市政·交通·水利工程设计I Municipal·rra缸-Water Resources- we咖 s I
曲 线 梁 矮 塔 斜 拉 桥 的 弯 扭 耦 合 特 性 与 结 构 体 系
设 计 研 究
Research on Bending-Torsional Coupling Characteristics and Structural Design
M ethod of Curved Girder Low·-Pylon Cable··Stayed Bridge
马 力雄
(中设设计集团股份有限公司，南京 210001)
MA Li—xiong
(China Design Group Co．Ltd．，Nanjing 210001，China)
【摘 要】曲线梁矮塔斜拉桥是复杂地形环境备受设计者青昧的桥型之一，具有外形美观、可施工性强、跨越能力大等
优势。论文依托某一曲线梁矮塔斜拉桥的设计，分析了该类桥型的弯扭耦合受力特点，提出了加强结构性能的体系设计
方法，并通过数值有限元进行了分析验证。研究表明：斜拉索可以改善曲线粱的弯扭耦合问题，塔墩固结体系下塔和梁的
受力性能更佳，更适用于该类桥型结构，同时其弹性稳定系数都在 30以上，具有较好的安全性保障。
【Abstract]Curvedgirderlow-pyloncable．stayedbridgeisoneofthemostpopularbridgesappliedincomplexterrainenvironment，
whichhasadvantagesofbeautifulappearance，strongconstructabilityandlongspanningability．Basedontheanalysisofbendingand
torsionalcouplingcharacteristicsofthisbridgetype，designmethodforstrengtheningthestructuralperformanceisproposed，whichis
thenverifiedbynumericalfiniteelementanalysis．Theresultsshowthatthestaycablecanimprovethebendingandtorsionalcoupling
problemofthecurvedgirder．Undertheconsolidationsystemoftowerandpier，thestructuralperformanceofpylonandgirderismuch
better，whichismore suitableforthisbridgetype．Meanwhile，theelastic stabilitycoefficientofthebridgeisallabove30．Therefore，
thedesignedbridgehasbettersafetyguarantee．
【关键词】曲线梁；矮塔斜拉桥；结构特性；弯扭耦合；设计方法
【Keywords]curvedgirder；low-pyloncable—stayedbridge；structurefeature；bending-torsionalcoupling；designmethod
【中图分类号】Tu323-3 【文献标志码】A 【文章编号】1007-9467(2018)07-0147-04
[DOI]10．13616／j．cnki．gcjsysj．2018．07．042
1 引 言
斜拉桥是最新发展的桥型结构，具有外形美观、受力明
确 、跨越能力强等技术优势 ，被广泛地应用于大跨径桥梁设计
中。随着桥梁建设技术的发展，各类桥型结构的施工方法基本
不是设计的控制要素，因此，桥梁结构往往需要适应路线的设
计需求，曲线梁斜拉桥也越来越被设计者采用。
曲线梁具有显著的弯扭耦合特性，在竖向荷载作用下不
仅呈现弯曲受力特性，还有扭矩的分布，使得结构体系设计变
【作者简介】马力雄(1987一)，男，甘肃定西人，工程师，从事路桥设
计与研究。
得困难。然而 ，通过斜拉索的主动受力分配，不仅可以很好地
调整梁体扭矩分布，还能形成力学美观的桥型。1980年建造的
甘特大桥就是通过斜拉索调整曲线梁受力分配 ，形成曲线梁
矮塔斜拉桥结构，该桥全长 678m，主跨 174m，是非常典型的
桥梁型式，并被后续设计者借鉴使用。威尔士 SailBridge~I1瑞
士 SunnibergBridge都是这种桥型【1112]。
本文依托某曲线梁矮塔斜拉桥结构的设计，详细地阐述
了曲线梁矮塔斜拉桥的弯扭耦合受力特点与机理 ，通过数值
有限元方法研究了不同设计体系对结构性能的影响，并研究
了曲线梁矮塔斜拉桥的整体稳定问题 ，形成曲线梁矮塔斜拉
桥的最优设计配置。
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l工程建设与设计 I Constraction&DesignFor e
2 工 程 概 述
某高速公路曲线梁矮塔斜拉桥跨径布置(92+150+92)m，
桥面设置为双向 6车道 ，分幅设置，道路中心线位于 R=2000m
的圆曲线上，如图 1所示。
消主梁的弯扭耦合作用。此外，曲线梁在横向平面内是弧形
的，若在梁桥的两端设置横向水平支撑 ，则梁体横向受力特性
近似于“平面拱”，极大地提高了水平方向的稳定性，改善了桥
体结构的横向静力与动力响应。虽然斜拉索的存在改善了曲
]
心
广一
图 1依托工程的立面和平面布置图
主梁设置双索面并采用按照锚固系统锚固于索塔上，主
梁为预应力混凝土箱梁结构，顶板厚度不变而底板厚度及梁
高按照 1_8次抛物线变化，跨中位置梁高 3m，墩顶为 6．6m，主
梁采用单向3室断面，半幅桥宽 16．9m。索塔采用框架结构，塔
高 54m并采用钢筋混凝土结构。斜拉索采用环氧喷涂钢绞线
且单根钢绞线直径为 15．2mm，标准强度 1860kPa，通过两端
进行张拉。全桥施工采用悬臂现浇施工工艺。
3 结 构 弯 扭 耦 合 特 性 分 析
曲线梁矮塔斜拉桥结 为显著的特点是其弯扭耦合效
应，在粱体受到竖 向荷载作 用下发 生弯曲变形的 同时 ，因
为曲率
曲线梁矮塔斜拉桥的弯扭耦合特性与结构体系设计研究（论文）.pdf
