第 ｌ期 （ 总第 １ ４期 ） ４
２ｌ Ｏ ０年 ２月
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自锚 式悬索桥 的空间分析及其试验研究
自锚 式悬索 桥构造 复杂 ．恒 载与 活载主要 南主缆 和加劲梁 共 同承 受 。加劲 梁 的受 力类似 于小跨度 的 弹
模拟 、单元 与材料 的选择 直接决 定 了模 型 的准确 性 有限元模 型 中 ．混凝 土 门式 桥塔采用 空 间梁 单元 模拟 ．主缆 和 吊杆 用有初 始应力 的桁架单 元模拟 ．加 劲梁 和横梁采 用空 间梁单元 模拟 ．桥面板 采用板 单元 模拟 全 桥模 型包 括桁 架 单 元 １０ ．粱 单元９ ３ ． ５个 ０个
桥 梁 与 隧 道 工 程 硕 士 研 究 生 ． 主 要 研 究 方 向 为 桥 梁 健 康 监 测
评 估 管理 。
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审回事盛暑
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朱 项 强， 江 等：自 式 索 空 分 及 试 研 磊， 贻 郑 敏， 锚 悬 桥的 间 析 其 验 究
２１ 年第１ ００ 期
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变 ．吊杆 索 力 等几 方 面 的对 比 ．表 明理 论 计 算 值 和实 测 值 吻合 较 好 ，北 关 大 桥 的 刚度 和 强 度满 足规 范 要求 ． ．
关 键词 ： 自锚 式 悬 索桥 ： 初 始 平衡 状 态 ： 初 始 张 拉 力 ： 有 限 元法 ： 静载 试 验 中图分 类 号 ：Ｕ ４ ．５ ４ ８２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ６ ５ （ ０ ０ １ ０ １ — ３ ０ ４ ４ ５ ２ １ ）０ — ０ ８ ０
朱 磊 ’ ， 项 贻 强’ ， 郑 江 敏 ， 唐 国 斌 。 吴 孙 尧’
（ ． 江 大 学 土木 工程 系， 浙 江 杭 ９ １ ０ ８ ２ 江 山市 市政 工程 管 理 处 ， 浙 江 江 山 ３ ４ ０ １浙 ‘ Ｉ ０５ ； ． Ｉ ＇ ３ ２ １ ０）
摘 要 ： 以 江 山 北 关 自锚式 悬 索 桥 为 例 ， 利用 有 限元 软 件 建 立 了 自锚 式 悬 索 桥 空 问 分 析 模 型 ．分 别 考 虑 了 恒 载 静 力 作 用 、主缆 吊杆 初 始 张 拉 力 及 几何 非 线 性 对 其 静 力特 性 的影 响 。 通过 分 析 计算 ．给 出 了 这 些 因 素对 该 桥 静 力 特 性 的影 响 规 律 然 后 ，通 过 典 型 的 实桥 静 载 试 验 研 究 来验 证 理 论 分 析 从 加 劲梁 、主 缆 挠 度 与 索 塔水 平 偏 位 ．加 劲 梁 与 索 塔 应
又具有 主缆直接 锚 同在 加劲梁梁 端 的特点 ．节省 了庞
的 自锚 式悬 索桥 ．桥宽２ １ ４１．主缆 线 型呈抛 物线 型 ． ＂ Ｉ 主跨 矢跨 比ｌ ．主缆 横 向间距 为 １ １ ／ ７ ６ １．两端 用 冷铸 １ 锚 锚 固体 系锚 固于加劲 梁端横 梁 内 吊杆纵 向基本 间 距５ ． ｍ．存 中跨 索塔 处 间距 为６ 吊杆 上端 与索 ０ ．ｍ ５
本文 以江 山北 关大桥 为背景 ．采用 大型有 限元软 件 建立 空 间模 型 ．分 别考 察 和分 析 了 自重恒 载作 用 、 几 何非线性 效应及 主缆 吊杆 的初拉 力对该 桥静 动力特 性 的影响 ．同时进 行实桥 的静载试 验研究 通过 实测
主梁 为现 浇混 凝 土格 子梁 体 系 ．共４ 纵梁 ．每 道
１ １ 年 ．德 国设计 师在科 隆 的莱 茵河上 建造 了第 ９５
一
１ — 科 隆 ． 兹桥 自锚 式 悬 迪
北关 大桥ｆ】 － 主桥采用 跨径 为４ ＋ １８ｍ＋４ ０ｍ １ ０ｍ
索桥 保持 了传 统地锚 式 悬索 桥桥 型优 美 轻便 的优 点 ．
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度耦 合 ，纵 向不约 束 。全 桥有 限元模 型如 图２ 示 。 所
板单 元５ ４ ７ 个 加 劲梁 两端 为 简支 ．两 端端 横 梁采 用 引桥压 重 ．加劲 梁与桥 塔之 间处理 为竖 向和横 向 自由
性 支承连续 梁 ．要 准确分 析桥梁 的受力行 为只 能采用
收 稿 日期 ：２ ０ — ０ ２ ０９ １— ８ 第 一 作者 简介 ： 朱 磊 （ ９ ６ ） 男 ， 浙 江平 湖人 ，浙 江 大 学 １８ 一 ，
夹 采用叉 耳板销接 ．下端 锚 同于加劲 梁横梁 内 ．从梁 底 张拉 设 计荷载 为城一 Ａ 、 级
大 的锚碇 结构 自锚式 悬索桥具 有不 同于传统 的地锚 式 悬 索桥 的独 特特点 ．相 应 的分 析理 论 也有 其特 性 ． 但 国内外 对其所做 的理论 研究都 很有 限
究 和设 计 、施 工及 运营管 理提供 了参考
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ａ主桥直面 ）
ｂ 桥塔横截面 ）
图 １ 北 关大 桥 总体 布 置 图 （ ｍ）
２ 空 间有 限 元 建 模
数 值 有 限元 法 自锚式 悬 索 桥 的 主要 受 力 构 件 为 主 塔 、主缆 、吊杆 、加劲 梁等 ，建模过 程 中边界 条件 的
个 塔柱 两侧 各设 １ 纵梁 纵 梁 为实 体端 面 ．横梁 纵 根 向基 本 间距 为 ５ｍ．与 吊杆 一 一 对 应 全 桥 共 计 ３ ６ 道 主桥两 端设强 大 的端 横梁用 于锚 固主缆并作 为压
重 （ 图１ 示） 如 所
值 与理论值 的 比较 ．为 自锚 式悬索 桥进一 步 的静 力研