斜拉悬吊组合桥梁体系研究课件

汇报内容汇报内容1.1.引言引言2.2.关键技术和技术路线关键技术和技术路线3.3.主要研究成果主要研究成果4.4.主要创新点主要创新点5.5.项目工作情况项目工作情况汇报内容汇报内容1.引言引言11.1.引言引言 岳岳阳阳洞洞庭庭湖湖二二桥桥是是杭杭瑞瑞国国家家高高速速公公路路临临湘湘至至岳岳阳阳公公路路的的控控制制工工程程。根根据据特特殊殊的的建建设设条条件件，岳岳阳阳洞洞庭庭湖湖二二桥桥初初步步设设计计推推荐荐采采用用1800m1800m斜斜拉拉-悬悬吊吊组组合合桥桥梁梁方方案。案。斜斜拉拉悬悬吊吊组组合合桥桥梁梁是是在在斜斜拉拉桥桥和和悬悬索索桥桥的的基基础础上上发发展展而而来来的的一一种种新新型型缆缆索索承承重重桥桥梁梁，它它把把悬悬索索桥桥和和斜斜拉拉桥桥这这两两种种桥桥型型结结合合起起来来，充充分分发发挥挥各各自自的的优优点点，较较大大程程度度的的提提高高了了大大跨跨度度桥桥梁梁的的跨跨越越能能力力，自自身身的的刚刚度度以以及及桥桥梁梁结结构构的的整整体体稳稳定性，具有较好的结构性能和显著的经济效益。定性，具有较好的结构性能和显著的经济效益。目目前前尚尚没没有有真真正正意意义义上上实实施施的的现现代代化化斜斜拉拉-悬悬吊吊组组合合桥桥梁梁，因因此此，为为确确保保岳岳阳阳洞洞庭庭湖湖二二桥桥的的顺顺利利实实施施，有有必必要要针针对对此此新新型型桥桥型型方方案案的的结结构构体体系系、受受力力性性能、抗风性能、成桥状态、施工方案、疲劳性能等进行系统研究。能、抗风性能、成桥状态、施工方案、疲劳性能等进行系统研究。1.1 1.1 研究背景研究背景1.引言引言 岳阳洞庭湖二桥是杭瑞国家高速公路临湘至岳阳岳阳洞庭湖二桥是杭瑞国家高速公路临湘至岳阳21.1.2 2 项目概况项目概况岳阳洞庭湖二桥斜拉岳阳洞庭湖二桥斜拉-悬吊组合桥梁跨径组成：悬吊组合桥梁跨径组成：（50503 3606080+180080+180080803 360+5060+50）m m 1.2 项目概况岳阳洞庭湖二桥斜拉项目概况岳阳洞庭湖二桥斜拉-悬吊组合桥梁跨径组成：悬吊组合桥梁跨径组成：31.1.2 2 项目概况项目概况1.2 项目概况项目概况41.1.3 3 斜拉斜拉-悬吊组合桥梁的发展悬吊组合桥梁的发展斜拉斜拉悬吊组合桥梁最初在悬吊组合桥梁最初在1919世纪初由法国工程师提出世纪初由法国工程师提出罗勃林体系罗勃林体系布鲁克林大桥（布鲁克林大桥（1883）迪辛格体系迪辛格体系德国易北河（德国易北河（1938）序号桥 名所在地桥跨布置状 况1Brooklyn桥美 国286m+486m+286m1883年建成2汉堡易北河桥德 国主跨753m方案设计3大贝尔特桥丹 麦400m+1500m+400m方案设计4直布罗陀海峡桥摩洛哥2000m+5000m+5000m+2000m方案设计5Messina Strait桥意大利主跨3300m方案设计6Beauharnois桥加固加拿大54.48m+176.78m+54.48m1988年完成加固7Salazar桥加固葡萄牙483m+1014m+483m，公铁两用1992年完成加固8广东伶仃洋东桥中 国319m+1400m+319m方案设计9大连湾跨海大桥中 国263m+800m+263m方案设计10轻津海峡桥日 本2000m+4000m+4000m+2000m方案设计1.3 斜拉斜拉-悬吊组合桥梁的发展斜拉悬吊组合桥梁的发展斜拉悬吊组合桥梁最初在悬吊组合桥梁最初在1951.1.4 4 结构特点结构特点活载挠度小，刚度大。活载挠度小，刚度大。静力性能静力性能与同跨径的悬索桥相比与同跨径的悬索桥相比动力性能动力性能基频高，颤振临界风速高，抗风性能好。基频高，颤振临界风速高，抗风性能好。经济性经济性 跨径越大越能体现斜拉跨径越大越能体现斜拉-悬吊组合桥梁优越性。悬吊组合桥梁优越性。与悬索桥相比，斜拉与悬索桥相比，斜拉-悬吊组合桥梁的悬吊长度显著减小，可悬吊组合桥梁的悬吊长度显著减小，可大大降低主缆的钢材用量和锚碇规模，降低了锚碇施工的困难和大大降低主缆的钢材用量和锚碇规模，降低了锚碇施工的困难和风险。