作用下，通过比较桥塔横梁处主梁在纵向可移动连接、线弹性连接及双线弹性连接3种支承
条件下的地震响应评估桥塔的抗震性能。分析结果表明：隔跨布置活载引起的主梁及桥塔弯矩大于满跨布置荷载
引起的主梁及桥塔弯矩；桥塔越高产生的位移和弯矩越小；塔顶响应和塔底弯矩在可移动支承条件下最大，在双线
弹性连接条件下最小。双钢管～混凝土组合结构桥塔适用于多跨斜拉桥，主梁与桥塔横梁处采用双线弹性连接方
式，桥塔的抗震性能最好。
关键词：多跨斜拉桥；钢管一混凝土组合结构桥塔；抗震分析；双线弹性连接；耗能特性
中图分类号：U448．27；U441．5 文献标志码：A 文章编号：1671—7767(2013)01—0043—00
1 引言
钢管一混凝土构件在新结构中已经得到了广泛
应用，钢管对其内部混凝土的约束作用提高了混凝
土的抗压强度，钢管内部的混凝土又可以有效地防
止钢管发生局部屈曲。基于此提出了一种新型的组
合结构桥塔，其塔柱为双钢管矩形截面，内、外2层
钢管之间灌注混凝土。这种钢管一混凝土组合结构
桥塔具有较高的极限抗弯和抗压强度，同时也具有
良好的延性。
钢管一混凝土组合结构桥塔可以应用在多跨斜
拉桥中，法国米约大桥(7塔8跨斜拉桥)是一个很
好的例子。尽管类似结构已经在传统桥梁的低桥墩
中得到了应用，但是文中提到的钢管一混凝土组合
结构桥塔从未提出或应用于高塔斜拉桥。同时，由
于多跨斜拉桥是一种新型结构，其静力行为及抗震
性能还有待进一步了解，因此有必要对钢管一混凝
土组合结构桥塔多跨斜拉桥的静力行为和抗震性能
进行研究。
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因为关于多跨斜拉桥的研究并不多，多跨斜拉桥
的静力行为与活荷载的强度及分布有关，因此研究荷
载分布对弯矩和位移的影响是很有必要的。此外还
研究了3种不同高度的桥塔的塔高对其变形和弯矩
的影响；桥塔的安全性则通过极限状态设计法检验。
此外，还研究了适用于多跨斜拉桥的组合结构
桥塔的地震响应。桥塔的动力响应是根据日本公路
桥梁抗震规范规定的中等和超强设计地震波发生时
获得的。在动态响应评估中比较了桥塔横梁处主梁
的3种支承条件，分别是纵向可移动连接、线弹性连
接和双线弹性连接。地震作用下结构的恢复力也得
到了核实。
2 静力分析
2．1 结构模型
图1是用于研究的一座7塔8跨斜拉桥模型的
总体布置，其跨径组成为(100+6×200+100)
m。主梁采用宽18．8 m、高2．2 m的正交异性板钢