多塔斜拉桥新技术

岳阳洞庭湖大桥岳阳洞庭湖大桥岳阳洞庭湖大桥岳阳洞庭湖大桥主桥是一座特大跨径的三塔斜拉桥，属国内首主桥是一座特大跨径的三塔斜拉桥，属国内首主桥是一座特大跨径的三塔斜拉桥，属国内首主桥是一座特大跨径的三塔斜拉桥，属国内首创；主桥跨径组合为创；主桥跨径组合为创；主桥跨径组合为创；主桥跨径组合为130130130130m+2m+2m+2m+2310m+130m310m+130m310m+130m310m+130m，其结其结其结其结构型式新颖，技术复杂，规模宏大。课题组经过构型式新颖，技术复杂，规模宏大。课题组经过构型式新颖，技术复杂，规模宏大。课题组经过构型式新颖，技术复杂，规模宏大。课题组经过大量的理论分析、试验研究及相关测试，形成了大量的理论分析、试验研究及相关测试，形成了大量的理论分析、试验研究及相关测试，形成了大量的理论分析、试验研究及相关测试，形成了多塔斜拉桥设计施工成套技术。课题成果通过在多塔斜拉桥设计施工成套技术。课题成果通过在多塔斜拉桥设计施工成套技术。课题成果通过在多塔斜拉桥设计施工成套技术。课题成果通过在洞庭湖大桥的实际应用，创造性地解决了岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥一系洞庭湖大桥的实际应用，创造性地解决了岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥一系洞庭湖大桥的实际应用，创造性地解决了岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥一系洞庭湖大桥的实际应用，创造性地解决了岳阳洞庭湖大桥多塔斜拉桥一系列的技术难题，使用先进的设计施工手段降低了成本，提高了工作效率，列的技术难题，使用先进的设计施工手段降低了成本，提高了工作效率，列的技术难题，使用先进的设计施工手段降低了成本，提高了工作效率，列的技术难题，使用先进的设计施工手段降低了成本，提高了工作效率，确保了大桥施工过程的安全和整体质量。确保了大桥施工过程的安全和整体质量。确保了大桥施工过程的安全和整体质量。确保了大桥施工过程的安全和整体质量。n n多塔斜拉桥基本性能研究；多塔斜拉桥基本性能研究；n n施工工艺及施工工艺及C60C60高性能砼技术研究；高性能砼技术研究；n n强迫振动法测颤振导数；强迫振动法测颤振导数；n n斜拉索风雨振动控制研究；斜拉索风雨振动控制研究；n n预应力砼空心索塔试验研究。预应力砼空心索塔试验研究。1 1合理桥型布置方案研究合理桥型布置方案研究 采用三塔斜拉桥这种结构形式，首要问题是必采用三塔斜拉桥这种结构形式，首要问题是必采用三塔斜拉桥这种结构形式，首要问题是必采用三塔斜拉桥这种结构形式，首要问题是必须找到提高结构整体刚度的技术措施和方法。为满须找到提高结构整体刚度的技术措施和方法。为满须找到提高结构整体刚度的技术措施和方法。为满须找到提高结构整体刚度的技术措施和方法。为满足桥梁美观及通航泄洪的特殊要求，该桥摒弃了采足桥梁美观及通航泄洪的特殊要求，该桥摒弃了采足桥梁美观及通航泄洪的特殊要求，该桥摒弃了采足桥梁美观及通航泄洪的特殊要求，该桥摒弃了采取空间刚性塔、塔顶对拉索、斜索交叉布置或边跨取空间刚性塔、塔顶对拉索、斜索交叉布置或边跨取空间刚性塔、塔顶对拉索、斜索交叉布置或边跨取空间刚性塔、塔顶对拉索、斜索交叉布置或边跨加辅助墩等传统的措施来提高结构整体刚度，而是加辅助墩等传统的措施来提高结构整体刚度，而是加辅助墩等传统的措施来提高结构整体刚度，而是加辅助墩等传统的措施来提高结构整体刚度，而是研究采用了一套经济有效的提高结构整体刚度的技研究采用了一套经济有效的提高结构整体刚度的技研究采用了一套经济有效的提高结构整体刚度的技研究采用了一套经济有效的提高结构整体刚度的技术措施。术措施。术措施。术措施。（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究 a.a.减小背索索距减小背索索距；b.b.加大背索截面面积；加大背索截面面积；c.c.