斜拉段的部分加劲梁可使用混凝土梁，充分利用混凝土的风险。斜拉段的部分加劲梁可使用混凝土梁，充分利用混凝土的抗压强度，达到节约钢材的目的。抗压强度，达到节约钢材的目的。1.4 结构特点活载挠度小，刚度大。静力性能与同跨径的悬索桥结构特点活载挠度小，刚度大。静力性能与同跨径的悬索桥62 2.关键技术和技术路线关键技术和技术路线 斜拉斜拉-悬吊组合桥梁由斜拉子体系和悬吊子体系组成，两个子体系的结悬吊组合桥梁由斜拉子体系和悬吊子体系组成，两个子体系的结构刚度不同。如何处理两体系间的刚度匹配，实现刚度的平顺过渡或结合，降构刚度不同。如何处理两体系间的刚度匹配，实现刚度的平顺过渡或结合，降低其不利影响，是斜拉低其不利影响，是斜拉-悬吊组合桥梁结构设计的关键技术。悬吊组合桥梁结构设计的关键技术。斜拉斜拉-悬吊组合桥梁的两体系间存在相互影响，结构行为更为复杂，成悬吊组合桥梁的两体系间存在相互影响，结构行为更为复杂，成桥恒载阶段的受力状态设计不同于斜拉桥结构和悬索桥结构，需要根据结构体桥恒载阶段的受力状态设计不同于斜拉桥结构和悬索桥结构，需要根据结构体系的特点和施工过程来选择斜拉索的张拉力和吊索的无应力安装长度，确定结系的特点和施工过程来选择斜拉索的张拉力和吊索的无应力安装长度，确定结构的成桥状态，尽量降低两体系间的相互影响。构的成桥状态，尽量降低两体系间的相互影响。在斜拉悬吊过渡区附近的加劲梁内力和变形同时受到斜拉子体系和悬吊在斜拉悬吊过渡区附近的加劲梁内力和变形同时受到斜拉子体系和悬吊子体系的影响，各种荷载作用下受力复杂，安全性需进行评估。同时，过渡区子体系的影响，各种荷载作用下受力复杂，安全性需进行评估。同时，过渡区附近的吊索和斜拉索因体系刚度差异会产生较高的交变内力幅，需要分析研究附近的吊索和斜拉索因体系刚度差异会产生较高的交变内力幅，需要分析研究其疲劳安全性能。其疲劳安全性能。斜拉桥和悬索桥的施工方法不同，如何协调斜拉斜拉桥和悬索桥的施工方法不同，如何协调斜拉-悬吊组合桥梁中两子悬吊组合桥梁中两子体系的施工，并评估其施工过程监测和控制的可行性，保证两种结构体系均匀体系的施工，并评估其施工过程监测和控制的可行性，保证两种结构体系均匀过渡，从而实现合理的成桥目标，需要进行评估验算。过渡，从而实现合理的成桥目标，需要进行评估验算。关键技术关键技术2.关键技术和技术路线关键技术和技术路线 斜拉斜拉-悬吊组合桥梁由斜拉子体悬吊组合桥梁由斜拉子体72 2.关键技术和技术路线关键技术和技术路线 定性分析了斜拉定性分析了斜拉-悬吊组合桥梁的结构行为和受力特征。悬吊组合桥梁的结构行为和受力特征。对斜拉对斜拉-悬吊组合桥梁的若干关键参数进行了比较分析，用于确定合理悬吊组合桥梁的若干关键参数进行了比较分析，用于确定合理的结构布置和合理的桥型方案。的结构布置和合理的桥型方案。确定了斜拉确定了斜拉-悬吊组合桥梁合理成桥状态的设计准则和方法步骤，得到悬吊组合桥梁合理成桥状态的设计准则和方法步骤，得到较合理的斜拉较合理的斜拉-悬吊组合桥梁成桥内力状态。悬吊组合桥梁成桥内力状态。对洞庭湖二桥的斜拉对洞庭湖二桥的斜拉-悬吊组合桥梁方案进行了结构整体计算分析，验悬吊组合桥梁方案进行了结构整体计算分析，验算了主要构件的受力、位移等。算了主要构件的受力、位移等。5.5.对斜拉对斜拉-悬吊组合桥梁的施工过程进行了计算分析，讨论了斜拉悬吊组合桥梁的施工过程进行了计算分析，讨论了斜拉-悬吊组悬吊组合桥梁方案的施工可实施性。合桥梁方案的施工可实施性。6.6.针对疲劳问题较突出的斜拉索、吊索和加劲梁，采用不同的疲劳荷载进针对疲劳问题较突出的斜拉索、吊索和加劲梁，采用不同的疲劳荷载进行验算，讨论了大跨度桥梁整体疲劳验算荷载选择的方法和可行性。行验算，讨论了大跨度桥梁整体疲劳验算荷载选择的方法和可行性。技术路线技术路线2.