新型铁路钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构传力机理及应力分析

针对大跨度铁路斜拉桥活载重、索梁锚固区应力幅度变化较大等特点,宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥采用了全新设计的双挑式索梁钢锚箱。作为双挑式索梁钢锚箱的主要受力构件,支承板和承压板分别通过其双侧焊缝与主梁边腹板和风嘴板焊接在一起,形成由主梁风嘴板与边腹板共同承受并传递索力的新型索梁锚固结构。采用仿真分析与模型试验相结合的方法,进行该新型索梁锚固结构传力机理及应力分布的研究。结果表明:采用新型索梁锚固结构后,通过支承板与主梁边腹板和风嘴板间的连接焊缝,以受剪的形式将大约94%的斜拉索索力传递给钢箱主梁;虽然新型索梁锚固结构的各关键受力构件均存在一定程度的应力集中,但与传统的钢锚箱相比,可有效解决偏心弯矩引起支承板焊缝顶端应力集中严重的问题。     

某大跨度钢桥纵向约束体系锚固结构设计与优化

大跨度钢桥常采用弹性索体系作为大桥的纵向约束,其锚固结构的局部应力较大、传力路径复杂,设计中需要针对其进行专门的计算分析,以保证锚固结构的可靠性。对某大跨度异型拱桥的弹性索锚固结构建立有限元模型,计算分析了钢锚箱结构在最大索力作用下各板件的应力分布。计算结果表明,钢锚箱在最大索力作用下各板件的各项应力值均满足规范要求,结构处于弹性工作状态。同时,针对钢锚箱各板件的布置情况进行优化计算分析,得到合理的锚箱加劲板布置形式。     

大跨度铁路钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构疲劳性能试验研究

索梁锚固结构是大跨度钢箱梁斜拉桥的关键受力构件之一,多采用锚箱式。本文研究的新型索梁钢锚箱,其主要受力构件分别与主梁边腹板和风嘴板焊接,形成双挑式索梁钢锚箱。采用计算分析与模型试验相结合的方法,对索梁钢锚箱在铁路荷载下的传力原理、应力分布以及疲劳性能进行研究。结果表明:该结构设计合理,索力传递方式明确,各板件应力分布较均匀。疲劳试验结果表明:双挑式索梁钢锚箱在铁路荷载200万次作用下,力学性能未发生改变,具有良好的抗疲劳性能和足够的安全储备。     

超声波冲击消除钢结构桥梁焊接残余应力的试验研究

根据重庆市江津观音岩长江大桥各梁段和锚拉板的施工制作工艺,以足尺比例制作3个索梁锚固区域锚拉板与工字型截面主梁的连接试件,进行超声波冲击消除钢结构桥梁焊接残余应力的试验研究.结果表明:焊接后,各焊缝存在着相当大的焊接残余应力,很多焊缝平行焊缝长度方向的焊接残余应力在300 MPa(拉应力)以上.实施超声波冲击后,熔透角焊缝X方向的焊接残余应力平均下降50%以上,Y方向平均下降60%以上;丁字型接头焊缝X方向的焊接应力平均下降89.7%,Y方向平均下降96.5%;有些测点的焊接残余应力从拉应力变为压应力.可见,超声波冲击可大幅度削减焊缝的焊接残余应力的峰值(尤其是对高焊接残余应力的焊缝),并能使焊接应力的分布更趋合理化,明显改善锚拉板区域的受力状态,有利于提高焊缝的疲劳强度.     

大跨度斜拉桥钢锚箱锚固区试验与计算分析

以某大跨度斜拉桥钢锚箱式索梁锚固结构为研究对象,通过比选确定正确的计算单元组合和合理的计算梁段长度,此外全面分析构造细节如风嘴等对锚固区应力分布的影响程度,从而建立索梁锚固区局部结构的空间非线性仿真计算模型。选择该桥最不利的索梁锚固段进行静载模型试验,其中钢锚箱结构采用足尺试件模型,在保证模拟边界条件的真实、有效性的基础上对主梁结构都进行了适当的简化。通过数值分析和静载试验研究的对比验证,表明本文所提出的有限元数值模拟是合理的,并具有较好精度;采用空间有限元分析和足尺模型试验相结合的方法是研究索梁锚固区应力分布的有效手段。     

