四线铁路斜拉桥索塔锚固区环向预应力设计研究

椒江特大桥主桥为主跨480m的四线铁路连续钢桁梁斜拉桥,采用H形混凝土塔,索塔锚固采用环向预应力锚固。为确定索塔锚固区环向预应力的合理布置方式,采用MIDAS FEA建立桥塔实体模型,对U形束、井字形直束2种布束方式进行比选,在此基础上,分析施工、运营及断索工况下锚固区的受力性能,并进行预应力合理张拉顺序研究。结果表明:环向预应力采用U形束布置是经济、合理的;锚固区混凝土在预应力切向基本处于受压状态,在预应力法线方向出现1 MPa以内的拉应力,斜拉索张拉会增加侧壁内侧、外索孔处水平拉应力,运营期寒潮效应使塔壁外侧产生较大拉应力,断索时前、后壁齿块横桥向拉应力增加;上塔柱应设置外表面钢筋网片并加强竖向、环向配筋;环向预应力施工时,宜同时张拉内、外侧预应力。     

斜拉桥塔索锚固区空间应力分析

结合恩施市施州大桥的设计,运用大型通用分析软件ANSYS,采用空间有限元的方法,分2种工况,对其空心预应力混凝土桥塔塔索锚固区进行了空间应力分析,并且比较了传统U形布束方式和井字方式的优缺点。分析结果表明:通过合理布置预应力粗钢筋,可以抵抗斜拉索水平力产生的不利影响,满足结构的使用要求;斜索锚固区段采用箱形截面的桥塔,索力的水平分量在没有斜索锚固的箱体部分内引起较大的顺桥向拉应力,在斜索直接锚固的箱体部分,引起靠外壁部分、横桥向较大的拉应力;顺桥向预应力筋应布置在没有斜索锚固的箱体内,横桥向预应力筋则重点布置在斜索直接锚固的箱体靠外侧部分;塔索锚固区的受力以正应力为主,只要控制塔索锚固区正应力分布,塔索锚固区的受力就可得到有效控制。     

斜拉桥索塔低回缩环向预应力锚固结构研究

为设计一种新型的斜拉桥索塔锚固区预应力锚固结构,避免采用常用环向预应力索塔锚固结构带来的局限性,在调查分析了已有研究成果的基础上,从锚固区环向预应力损失的原理出发研究减少预应力损失的措施,提出了新型的低回缩环向预应力锚固结构方案.以韩家沱长江特大桥索塔锚固区为研究对象,设计了索塔低回缩环向预应力锚固结构和U形环向预应力锚团结构,并对这2种方案的有效预应力及预应力作用下索塔锚固区混凝土应力进行计算,结果表明,采用低回缩环向预应力锚固结构可显著减少预应力损失且有效应力沿程分布均匀,索塔锚固区的混凝土应力分布也更加均匀.     

索塔锚固区拓扑优化拉压杆模型及预应力构造分析

针对混凝土索塔锚固区承载力准确计算及预应力设计难题,提出拓扑优化拉压杆模型,以龙川枫树坝大桥为背景,采用变密度拓扑优化法构建索塔锚固区拉压杆模型,分析索塔锚固区压杆和节点的承载力、计算环向预应力需求数量,建立索塔锚固区节段有限元模型进行预应力构造优化分析,确定预应力沿高度方向布置方式、预应力盲区设计及预应力配置数量,并对优化后的模型进行应力验算。结果表明:分散布束较集中布束产生的锚固区主拉应力更小;在导管处预应力盲区增加短束可均匀提高塔侧壁的预压应力;受材料泊松效应影响,索塔锚固区预应力钢筋必须适量配置;按提出的拉压杆模型及构造优化方式布置预应力钢束可较好满足索塔锚固区受力要求。     

大跨度斜拉桥新型索塔锚固构造力学性能研究

针对斜拉桥传统钢锚箱构造复杂、吊装重量大,钢锚梁结构需设置环向预应力、索导管定位复杂等问题,研究一种新型钢锚箱锚固结构(主要由混凝土桥塔、U形钢锚固件和钢拉板组成,塔壁不设环向预应力)的适用性。以某大型斜拉桥(采用传统钢锚梁+环向预应力锚固形式)为背景,提出这种新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案,建立锚固区节段有限元模型,研究其受力性能。结果表明:新型钢锚箱索塔锚固结构设计方案中,斜拉索水平力基本由新型钢锚箱承担,取消塔壁环向预应力,按钢筋混凝土受拉构件由最小配筋率下裂缝宽度控制塔壁设计,塔壁设计凹形部位便于钢结构锚固;在正常使用工况和断索工况下,新型钢锚箱索塔锚固区受力合理,塔壁应力、裂缝宽度等指标均满足规范要求。     

