混凝土 自锚式悬 索桥配重设计初探 韩安凤 f上 海勘测设计研究院 ， 上海 200434) 【摘 要】 针对塔梁分离的混凝土加劲梁自锚式悬索桥，讨论为平衡主缆锚固端上拔力的配重设置的影响 因素和设计方法。选取某三跨连续 自锚式悬索桥，通过调整边主跨比、垂跨比、边跨压重及调整锚固端配重分布， 对 自锚式悬索桥减小或消除支座上拔力的方法进行了探讨。经对比分析，边主跨 比的合理设置、增大锚固端配重 对减小锚固端支座上拔力作用显著；附加压重荷载应尽量靠近支座处布置；调整主缆张力 ，适当增加加劲梁的分 担载荷 ，对减小 支座 上拔 力有利 。 【关键词】 自锚式悬索桥；主缆张力；配重设计；附加压重 【中图分类号】 TU279．7 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2012)06—0070—03 混 凝 土加 劲 梁 自锚 式悬 索桥造 型美观 、造价 低 、 刚度 大 、同时 可 以克服 钢加劲 梁用 钢量 大 ，在较 大轴 向压 力下 容易 压 屈 、建造 和后 期维 护费用 高 的缺点 ， 在中小跨 径 的 自锚式 悬 索桥 中发展 迅速 。但 由于混 凝 土加劲梁恒载 自重大 ，在 三跨 连续 的 自锚 式悬 索桥 中 ，主缆在 边 跨 锚 固端 除 了给 加劲 梁 传 递 巨大轴 力 外 ，还会产生很 大的竖 向拉 力。当边跨重 量不 足 以平 衡竖 向拉力 时 ，锚 固端支 座会产生上 拔力 。在 设计过 程 中，应尽量 消除或减小支 座上拔力 。当主跨 跨径不 变 时 ，虽 然可 以通 过优 化 主跨加劲 梁截 面 ，减 小主跨 恒载 ，来减 小上 拔 力 ，但 这种方 法不 能保证 完全 消 除 主缆竖 向拉 力 带来 的上 拔力 。配 重设 计就 是 通过 沿 混凝土加劲 梁轴向合理 配置恒载质 量 ，以及 采用适 宜 的主缆 和 吊杆布 置 ，必要 时配置 附加压 重 ，以求实 现 由桥梁上部结 构 自身平衡 主缆 张力 的 目的。 1 配重设计影响 因素 通 常主跨按受力和 刚度 所需 的最小 断面设 置 ，沿 主跨全 长不变 ，因而调 整恒载质量分 布 的方 法 主要 是 增加边跨特 别是锚 固端 恒载 ，如增大 边跨和 锚 固端 梁 截 面 ，增 设锚 固跨等 ；附加 压重是 通过 配置 结构 自重 以外 的质 量 来 平衡 上拔 力 的方法 。如箱型 截 面 的边 跨加劲梁，可在箱室 内填充附加质量 ，对于有引桥的 自锚式 悬 索桥 ，可在 锚 固端设置 牛腿 ，将 引 桥一端 支 承在 牛腿 上 从 而利 用 引桥 重量作 为 附加 压重 。在实 际工 程 中 ，配重 设计 往往 受各种 因素影 响 ，使 得 配重 设计要综合 考虑各方面要求 ，如 ： (1) 边 主 跨 比的影 响 ：边 主跨 比是 自锚 式 悬索 桥设计 的关键 问题 之一 ，但边 主跨 比往往 受地形 和地 理条件 限制。 (2) 垂 跨 比影 响 ：垂 跨 比影 响 主 缆 的线 形 和 张力 。(3) 桥跨 的影响 ：在桥跨允许 时 ，可在锚 固跨 外 设 置辅 助跨 来平衡 上拔力 ；对 于有引 桥 的桥 梁 ，可通 过将引桥重量压在锚 固端来平 衡上拔 力 ；当桥跨 受 限 时 ，就只能通过其他方法进行 。 (4) 截面高度的影响 ：适 当增大锚 固端截面 ，加 大锚 固端恒载是配重设 计 的重 要方法 ；但 此方 法受梁 顶标高和桥梁净空 限制 。 (5) 对 于塔 梁分离 的 自锚式悬 索 桥 ，对桥 塔处 支座反力还应进行考 虑。防止塔梁支座脱空 。 (6) 在达到 消除或 减小 上拔 力 目标 的同 时 ，应 考查整体结构受力情况 。 2 实例分析 2．1 工程概况 某三跨连续 自锚 式混凝 土加 劲梁悬 索桥 ，塔 梁分 离 ，跨径组合为 40m+120m+40m，全桥 总长 200m，宽 12m，加劲梁标 准梁 高 2．1m，锚 固端 加劲 梁底 和 主塔 横梁处加劲梁底各设两 个支 座。经配重 设计后 ，边跨 端部梁 高渐变至 3m，并 向支座外侧挑 出4m。如图 1～ 图4所示 。 在配重设计分析过程中，保证主跨跨径、加劲梁 截面不变 ，在此基础 上 ，改变边 主跨 比、垂跨 比∥ 、调 整附加压重范围、主缆张力 、增 大锚 固跨 ，考察 成桥 时 锚 固端支座反力 F1，桥塔塔梁 支座反力 ，桥塔 处加 劲梁轴力 Ⅳ1及弯矩 M1，主跨跨 中处加劲梁的轴力 舵 及弯矩 M2的变化 ，并考察加 劲梁上下缘应 力水平 ，进 行配重设计。 2．2 边主跨 比的影响 边 主跨 比即边跨与 主跨跨 度之 比，为考察 边 主跨 比影响 ，分别取边 主跨 比为 1／2、1／2．3、1／2．6和 1／3， 计算得 到成桥 阶段 支座反力 和加 劲梁 内力 ，结果 见表 l，表 中支座反力 为两支座反力 和 ，正 为拉 ，负 为压 。 从表 中可看 出 ，增 大边 主跨 比对 减小 上拔力 作用 显著 ，边主跨 比越大 ，上拔 力越小 ，同时塔 梁支 座处 压

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