趙 亮 王鳳彪

(山東交通學(xué)院，山東 濟(jì)南 250357)

0 引言

索輔梁橋是由我國鄧文中院士提出[4]，它是介于斜拉橋和矮塔斜拉橋之間的一種新的結(jié)構(gòu)體系。在城市橋梁跨徑不大時(shí)，考慮主梁承載能力不一情況下，充分發(fā)揮主梁及斜拉索的承載能力。它是以主梁為主要承載構(gòu)件而拉索作為輔助承載構(gòu)件，利用拉索來提高主梁剛度，進(jìn)而滿足受力要求。

1 工程概況

自由路洪溝河橋是費(fèi)縣東城新區(qū)東西向交通要道跨越景觀改造后洪溝河大水面的節(jié)點(diǎn)工程，道路紅線35.5 m。橋型布置為85 m+65 m=150 m獨(dú)塔中間雙索面斜拉橋(見圖1)。主塔墩采用塔梁固結(jié)體系并配有兩個(gè)邊墩。橋面布置：2.0 m(人行道)+2.5 m(非機(jī)動(dòng)車道)+10.5 m(車行道)+5.5 m(錨索區(qū)兼中央分隔帶)+10.5 m(車行道)+2.5 m(非機(jī)動(dòng)車道)+2.0 m(人行道)=35.5 m。

1.1 主塔

橋塔采用鋼混組合結(jié)構(gòu)，分為24.45 m長的鋼塔柱及28.26 m的混凝土段，其中鋼混段為2.5 m。其中鋼塔柱分為5個(gè)節(jié)段D0,D1,D2,D3,D4，其中D0為鋼混結(jié)合段其余為主要受力節(jié)段?；炷炼尾捎肅55混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑。

1.2 主梁

主梁為單箱七室箱梁，為平衡中跨側(cè)跨索不平衡對(duì)主塔的影響，對(duì)側(cè)跨主梁采取增重措施及頂?shù)装寮雍瘢數(shù)装寰雍?5 cm。且塔梁結(jié)合段寬度為8 m，拉索錨固區(qū)寬度為70 cm，端橫梁寬度為2.5 m。

1.3 斜拉索

斜拉索采用扇形布置形式，采用張拉錨固方便的φ7高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲束，鋼絲強(qiáng)度Ry=1 670 MPa，共計(jì)12對(duì)斜拉索，斜拉索在梁上索距5 m，塔上索距2 m。斜拉索采用雙層PE護(hù)套，外層PE護(hù)套的顏色根據(jù)景觀要求確定。

2 Midas有限元模型建立

為了探討索輔梁橋斜拉索破損對(duì)其余拉索索力的影響分析，我們對(duì)自由路洪溝河大橋進(jìn)行完整建模，在建模過程中，全橋共建有136個(gè)節(jié)點(diǎn)，109個(gè)單元，21個(gè)截面，其中包含有2個(gè)變截面組。斜拉索共有24根，采用只受拉桁架單元進(jìn)行模擬。兩平行斜拉索與主梁進(jìn)行剛性連接，主墩兩邊墩進(jìn)行彈性連接中的剛性。全橋施工階段采用一次成橋，中跨跨中橫斷面結(jié)構(gòu)圖見圖2，Midas全橋建模模型見圖3。

橋梁計(jì)算采用的材料參數(shù)均查詢公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[5]后確定。為分析索輔梁橋斜拉索對(duì)其余拉索索力的影響，我們對(duì)在橋梁二期鋪裝后的成橋狀態(tài)下分析吊桿破損最不利情況及最有利情況下斜拉索破損對(duì)其余斜拉索的影響。全橋索力值見表1，由Midas后處理結(jié)果我們可知在斜拉索79,80單元兩根拉索應(yīng)力最大達(dá)到619.9 MPa，在20,21單元兩個(gè)拉索應(yīng)力最小為515.9 MPa。通過鈍化索單元來模擬拉索破損。我們各選取一根拉索進(jìn)行鈍化，來研究此鈍化后的拉索對(duì)其余無破損斜拉索索力值的變化。此外我們選取85 m跨的38號(hào)短索進(jìn)行鈍化并分析研究。索兩端應(yīng)力值幾乎相同，再次我們只取一端應(yīng)力即可。

表1 全橋索力值 MPa

3 拉索破損對(duì)其余拉索索力的影響

表2 80號(hào)拉索破損與拉索完整差值 MPa

1)將80號(hào)拉索鈍化后在Midas后處理結(jié)果見表2。我們可以得出，在80號(hào)拉索破損時(shí)，與80號(hào)拉索同側(cè)的拉索索力均有所增大，且在75號(hào)增值最大達(dá)到35 MPa,同比增幅5.8%。離80號(hào)越遠(yuǎn)增幅越小。在另一側(cè)拉索索力均有所減小且減小較均勻。在11 MPa～14 MPa左右。

表3 20號(hào)拉索破損與拉索完整差值 MPa

2)將20號(hào)拉索鈍化后在Midas后處理結(jié)果見表3。我們可以得出，在20號(hào)拉索破損時(shí)，與20號(hào)拉索同側(cè)的拉索索力均有所增大，且在21號(hào)，23號(hào)增值最大達(dá)到35.4 MPa,同比增幅6.9%。離20號(hào)越遠(yuǎn)增幅越小。在另一側(cè)拉索索力均有所減小，且離的越遠(yuǎn)減小幅度越大B6索減幅約為B1索的3倍，在90號(hào)減幅達(dá)到最大值為41.5 MPa，同比減少7.8%。

表4 38號(hào)拉索破損與拉索完整差值 MPa

3)將38號(hào)拉索鈍化后在Midas后處理結(jié)果見表4。我們可以得出，在38號(hào)拉索破損時(shí)，與38號(hào)拉索同側(cè)的拉索索力均有所增大，且在平行索39號(hào)增值最大達(dá)到30.1 MPa,同比增幅5.8%。離38號(hào)越遠(yuǎn)增幅越小且變化快到邊索僅增幅6.4 MPa。在另一側(cè)拉索索力均有所減小，且減小幅度較均勻在5 MPa～8 MPa左右。

4 結(jié)語

通過對(duì)自由路洪溝河大橋進(jìn)行建模分析并分別對(duì)20,80,38索單元進(jìn)行鈍化并運(yùn)行分析后得到以下結(jié)論:

1)當(dāng)索力最大拉索破損時(shí)，同跨的拉索索力均有所增幅，且離破損索越近增幅越大；與之最近拉索增加了35 MPa。而另一側(cè)索力均有所減小，且減幅較均勻。2)當(dāng)索力最小拉索破損時(shí)，與之最近的21，23均增加了35.4 MPa，另一側(cè)拉索索力均減小且離之越遠(yuǎn)增幅越大。3)短索破損后，在平行索39號(hào)增值最大達(dá)到30.1 MPa。離38號(hào)越遠(yuǎn)增幅越小且變化快到邊索僅增幅6.4 MPa。在另一側(cè)拉索索力均有所減小，且減小幅度較均勻。

[1] 臨沂市費(fèi)縣自由路洪溝河大橋設(shè)計(jì)施工圖[Z].

[2] 林元培.斜拉橋[M].北京：人民交通出版社，2004:5.

[3] 葛俊穎.橋梁工程軟件Midascivil使用指南[M].北京：人民交通出版社，2013:30.

[4] Man-Chung Tang.Rethinking Bridge Design:A New Configuration[J].Civil Engineering Magazine,2007,77(7):38-45.

[5] JTG D6—2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].