在中跨跨中及边跨梁端加压重；在中跨跨中及边跨梁端加压重；d.d.适当增加中塔和主梁的刚度适当增加中塔和主梁的刚度。1 1 1 1合理桥型布置方案研究合理桥型布置方案研究合理桥型布置方案研究合理桥型布置方案研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究 由于采取了以上措施，虽然斜索用钢量及混凝土数量由于采取了以上措施，虽然斜索用钢量及混凝土数量略有增加，但总的造价增加最少，而结构的整体刚度提高略有增加，但总的造价增加最少，而结构的整体刚度提高了了30%30%左右，取得了满意的效果。左右，取得了满意的效果。岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥计算网格图岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥计算网格图（尺寸单位：m）课题组通过深入细致的研究，提出了三塔课题组通过深入细致的研究，提出了三塔课题组通过深入细致的研究，提出了三塔课题组通过深入细致的研究，提出了三塔PCPCPCPC斜拉桥合理成桥状态确定的最优化方法以及合理斜拉桥合理成桥状态确定的最优化方法以及合理斜拉桥合理成桥状态确定的最优化方法以及合理斜拉桥合理成桥状态确定的最优化方法以及合理施工状态确定的正装迭代法，取得了如下创新性施工状态确定的正装迭代法，取得了如下创新性施工状态确定的正装迭代法，取得了如下创新性施工状态确定的正装迭代法，取得了如下创新性成果：成果：成果：成果：（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究 2 2合理设计状态确定研究合理设计状态确定研究 课题组提出用课题组提出用“应力平衡法应力平衡法”来确定主梁的成桥恒载弯矩这来确定主梁的成桥恒载弯矩这一设计关键一设计关键，并据此可确定主梁并据此可确定主梁的合理预加力。提出了主梁恒载的合理预加力。提出了主梁恒载弯矩合理域和可行域的概念。该弯矩合理域和可行域的概念。该可行域即可作为斜拉桥合理成桥可行域即可作为斜拉桥合理成桥状态确定时的主梁恒载弯矩的控状态确定时的主梁恒载弯矩的控制范围制范围a.a.a.a.确定合理成桥状态的最优化方法确定合理成桥状态的最优化方法确定合理成桥状态的最优化方法确定合理成桥状态的最优化方法 初拟结构尺寸初拟结构尺寸初拟结构尺寸初拟结构尺寸初拟结构尺寸初拟结构尺寸用最小弯曲能量用最小弯曲能量用最小弯曲能量用最小弯曲能量用最小弯曲能量用最小弯曲能量法初定成桥状态法初定成桥状态法初定成桥状态法初定成桥状态法初定成桥状态法初定成桥状态索力调匀索力调匀索力调匀索力调匀索力调匀索力调匀 计算主梁活载应力包计算主梁活载应力包计算主梁活载应力包计算主梁活载应力包计算主梁活载应力包计算主梁活载应力包络图络图络图络图络图络图 预应力设计预应力设计预应力设计预应力设计预应力设计预应力设计主梁成桥恒载弯矩可行域主梁成桥恒载弯矩可行域主梁成桥恒载弯矩可行域主梁成桥恒载弯矩可行域主梁成桥恒载弯矩可行域主梁成桥恒载弯矩可行域主主主主主主梁弯矩调整梁弯矩调整梁弯矩调整梁弯矩调整梁弯矩调整梁弯矩调整成桥状态检验。成桥状态检验。成桥状态检验。成桥状态检验。成桥状态检验。成桥状态检验。如果一个设计已完成，可用该方法对预应力的合如果一个设计已完成，可用该方法对预应力的合如果一个设计已完成，可用该方法对预应力的合如果一个设计已完成，可用该方法对预应力的合如果一个设计已完成，可用该方法对预应力的合如果一个设计已完成，可用该方法对预应力的合理性以及主梁成桥恒载弯矩的可行性进行检验。理性以及主梁成桥恒载弯矩的可行性进行检验。理性以及主梁成桥恒载弯矩的可行性进行检验。理性以及主梁成桥恒载弯矩的可行性进行检验。理性以及主梁成桥恒载弯矩的可行性进行检验。理性以及主梁成桥恒载弯矩的可行性进行检验。基本计算步骤：基本计算步骤：a.a.a.a.