斜拉桥钢塔柱外置式钢锚箱局部应力分析

结合国内某大跨度斜拉桥,介绍了其索塔外置式钢锚箱的构造特点,采用空间有限元方法对其索塔钢锚箱节段模型进行了结构受力分析,最后指出了索塔锚固区的应力分布特点。结果表明:钢锚箱虽然板件较多,但整体性能好,索力传递流畅;该结构部分区域存在一定程度的应力集中,在斜拉索索力作用下,结构的承载力满足设计要求,并具有一定的安全储备。     

大跨度斜拉桥超宽幅箱梁双拉索钢锚箱结构行为研究

斜拉桥索梁锚固结构承受着巨大的动静力荷载，其安全性和耐久性是斜拉桥控制设计的关键点。以宜宾临港长江公铁两用大桥双拉索锚箱式索梁锚固结构(钢锚箱)为研究对象，取该桥塔最大索力处对应的钢锚箱进行1∶3缩尺模型试验，结合有限元计算结果进行对比验证，系统地研究钢锚箱的传力机理；对钢锚箱重要板件进行厚度参数敏感性分析，探讨其对索塔锚固区受力性能的影响。分析结果表明，在屈服荷载下，钢锚箱大部分结构受力情况良好，重要板件应力均处于屈服应力以下，证明结构安全可靠；钢锚箱内部锚腹板厚度对锚箱整体结构应力分布影响较大，随着锚腹板厚度增加，锚箱式锚固构造整体应力分布趋于均匀，峰值应力变小。     

钢锚箱索塔锚固区受力机理

根据苏通大桥索塔锚固区钢锚箱的实际尺寸进行有限单元计算分析和节段足尺模型试验研究。有限单元分析采用ANSYS程序,全面分析钢锚箱在荷载作用下的应力,得知钢锚箱中受力最大位置发生在侧面拉板靠下部的圆倒角处,钢筋混凝土结构的最大主拉应力出现在索孔出口下边缘处。节段足尺模型试验研究表明,钢锚箱实测最大应力位置与计算分析结果基本相同,但应力水平稍低一些;混凝土结构中拉应力较大的位置出现在斜拉索索孔出口、内壁倒角、侧壁内侧等处;剪力钉应力最大者是最外侧的几列,且表现为从外侧列向中间列逐渐减小;试验的顶推荷载水平分力约75.7%由钢锚箱侧面拉板和横隔板承担,竖向分力通过端板上的剪力钉与混凝土之间的相互作用传递到混凝土上。     

钢拱塔斜拉桥拉索锚固区局部应力与敏感性研究

以某大桥钢拱塔斜拉索耳板锚固区结构形式为工程背景,利用有限元分析软件ABAQUS建立了钢拱塔斜拉索锚固区局部构件的空间计算模型,对承受最大索力和钢拉杆力的锚固段进行了有限元静力分析,研究了该锚固区各板件及焊缝的应力分布和大小,并针对个别板件和焊缝应力较高的现象,以耳板厚度和长度为变参数进行了敏感性分析。     

公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究——以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16 000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。     

斜拉桥耳板式索梁锚固结构的空间分析

利用有限元分析软件,建立深圳湾公路大桥索梁锚固区仿真模型,进行耳板式锚固结构的接触应力分析,研究主梁顶板、腹板、横隔板以及锚固区耳板上的应力分布情况。结果表明:锚固区Mises应力极值出现在耳板销孔两侧,大致关于斜拉索对称;锚固区各构件应力在局部区域数值较大,但扩散较快,应力传递流畅;索梁锚固结构承载能力满足要求。建议耳板式索梁锚固结构的耳板材料采用高强度钢材,且应对销孔周围进行局部加强。     

大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固区传力机理

结合南京长江二桥、安庆长江大桥、苏通长江大桥索梁锚固区足尺模型疲劳试验及有限元分析,研究索梁锚固区的传力机理及应力分布。研究表明,由斜拉索传来的巨大压力,通过锚箱底板、承压板与腹板的连接焊缝,以剪力的形式传递到钢箱梁腹板上;锚箱与主梁腹板焊缝处的应力从上到下逐渐增大,在下端达到最大值,承压板上的应力稍小,均满足强度要求;经200万次和400万次(苏通大桥)疲劳加载,均未发现有裂纹发生,应力均无大的变化。验证了设计的正确性和制造工艺的可行性。     