关键技术和技术路线关键技术和技术路线 定性分析了斜拉定性分析了斜拉-悬吊组合桥梁悬吊组合桥梁8与同跨径的悬索桥方案进行比较分析：与同跨径的悬索桥方案进行比较分析：与同跨径的悬索桥方案进行比较分析：与同跨径的悬索桥方案进行比较分析：组合桥梁纵向位移仅为常规单跨悬索桥的组合桥梁纵向位移仅为常规单跨悬索桥的组合桥梁纵向位移仅为常规单跨悬索桥的组合桥梁纵向位移仅为常规单跨悬索桥的15%15%15%15%，而纵向基频提高了，而纵向基频提高了，而纵向基频提高了，而纵向基频提高了3.463.463.463.46倍；倍；倍；倍；在活载作用下，组合桥梁的竖向位移仅为常规单跨悬索桥的在活载作用下，组合桥梁的竖向位移仅为常规单跨悬索桥的在活载作用下，组合桥梁的竖向位移仅为常规单跨悬索桥的在活载作用下，组合桥梁的竖向位移仅为常规单跨悬索桥的60%60%60%60%。在百年横风作用下，组合桥梁的横向位移仅为常规单跨悬索桥的在百年横风作用下，组合桥梁的横向位移仅为常规单跨悬索桥的在百年横风作用下，组合桥梁的横向位移仅为常规单跨悬索桥的在百年横风作用下，组合桥梁的横向位移仅为常规单跨悬索桥的61%61%61%61%。组合桥梁扭转频率比常规单跨悬索桥扭转频率高约组合桥梁扭转频率比常规单跨悬索桥扭转频率高约组合桥梁扭转频率比常规单跨悬索桥扭转频率高约组合桥梁扭转频率比常规单跨悬索桥扭转频率高约20.7%20.7%20.7%20.7%3 3 主要研究成果主要研究成果 3.1 3.1 结构受力特征结构受力特征结构刚度结构刚度活载竖向挠度/m与同跨径的悬索桥方案进行比较分析：与同跨径的悬索桥方案进行比较分析：3 主要研究成果主要研究成果 3.1 93.1 3.1 结构受力特征结构受力特征 过渡区吊索和斜拉索影响线相反，吊索与斜拉索共同分担活载，有利于减小变过渡区吊索和斜拉索影响线相反，吊索与斜拉索共同分担活载，有利于减小变过渡区吊索和斜拉索影响线相反，吊索与斜拉索共同分担活载，有利于减小变过渡区吊索和斜拉索影响线相反，吊索与斜拉索共同分担活载，有利于减小变形，提高结构活载刚度。（形，提高结构活载刚度。（形，提高结构活载刚度。（形，提高结构活载刚度。（过渡区吊索、斜拉索应力幅较大的表现过渡区吊索、斜拉索应力幅较大的表现过渡区吊索、斜拉索应力幅较大的表现过渡区吊索、斜拉索应力幅较大的表现）在过渡区段，加劲梁的影响区没有明显变化，一定程度上说明两体系间刚度过在过渡区段，加劲梁的影响区没有明显变化，一定程度上说明两体系间刚度过在过渡区段，加劲梁的影响区没有明显变化，一定程度上说明两体系间刚度过在过渡区段，加劲梁的影响区没有明显变化，一定程度上说明两体系间刚度过渡是比较均匀的。（渡是比较均匀的。（渡是比较均匀的。（渡是比较均匀的。（加劲梁不存在刚度变化过快的问题加劲梁不存在刚度变化过快的问题加劲梁不存在刚度变化过快的问题加劲梁不存在刚度变化过快的问题）活载影响线3.1 结构受力特征结构受力特征 过渡区吊索和斜拉索影响线相反，吊过渡区吊索和斜拉索影响线相反，吊103.1 3.1 结构受力特征结构受力特征 主缆或斜拉索温度变化对端吊索和最长斜拉索的内力影响最大。主缆或斜拉索温度变化对端吊索和最长斜拉索的内力影响最大。主缆温升时，斜拉索的内力增加，吊索内力减小；主缆温升时，斜拉索的内力增加，吊索内力减小；斜拉索温升时，斜拉索的内力减小，吊索内力增加；斜拉索温升时，斜拉索的内力减小，吊索内力增加；系统整体温度变化时，斜拉索、吊索的内力会因为上述因素的综合作用而系统整体温度变化时，斜拉索、吊索的内力会因为上述因素的综合作用而抵消一部分。抵消一部分。主缆升温引起斜拉索和吊索的内力增量/kN斜拉索升温引起斜拉索和吊索的内力增量/kN温度影响3.1 结构受力特征主缆或斜拉索温度变化对端吊索和最长斜拉索结构受力特征主缆或斜拉索温度变化对端吊索和最长斜拉索11uu 钢混结合面位置钢混结合面位置钢混结合面位置钢混结合面位置uu 吊索纵向布置吊索纵向布置吊索纵向布置吊索纵向布置桥塔中心线桥塔中心线桥塔中心线桥塔中心线1#1#1#1#、2#2#2#2#斜拉索之间斜拉索之间斜拉索之间斜拉索之间最长斜拉索附件最长斜拉索附件最长斜拉索附件最长斜拉索附件uu 矢跨比矢跨比矢跨比矢跨比uu 吊跨比吊跨比吊跨比吊跨比1/91/91/91/9；1/9.51/9.51/9.51/9.5；1/101/101/101/10；1/10.51/10.51/10.51/10.5；1/111/111/111/111.01.01.01.0；0.670.670.670.67；0.570.570.570.57；0.490.490.490.49uu 