确定合理成桥状态的最优化方法确定合理成桥状态的最优化方法确定合理成桥状态的最优化方法确定合理成桥状态的最优化方法 合理施工状态的确定通常有倒拆法、正装合理施工状态的确定通常有倒拆法、正装合理施工状态的确定通常有倒拆法、正装合理施工状态的确定通常有倒拆法、正装-倒拆迭代法和无应力状态控制法，这些方法都不同倒拆迭代法和无应力状态控制法，这些方法都不同倒拆迭代法和无应力状态控制法，这些方法都不同倒拆迭代法和无应力状态控制法，这些方法都不同程度上存在不闭合问题，即根据所得到的施工状态程度上存在不闭合问题，即根据所得到的施工状态程度上存在不闭合问题，即根据所得到的施工状态程度上存在不闭合问题，即根据所得到的施工状态控制参数进行正装计算时，与合理成桥状态不一致。控制参数进行正装计算时，与合理成桥状态不一致。控制参数进行正装计算时，与合理成桥状态不一致。控制参数进行正装计算时，与合理成桥状态不一致。课题组提出的正装迭代法克服了以上方法的致命弱课题组提出的正装迭代法克服了以上方法的致命弱课题组提出的正装迭代法克服了以上方法的致命弱课题组提出的正装迭代法克服了以上方法的致命弱点，具有以下特点：点，具有以下特点：点，具有以下特点：点，具有以下特点：b.b.b.b.确定合理施工状态的正装迭代法确定合理施工状态的正装迭代法确定合理施工状态的正装迭代法确定合理施工状态的正装迭代法1)1)1)1)1)1)只需作正装计算，大大简化了计算过程；只需作正装计算，大大简化了计算过程；只需作正装计算，大大简化了计算过程；只需作正装计算，大大简化了计算过程；只需作正装计算，大大简化了计算过程；只需作正装计算，大大简化了计算过程；2)2)2)2)2)2)基本克服了不闭合问题；基本克服了不闭合问题；基本克服了不闭合问题；基本克服了不闭合问题；基本克服了不闭合问题；基本克服了不闭合问题；3)3)3)3)3)3)可考虑非线性影响；可考虑非线性影响；可考虑非线性影响；可考虑非线性影响；可考虑非线性影响；可考虑非线性影响；4)4)4)4)4)4)第一次正装计算的张拉索力选取灵活性第一次正装计算的张拉索力选取灵活性第一次正装计算的张拉索力选取灵活性第一次正装计算的张拉索力选取灵活性第一次正装计算的张拉索力选取灵活性第一次正装计算的张拉索力选取灵活性 很大，易于应用；很大，易于应用；很大，易于应用；很大，易于应用；很大，易于应用；很大，易于应用；5)5)5)5)5)5)正装迭代后得到的成桥状态具有可调性。正装迭代后得到的成桥状态具有可调性。正装迭代后得到的成桥状态具有可调性。正装迭代后得到的成桥状态具有可调性。正装迭代后得到的成桥状态具有可调性。正装迭代后得到的成桥状态具有可调性。b.b.b.b.确定合理施工状态的正装迭代法确定合理施工状态的正装迭代法确定合理施工状态的正装迭代法确定合理施工状态的正装迭代法 为了研究多塔斜拉桥的基本性为了研究多塔斜拉桥的基本性为了研究多塔斜拉桥的基本性能，同时验证静、动力理论分析结果能，同时验证静、动力理论分析结果能，同时验证静、动力理论分析结果正确性，课题组进行了三塔斜拉桥全正确性，课题组进行了三塔斜拉桥全正确性，课题组进行了三塔斜拉桥全桥模型试验。模型桥全长桥模型试验。模型桥全长桥模型试验。模型桥全长 29.33329.33329.333m m m。主梁和桥塔均采用分段整体铸主梁和桥塔均采用分段整体铸主梁和桥塔均采用分段整体铸造后拼装而成。本试验标志着我国桥造后拼装而成。本试验标志着我国桥造后拼装而成。本试验标志着我国桥梁结构试验进入超大规模时代。梁结构试验进入超大规模时代。梁结构试验进入超大规模时代。（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究（一）多塔斜拉桥基本性能研究 3 3 3 3全桥模型试验全桥模型试验全桥模型试验全桥模型试验模模 型型 全全 景景 图图 为为克克服服恶恶劣劣自自然然条条件件的的影影响响，实实现现设设计计提提出出的的高高标标准准要要求求，优优质质安安全全高高效效地地建建成成这这一一宏宏伟伟工工程程，课课题题组组在在总总结结传传统统的的施施工工工工艺艺的的基基础础上上，提提出出并并采采用用了了深深水水高高桩桩钻钻孔孔施施工工平平台台、大大型型水水下下钢钢