铁路斜拉桥锚拉板力学性能研究及创新

潜江铁路支线岳口汉江特大桥主桥为(32.7+50+93.7+260+38.2) m独塔双索面混合梁斜拉桥,斜拉索在钢箱梁上的锚固形式采用锚拉板式,考虑到铁路桥疲劳荷载较大,本桥采用与拉板连接的承压板构造形式,套筒上设置加劲肋。为保证锚拉板构造连接可靠,力线传递流畅,对比分析锚拉板组成构件不同关键参数的有限元计算结果,确定锚拉板结构关键参数取值。结果表明:拉板与拉筒连接焊缝圆弧过渡区应力集中较为明显,锚拉板受力不均匀性较大,其锚下应力向套筒及拉板传递存在一定的扩散范围,锚拉板其他部分应力及疲劳应力水平较低,满足规范要求;加大锚拉板与套筒连接焊缝根部的圆弧半径,可以有效改善锚拉板的应力集中现象,锚拉板过渡区采用150mm的1/4圆弧形式,并在圆弧与拉索套筒之间设置50 mm直线段。     

基于有限混合单元法的斜拉桥塔端锚固构造应力分析

为研究斜拉索塔端锚固构造在索力作用下的应力分布情况,采用整体计算得到最不利荷载工况,并将产生最大索力的斜拉索对应位置的塔端锚固构造作为分析对象,采用有限混合单元法对某独塔斜拉桥进行了计算分析,得到了索塔钢管壁和钢锚梁各部位的应力情况。     

斜拉桥波形钢腹板箱梁的力学特性研究

研究了斜拉桥中波形钢腹板箱梁在成桥状态下的力学特性。以新密市溱水路波形钢腹板箱梁斜拉桥为工程实例,通过有限元计算与分析得到主梁的竖向位移、波形钢腹板的剪应力、混凝土板的正应力和竖向挠度、主梁的纵向正应变、混凝土板的应力传递等各项力学规律。结果表明,波形钢腹板的竖向剪应力沿梁高方向近似均匀分布;波形钢腹板的竖向变形在整个主梁的竖向变形中起主要作用;波形钢腹板的纵向正应变小于混凝土板;按波形钢腹板承担全部剪力的传统理论进行结构设计偏于保守。     

预应力锚索抗滑桩优化设计及应用

为研究预应力锚索抗滑桩的设计计算过程和对受力分布的优化,基于弹性地基梁理论,按照桩与锚索变形协调的原理,分阶段进行锚索抗滑桩的变形与内力的计算分析。结合锚索抗滑桩设计计算实例,编制程序验证该设计计算理论的合理性。从设置锚索前后桩身内力与变位计算结果可以看出:在其他条件相同的情况下,锚索桩与普通桩相比,桩身内力分布更加均衡,受力状态得到明显的改善。在这种情况下,桩的截面尺寸与锚固长度大大减少,从而达到减少工程量和降低工程造价的目的。     

35m预应力混凝土箱梁锚垫板张拉破坏事故分析与处理

对2榀35 m预应力混凝土箱梁锚垫板张拉破坏事故的原因进行了分析,并给出了处理措施。首先,对35 m箱梁锚垫板张拉破坏事故发生的情况进行了说明。其次,对35 m箱梁锚垫板张拉破坏事故的原因从3个方面进行了分析:箱梁端部锚固区混凝土局部承压设计、锚垫板产品质量和施工质量。最后,给出了35 m箱梁锚垫板张拉破坏事故处理措施。通过竣工后3年来运营效果来看,修补的效果非常好,达到了设计和使用要求。     

云桂铁路南盘江特大桥扣锚索系统施工设计

南盘江特大桥是云桂铁路全线的重难点控制性工程,也是世界铁路中斜拉扣挂+分环分段组合法模注拱圈混凝土最大跨度的混凝土拱桥,主桥为单跨416m上承式钢管外包混凝土拱桥。扣锚索系统主要由扣塔、扣点、扣索、锚索及锚碇系统组,扣塔由主体5号、6号交界墩、0号段及其上部钢塔组成;扣点利用Q345B钢板在劲性骨架上弦管节点位置焊接而成;扣锚索均采用75 mm(j15.24,Rby=1 860 MPa)钢绞线束;锚碇采用岩锚和桩基承台锚碇两种形式。利用此系统进行劲性骨架单节段整体斜拉扣挂悬臂拼装、斜拉扣挂+分环分段组合法模注外包混凝土,为解决高山深谷条件下大跨度钢管外包混凝土拱桥的安全快速施工提供了参考。