吊索刚度吊索刚度吊索刚度吊索刚度uu 加劲梁刚度加劲梁刚度加劲梁刚度加劲梁刚度平行钢丝；平行钢丝；平行钢丝；平行钢丝；钢丝绳；钢丝绳；钢丝绳；钢丝绳；E=5.0*10000MPaE=5.0*10000MPaE=5.0*10000MPaE=5.0*10000MPa原设计刚度；原设计刚度；原设计刚度；原设计刚度；5 5 5 5倍原设计刚度；倍原设计刚度；倍原设计刚度；倍原设计刚度；10101010原设计刚度原设计刚度原设计刚度原设计刚度3.2 3.2 参数影响分析参数影响分析 钢混结合面位置钢混结合面位置 吊索纵向布置桥塔中心线吊索纵向布置桥塔中心线 矢跨比矢跨比 吊跨比吊跨比1/121/91/91/91/9 1/9.51/9.51/9.51/9.51/101/101/101/101/10.51/10.51/10.51/10.51/111/111/111/113.2 3.2 参数影响分析参数影响分析 矢跨比越小，缆力就越大，重力刚度就矢跨比越小，缆力就越大，重力刚度就越大，活载作用下加劲梁的挠度就越小，越大，活载作用下加劲梁的挠度就越小，但工程造价就越高（塔高降低，但主缆用但工程造价就越高（塔高降低，但主缆用量增加，锚碇规模变大）。量增加，锚碇规模变大）。矢跨比为矢跨比为1/91/9及及1/101/10主桥主缆的内力、主桥主缆的内力、主梁的刚度具有较为良好的效果，结合本主梁的刚度具有较为良好的效果，结合本桥的景观考虑，桥的景观考虑，本桥推荐采用本桥推荐采用1/101/10矢跨比矢跨比。矢跨比比选矢跨比比选1/9 1/9.53.2 参数影响分析参数影响分析 矢跨比越小，缆力就越矢跨比越小，缆力就越133.2 3.2 参数影响分析参数影响分析 吊吊跨比比选跨比比选 悬索桥活载作用下跨中悬索桥活载作用下跨中1/41/4处挠度最大，从处挠度最大，从提高结构刚度上考虑，将搭接区段设置在跨中提高结构刚度上考虑，将搭接区段设置在跨中1/41/4附近是相对合理的。附近是相对合理的。当吊跨比采用当吊跨比采用0.570.57时，主缆内力、吊索与斜时，主缆内力、吊索与斜拉索应力幅以及全桥刚度等较为协调，同时主拉索应力幅以及全桥刚度等较为协调，同时主缆用量与锚碇规模能够得到相对较好的控制。缆用量与锚碇规模能够得到相对较好的控制。经综合比较，经综合比较，本桥吊跨比推荐采用本桥吊跨比推荐采用0.570.57。Ls/LLs/LLs/LLs/L1.01.01.01.00.670.670.670.670.570.570.570.570.490.490.490.493.2 参数影响分析参数影响分析 吊跨比比选吊跨比比选 悬索桥活载作用下跨中悬索桥活载作用下跨中1/4143.2 3.2 参数影响分析参数影响分析吊索活载内力幅/kN斜拉索活载内力幅 通过多种方案的比选，在通过多种方案的比选，在斜拉段交叉设置三根吊索斜拉段交叉设置三根吊索（方案（方案1 1）即能降低长吊索）即能降低长吊索内力幅，也可以降低最长斜内力幅，也可以降低最长斜拉索内力幅，故吊索纵向布拉索内力幅，故吊索纵向布置方案推荐方案置方案推荐方案1 1。方案方案1 1方案方案2 2方案方案3 3方案方案4 4方案方案6 6方案方案5 5 过渡区吊索布置过渡区吊索布置3.2 参数影响分析吊索活载内力幅参数影响分析吊索活载内力幅/kN斜拉索活载内力幅斜拉索活载内力幅 153.2 3.2 参数影响分析参数影响分析 加劲梁刚度加劲梁刚度 提高加劲梁刚度对降低端吊索的内力幅有一定的影响。为提高加提高加劲梁刚度对降低端吊索的内力幅有一定的影响。为提高加劲梁刚度，可考虑增大钢加劲梁截面或斜拉索区段的加劲梁采用混凝劲梁刚度，可考虑增大钢加劲梁截面或斜拉索区段的加劲梁采用混凝土箱梁。如果斜拉索区段的加劲梁采用混凝土箱梁，施工和施工控制土箱梁。如果斜拉索区段的加劲梁采用混凝土箱梁，施工和施工控制难度大。难度大。故本桥斜拉区段的加劲梁采用钢加劲梁，并可适当增加截面面积，故本桥斜拉区段的加劲梁采用钢加劲梁，并可适当增加截面面积，以降低端吊索的内力幅。