钢管混凝土扇形组合塔部分斜拉桥传力机理研究

摘要

位于福建平潭的安海澳大桥是一座主跨150 m的三跨部分斜拉桥,设计方案在国内外首次采用了由5片钢管混凝土拱形塔柱和弧形钢管拼装成的扇形组合桥塔.为研究此类异型主塔部分斜拉桥的空间传力机理,制作了1∶25缩尺的全桥试验模型,进行了静力加载试验,并结合实桥空间有限元分析结果,探讨了各单项荷载作用下主塔、主梁和拉索的受力状态和传力机理.研究结果表明:钢管混凝土扇形组合塔通过拉索承担约10%的汽车荷载作用,主塔与主梁的活载分配比例维持在1∶9;与连续梁桥相比,汽车荷载作用下部分斜拉桥的主梁最大应变和跨中挠度可减少约10%;随着荷载等级增至2.0倍等效车道荷载,主梁挠度、主梁应变、拉索索力增量和主塔塔柱应变的变化趋势基本一致,均呈线性变化.汽车荷载或基础沉降作用下,此类扇形组合塔的中塔柱和次塔柱整体应力水平较高,承担拉索传递的大部分荷载,中塔柱、次塔柱、边塔柱各自承担的荷载比例约为10∶10∶1;塔柱曲线段与直线段的顺接点处截面和塔柱底部截面的钢管受力最大.相比汽车荷载与基础沉降作用,钢管混凝土扇形组合塔对温度作用比较敏感,各塔柱整体应力水平相当,塔柱顶部截面钢管受力最大.