2.2 边跨辅助墩设置

混合梁斜拉桥边跨设置辅助墩,可以减少塔、梁的内力和位移,减少主跨加劲梁在列车静荷载作用下的跨中挠度,提高主跨梁的竖向刚度。有研究实践表明设置一个辅助墩后,塔顶水平位移、主跨梁的跨中挠度、塔根弯矩和边跨梁的弯矩约降低40%~65%,加设两个辅助墩可以继续降低塔、梁的内力和位移。

2.2.1 边跨辅助墩布置方案

1.两个辅助墩布置

如图2-2所示,主跨为468m,边跨跨径布置为(62+65+93)m。

图2-2 边跨两个辅助墩布置图

2.三个辅助墩布置

如图2-3所示,主跨为468m,边跨跨径布置为(54+50+50+66)m。

图2-3 边跨三个辅助墩布置图

2.2.2 边跨辅助墩布置方案对塔、梁效应

1.对加劲梁弯矩影响

辅助墩两方案布置对加劲梁的弯矩影响如图2-4~图2-6所示。

图2-4 辅助墩两方案加劲梁成桥弯矩比较

图2-5 主力+附加力作用下辅助墩两方案加劲梁弯矩比较

图2-6 辅助墩两方案加劲梁静活载弯矩比较

2.对加劲梁挠度、索力影响

辅助墩两方案布置对加劲梁的静活载挠度、索力及索力幅影响如图2-7~图2-9所示。

图2-7 辅助墩两方案加劲梁静活载挠度比较

图2-8 主力+附加力作用下辅助墩两方案索力比较

图2-9 辅助墩两方案列车活载索力幅比较

3.对桥塔位移及弯矩影响

辅助墩两方案布置对桥塔位移及塔身与根部弯矩影响如图2-10所示。

图2-10 辅助墩两方案桥塔静活载纵向位移及纵向弯矩比较

4.辅助墩设置影响程度比较

辅助墩两方案布置对结构影响情况见表2-1和表2-2,对结构影响程度判别见表2-3。

表2-1 辅助墩设置方案结构刚度比较表

续上表

表2-2 辅助墩设置结构受力及工程量比较

表2-3 边跨辅助墩布置方案对结构影响程度判别

2.2.3 边跨辅助墩布置方案对塔、梁效应分析结论

①增设辅助墩对边跨混凝土梁内力及梁端转角影响较大,可明显改善边跨混凝土梁受力状态及梁端转角,减少一个辅助墩后,混凝土梁最大正弯矩和最大负弯矩增大,分别达48%和78%;设置三个辅助墩对主跨钢箱梁内力影响较小,可以适当提高结构整体刚度。

②在列车荷载作用下,增设辅助墩对减少塔柱主跨侧弯矩影响幅度远大于塔柱边跨侧,变化幅值主要受邻塔边跨压重跨长度调整影响。由于辅助墩对边跨混凝土主梁的刚性支撑作用,使得塔柱边跨侧最大弯矩远大于主跨侧的最大弯矩,弯矩值差数倍。

③增设辅助墩,相当于在边跨增加刚性支承点,使边跨形成多跨连续梁结构,各孔跨径减少而刚度增大,尤其是邻塔边跨跨径长度和刚度发生显著改变,可以显著减弱斜拉索的疲劳应力幅。

④设置两个辅助墩虽然比三个辅助墩方案减少了一个辅助墩工程量,但混凝土梁跨度增大,相应增加临时支墩工程,以及混凝土梁体内预应力筋及斜拉索数量。

此外,多辅助墩方案有利于悬臂施工状态的风致稳定性。总体而言,三辅助墩方案相比两辅助墩方案更为有利。