以降低端吊索的内力幅。为考察斜拉段钢加劲梁刚度对其受力，以及对斜拉索、吊索的影响，为考察斜拉段钢加劲梁刚度对其受力，以及对斜拉索、吊索的影响，考虑如下三种方案：考虑如下三种方案：方案方案1 1：斜拉段钢加劲梁原设计刚度：斜拉段钢加劲梁原设计刚度 方案方案2 2：斜拉段钢加劲梁刚度增大：斜拉段钢加劲梁刚度增大5 5倍倍 方案方案3 3：斜拉段钢加劲梁刚度增大斜拉段钢加劲梁刚度增大1010倍倍 3.2 参数影响分析参数影响分析 加劲梁刚度加劲梁刚度 提高加劲梁刚度对降低提高加劲梁刚度对降低163.2 3.2 参数影响分析参数影响分析 钢混结合段位置钢混结合段位置综合考虑设计、施工、结构内力、位移等，推荐方案一。综合考虑设计、施工、结构内力、位移等，推荐方案一。方案一：在索塔中心线附近方案一：在索塔中心线附近 方案二：在中跨第方案二：在中跨第1 1、2 2根斜拉索之间根斜拉索之间 方案三：在跨中最长斜拉索附近方案三：在跨中最长斜拉索附近3.2 参数影响分析参数影响分析 钢混结合段位置综合考虑设计、施工、结构钢混结合段位置综合考虑设计、施工、结构173.2 3.2 参数影响分析参数影响分析 方案方案2 2中钢丝绳吊索弹模减小了中钢丝绳吊索弹模减小了42.5%42.5%，相应活载内力幅降低，相应活载内力幅降低12.2%12.2%。即。即降低吊索弹模可以减小吊索的活载内力幅。降低吊索弹模可以减小吊索的活载内力幅。降低吊索的弹性模量，可以减小吊索内力幅，斜拉索内力幅则略有增降低吊索的弹性模量，可以减小吊索内力幅，斜拉索内力幅则略有增加。钢丝绳吊索的弹性模量比平行钢丝的弹性模量低得多，故本桥推荐采加。钢丝绳吊索的弹性模量比平行钢丝的弹性模量低得多，故本桥推荐采用钢丝绳吊索。用钢丝绳吊索。方案方案1 1：吊索弹模：吊索弹模E=2.0105 MPa,E=2.0105 MPa,平行钢丝平行钢丝方案方案2 2：吊索弹模：吊索弹模E=1.15105 MPa,E=1.15105 MPa,钢丝绳钢丝绳方案方案3 3：吊索弹模：吊索弹模E=5.0104 MPaE=5.0104 MPa 吊索刚度吊索刚度3.2 参数影响分析参数影响分析 方案方案2中钢丝绳吊索弹模减小了中钢丝绳吊索弹模减小了42.183.3 3.3 合理成桥状态合理成桥状态原则上应尽可能减小斜拉体系和悬吊体系的相互影响，包括主塔和原则上应尽可能减小斜拉体系和悬吊体系的相互影响，包括主塔和过渡区附近的加劲梁局部弯矩和剪力；过渡区附近的加劲梁局部弯矩和剪力；主塔两侧的斜拉索内力水平分量应平衡；主塔两侧的斜拉索内力水平分量应平衡；中跨钢箱梁弯矩分布应相对均匀，绝对值尽可能小；中跨钢箱梁弯矩分布应相对均匀，绝对值尽可能小；边跨混凝土箱梁为边跨斜拉索提供锚固约束作用，其弯矩分布不作边跨混凝土箱梁为边跨斜拉索提供锚固约束作用，其弯矩分布不作为优化目标，其抗弯能力通过后期预应力设计实现；为优化目标，其抗弯能力通过后期预应力设计实现；在确定主梁和主塔受弯状态后，利用在确定主梁和主塔受弯状态后，利用“桥梁结构静动力非线性分析桥梁结构静动力非线性分析系统系统BNLASBNLAS”确定最终的主缆成桥线形和恒载内力。确定最终的主缆成桥线形和恒载内力。合理成桥状态的优化目标和原则合理成桥状态的优化目标和原则3.3 合理成桥状态原则上应尽可能减小斜拉体系和悬吊体系的相合理成桥状态原则上应尽可能减小斜拉体系和悬吊体系的相193.3 3.3 合理成桥状态合理成桥状态 使用刚性支撑连续梁法，计算一次成桥阶段中跨加劲梁的竖向支撑反力，使用刚性支撑连续梁法，计算一次成桥阶段中跨加劲梁的竖向支撑反力，用于计算相应斜拉索张拉力和吊索内力；用于计算相应斜拉索张拉力和吊索内力；根据中、边跨斜拉索内力水平分量平衡的原则，计算边跨斜拉索索力；根据中、边跨斜拉索内力水平分量平衡的原则，计算边跨斜拉索索力；根据吊索内力计算成桥阶段主缆几何线形；根据吊索内力计算成桥阶段主缆几何线形；重复进行非线性结构整体计算，根据计算结果调整斜拉索力和主缆线形，重复进行非线性结构整体计算，根据计算结果调整斜拉索力和主缆线形，得到相对合理的一次成桥阶段的内力状态。得到相对合理的一次成桥阶段的内力状态。根据桥梁的施工方案，在上一步的基础上进行倒拆分析，得到桥梁合拢根据桥梁的施工方案，在上一步的基础上进行倒拆分析，得到桥梁合拢前的内力状态；前的内力状态；分析体系转换对成桥状态的影响，调整斜拉索张拉力、吊索长度、主缆分析体系转换对成桥状态的影响，调整斜拉索张拉力、吊索长度、主缆线形，得到符合实际情况的成桥状态。线形，得到符合实际情况的成桥状态。合理成桥状态确定的方法合理成桥状态确定的方法3.3 合理成桥状态合理成桥状态 使用刚性支撑连续梁法，计算一次成桥阶段使用刚性支撑连续梁法，计算一次成桥阶段203.3 3.3 合理成桥状态合理成桥状态斜拉索内力分布吊索内力分布/kN 合理成桥状态合理成桥状态3.3 合理成桥状态斜拉索内力分布吊索内力分布合理成桥状态斜拉索内力分布吊索内力分布/kN 合合21钢加劲梁最大应钢加劲梁最大应力力139MPa139MPa跨中主缆安全系跨中主缆安全系数数2.412.22.412.2吊索安全系数吊索安全系数4.34.04.34.0边跨主缆安全系边跨主缆安全系数数2.232.22.232.23.4 3.4 整体结构分析整体结构分析 总体静力计算分析总体静力计算分析钢加劲梁最大应力钢加劲梁最大应力139MPa跨中主缆安全系数跨中主缆安全系数2.412.222表 67钢箱梁主要节点位移 单位：m位置荷载竖向位移梁端L/8处L/4处3/8L处跨中处水平位移活载活载0.0830.0830.4870.4870.3690.3690.0070.0070.1120.112-0.511-0.511-1.837-1.837-2.611-2.611-2.592-2.592-0.099-0.099温升温升-0.33-0.33-0.792-0.792-1.099-1.099-1.204-1.204-0.266-0.266温降温降0.4440.4441.0181.0181.3671.3671.4851.4850.3180.318 在汽车活载作用下主梁最大上挠在汽车活载作用下主梁最大上挠0.511m0.511m，最大下挠，最大下挠2.611m2.611m，挠跨比，挠跨比1/6881/688，小于小于1/3001/300的规范要求。的规范要求。在运营纵风、百年纵风、制动力作用下，梁端纵向位移分别为在运营纵风、百年纵风、制动力作用下，梁端纵向位移分别为0.014m0.014m、0.028m0.028m、0.0290.029m m。在百年横风作用下，主梁的最大横向位移为在百年横风作用下，主梁的最大横向位移为1.892m1.892m，主梁的横向挠跨，主梁的横向挠跨比为比为1/9511/951，主梁横向刚度较大，主梁横向刚度较大，满足规范要求。满足规范要求。3.43.4整体结构分析整体结构分析 总体静力计算分析总体静力计算分析表表 67钢箱梁主要节点位移钢箱梁主要节点位移 单位单位23一阶正对称侧弯，频率一阶正对称侧弯，频率0.0576 HZ0.0576 HZ一阶反对称竖弯，频率一阶反对称竖弯，频率0.1191 HZ0.1191 HZ一阶正对称竖弯，频率一阶正对称竖弯，频率0.1216 HZ0.1216 HZ一阶正对称扭转，频率一阶正对称扭转，频率0.2349 HZ0.2349 HZ扭弯比扭弯比0.2349/0.12160.2349/0.12161.931.93。3.4 3.4 整体结构分析整体结构分析 动力特性动力特性一阶正对称侧弯，频率一阶正对称侧弯，频率0.0576 HZ一阶反对称竖弯，频率一阶反对称竖弯，频率024表 67钢箱梁主要节点位移 单位：m3.5 3.5 施工过程结构分析施工过程结构分析 施工工序施工工序表表 67钢箱梁主要节点位移钢箱梁主要节点位移 单位单位25表 67钢箱梁主要节点位移 单位：m3.5 3.5 施工过程结构分析施工过程结构分析 吊索与斜拉索吊索与斜拉索特征吊索施工阶段内力变化 特征斜拉索施工阶段内力变化 吊索：施工过程中吊索最小安全系数吊索：施工过程中吊索最小安全系数2.62.6，参照，参照公路悬索桥设计规范公路悬索桥设计规范（报批稿），钢丝绳吊索在换索过程安全系数需大于（报批稿），钢丝绳吊索在换索过程安全系数需大于2.52.5；斜拉索：施工过程中各斜拉索的安全系数最小值为斜拉索：施工过程中各斜拉索的安全系数最小值为3.93.9。表表 67钢箱梁主要节点位移钢箱梁主要节点位移 单位单位263.5 3.5 施工过程结构分析施工过程结构分析 加劲梁加劲梁3.5 施工过程结构分析施工过程结构分析 加劲梁加劲梁27 由于斜拉段和悬吊段之间存在的刚度差异，使得斜拉悬吊过渡区段加劲由于斜拉段和悬吊段之间存在的刚度差异，使得斜拉悬吊过渡区段加劲梁、吊索、斜拉索的内力幅相对较大，应当对过渡区的加劲梁、吊索、斜梁、吊索、斜拉索的内力幅相对较大，应当对过渡区的加劲梁、吊索、斜拉索的疲劳应力进行总体控制验算。拉索的疲劳应力进行总体控制验算。国内疲劳检算的加载次数为国内疲劳检算的加载次数为200200万次，最长斜拉索、端吊索的设计使用寿万次，最长斜拉索、端吊索的设计使用寿命一般为命一般为2020年，平均每年年，平均每年1010万次，平均每天万次，平均每天274.9274.9次，即便按每天次，即便按每天24h24h行车行车计算，每小时出现的工况为计算，每小时出现的工况为11.411.4次。如此频繁的工况，自然不宜采用与强次。如此频繁的工况，自然不宜采用与强度验算相同的荷载，而应选择对斜拉索、端吊索的设计不利的加载、但经度验算相同的荷载，而应选择对斜拉索、端吊索的设计不利的加载、但经常出现的工况。常出现的工况。3.6 3.6 主要构件疲劳应力幅主要构件疲劳应力幅 概概 述述 由于斜拉段和悬吊段之间存在的刚度差异，使得斜拉悬吊过渡区由于斜拉段和悬吊段之间存在的刚度差异，使得斜拉悬吊过渡区283.6 3.6 主要构件疲劳应力幅主要构件疲劳应力幅 国内外现行规范均没有针对结构总体设计控制的疲劳加载规定。本报告国内外现行规范均没有针对结构总体设计控制的疲劳加载规定。本报告根据国内外研究现状，选取了三个疲劳荷载加载模式对组合桥梁斜拉索和根据国内外研究现状，选取了三个疲劳荷载加载模式对组合桥梁斜拉索和吊索进行了疲劳应力幅验算。吊索进行了疲劳应力幅验算。模式模式I I：公路钢结构桥梁设计规范公路钢结构桥梁设计规范（征求意见稿）疲劳荷载模型（征求意见稿）疲劳荷载模型I I；模式模式：按强度加载模式选用的：按强度加载模式选用的6 6车道偏载；车道偏载；模式模式：参照泰州长江大桥的加载模式选用：参照泰州长江大桥的加载模式选用2 2车道加载，且考虑了车道加载，且考虑了9.875m9.875m的偏载。的偏载。本报告认为岳阳洞庭湖二桥采用加载模式本报告认为岳阳洞庭湖二桥采用加载模式I I的加载模式对斜拉索、吊索及的加载模式对斜拉索、吊索及加劲梁的总体疲劳应力进行控制是适合的。加劲梁的总体疲劳应力进行控制是适合的。加载模式加载模式3.6 主要构件疲劳应力幅主要构件疲劳应力幅 国内外现行规范均没有针对结构国内外现行规范均没有针对结构29 在各疲劳荷载加载工况下，斜拉索的应力幅小于在各疲劳荷载加载工况下，斜拉索的应力幅小于250MPa250MPa，吊索的应力，吊索的应力幅小于幅小于150MPa150MPa，加劲梁的最大应力幅为，加劲梁的最大应力幅为65MPa65MPa。在推荐的疲劳加载荷载。在推荐的疲劳加载荷载（疲劳荷载（疲劳荷载I I）下，斜拉索的应力幅为）下，斜拉索的应力幅为78Mpa78Mpa，吊索的应力幅为，吊索的应力幅为57Mpa57Mpa，加，加劲梁的疲劳应力幅为劲梁的疲劳应力幅为24Mpa24Mpa。3.6 3.6 主要构件疲劳应力幅主要构件疲劳应力幅 主要构件最大疲劳应力幅/MPa构 件模式I疲劳荷载I模式6车道偏载模式2车道偏载斜拉索斜拉索#48#4878.178.1209.5209.5168.9168.9#47#4774.774.7201.1201.1162.2162.2#46#4679.179.1213.5213.5172.2172.2#45#4564.764.7172.0172.0138.7138.7吊吊 索索#1#156.856.8144.7144.7116.6116.6#2#240.640.699.099.079.979.9#3#334.334.382.482.466.466.4#4#429.229.270.370.356.656.6加劲梁加劲梁23.523.565.165.139.239.2 在各疲劳荷载加载工况下，斜拉索的应力幅小于在各疲劳荷载加载工况下，斜拉索的应力幅小于250MPa，303.7 3.7 动力特性参数分析动力特性参数分析 根据结构动力特性参数和根据结构动力特性参数和SelbergSelberg公式，可知钢箱单跨吊方案的颤振临界风公式，可知钢箱单跨吊方案的颤振临界风速为速为57.1m/s57.1m/s，而组合桥梁颤振临界风速为，而组合桥梁颤振临界风速为64.6m/s64.6m/s，较前者高，较前者高13.1%13.1%。可见大。可见大跨度组合桥梁在抗风稳定性方面较悬索桥方案具有明显优越性。跨度组合桥梁在抗风稳定性方面较悬索桥方案具有明显优越性。3.7 动力特性参数分析动力特性参数分析 根据结构动力特性参数和根据结构动力特性参数和Selb31 论证了新型桥型方案的可行性，为方案可实施性提供了技术支撑，论证了新型桥型方案的可行性，为方案可实施性提供了技术支撑，是新型斜拉是新型斜拉-悬吊组合桥梁的一次大胆的尝试，为技术进步和能够为类悬吊组合桥梁的一次大胆的尝试，为技术进步和能够为类似研究提供借鉴。似研究提供借鉴。研究分析了斜拉研究分析了斜拉-悬吊组合桥梁刚度性能、活载影响线、温度影响，悬吊组合桥梁刚度性能、活载影响线、温度影响，系统研究了斜拉系统研究了斜拉-悬吊组合桥梁的力学性能；悬吊组合桥梁的力学性能；首次对斜拉首次对斜拉-悬吊组合桥梁的矢跨比、吊跨比、过渡区吊索布置方式、悬吊组合桥梁的矢跨比、吊跨比、过渡区吊索布置方式、加劲梁刚度、吊索弹性模量等进行了参数研究，为合理的结构布置奠定加劲梁刚度、吊索弹性模量等进行了参数研究，为合理的结构布置奠定了基础；了基础；拟定了合理成桥状态的实施步骤，制定了施工工序，验证了方案的拟定了合理成桥状态的实施步骤，制定了施工工序，验证了方案的可实施性；可实施性；收集、调研了目前总体疲劳的荷载模型计算方法，经初步论证，确收集、调研了目前总体疲劳的荷载模型计算方法，经初步论证，确定了岳阳洞庭湖二桥的疲劳荷载模型。研究了疲劳控制的主要构件的应定了岳阳洞庭湖二桥的疲劳荷载模型。研究了疲劳控制的主要构件的应力幅，确定了合理构造，保证了结构总体疲劳满足相关要求。力幅，确定了合理构造，保证了结构总体疲劳满足相关要求。4 4 主要创新点主要创新点 论证了新型桥型方案的可行性，为方案可实施性提供了技术支撑，论证了新型桥型方案的可行性，为方案可实施性提供了技术支撑，325 5 项目工作情况项目工作情况 项目起止年限项目起止年限2010.1-2011.2完成单位完成单位桥梁勘察设计处桥梁勘察设计处项目负责人项目负责人崔剑峰、刘榕崔剑峰、刘榕项目主要项目主要参加人参加人结构优化比选：崔剑峰、刘榕、廖建宏、王甜、刘海波。结构优化比选：崔剑峰、刘榕、廖建宏、王甜、刘海波。结构分析：张晋瑞、戴小东、朱朝银、李程、杨勇祥、邹德强。结构分析：张晋瑞、戴小东、朱朝银、李程、杨勇祥、邹德强。资料分析、报告编制：刘榕、廖建宏、崔剑峰、赵金和、刘海波。资料分析、报告编制：刘榕、廖建宏、崔剑峰、赵金和、刘海波。5 项目工作情况项目工作情况 项目起止年限项目起止年限2010.1-2011.2完成完成3310 10 项目工作情况项目工作情况 项目经费决算表项目经费决算表收收 入入支支 出出科科 目目计划数计划数（万元）（万元）科科 目目金额（万元）金额（万元）合合 计计100100合合 计计81.6381.63院科技开院科技开发费发费100100差费差费2.132.13住宿费住宿费2.072.07应酬费应酬费0.720.72办公费办公费1.491.49民工费民工费7.667.66材料费材料费5.695.69其它其它3.363.36车耗费车耗费10.4610.46工资工资48.0548.0510 项目工作情况项目工作情况 项目经费决算表收项目经费决算表收 入支入支34谢 谢 大 家！谢谢 谢谢 大大 家！家！35