天津南仓斜拉桥索塔锚固区U形环向预应力施工控制研究

针对斜拉桥索塔锚固区大吨位、小半径U形环向预应力施工普遍存在的伸长量超标并时常伴有断丝、按照现行规范标准无法达到伸长量和张拉力双控的现象,以天津南仓斜拉桥索塔锚固区U形环向预应力施工为研究对象,采用因果分析和工艺性试验相结合的方法,找出了造成该质量问题的短束效应、环向效应、几何变形、计算差异等主要原因,采用单束张拉预紧、整体分级张拉的U形环向预应力穿束、张拉工艺,以应力控制为主、伸长量为辅的控制原则,取得符合工程实际的伸长量校核方法为:δ校=δ弹+δ几+δ附。     

索塔小半径环向预应力束施工技术研究

斜拉桥上塔柱拉索索塔锚固区应力集中,应力分布复杂,通过设置环向预应力以确保锚固区具有足够的水平承载能力和抗裂安全度。经过对南仓斜拉桥索塔U形预应力束施工各控制环节的分析研究,选择了最佳留孔材料,采用波纹管定位、真空辅助压浆工艺新技术,研究了环向预应力束的穿束、张拉等施工工艺。     

重庆水土嘉陵江大桥桥塔结构设计

重庆水土嘉陵江大桥为主跨388m高低塔双索面叠合梁斜拉桥,桥塔采用双柱式"方尖碑"造型,截面采用不规则多边形结构形式,仅在桥面处设置一道横梁。通过调整两塔肢间距及截面壁厚,减小恒载以及汽车荷载形成的竖向分力对桥塔产生的偏心弯矩;设置锚拉板,解决索塔锚固区环向预应力束布置困难的问题。对整个桥塔及索塔锚固区结构进行分析,结果表明桥塔截面的应力,强度均满足规范要求。     

铁罗坪特大桥主塔锚固区U形预应力试验及施工研究

铁罗坪特大桥索塔上塔柱锚固区采用U形预应力设计。为确保锚固区预应力的施工质量,在U形预应力工程施工前,按照设计要求进行了现场试验,通过试验对设计的各种参数进行了验证,结果均达到设计要求。文中介绍了斜拉桥索塔锚固区U形预应力试验及施工技术。     

大吨位小半径环向预应力在斜拉桥索塔锚固区中的应用研究

目前我国大跨径斜拉桥索塔锚固区开始采用大吨位小半径环向预应力体系，该体系突破了现行《公路桥涵设计规范》的规定。结合武汉军山长江公路大桥索塔锚固区足尺模型试验及张拉工艺模型试验对该预应力体系在斜拉桥索塔锚固区中的应用作了深入的探讨。     

珠江黄埔大桥北汊大桥主塔设计

珠江黄埔大桥北汊主桥独塔双索面钢箱梁斜拉桥,跨径组成为383 m+197 m+63 m+62 m,索塔采用中国传统木门结构形式,钢筋混凝土结构;索塔上塔柱拉索锚固区设计采用环向预应力来平衡拉索水平分力,索塔上下横梁采用全顶应力混凝土结构;索塔塔高226.14 m.就此,对大桥桥塔结构特点、结构设计构造、平面框架结构计算和拉索锚固区局部应力分析结论进行介绍.     

商博大桥索塔节段锚固区足尺模型试验研究

通过义乌商博大桥索塔锚固区的节段足尺模型试验,研究了塔身预应力束的施工工艺,测试了索塔模型在环向预应力和斜拉索力作用下的应力和变形特征,确定了索塔锚固区的抗裂安全系数和孔道摩阻损失.研究结果表明,小半径环向预应力技术可以保证索塔在使用阶段的抗裂性能.     

大跨度斜拉桥索塔锚固形式对比分析

大跨度斜拉桥由于其斜拉索索力较大,索塔锚固形式一般采用钢混组合结构。以某长江公路大桥为背景,参考摩洛哥穆罕默德六世大桥的新型锚固形式,研究此种新型锚固形式在该长江大桥的可行性。结果表明,对于小跨径斜拉桥,新型锚固形式取消了环向预应力,可节约造价和工期,各方面优势较大;而对于大跨度斜拉桥,新型锚固形式较原钢锚梁方案的优势并不明显,均需设置环向预应力以保证结构安全。设计时,应充分考虑各方面的因素来选择合适的索塔锚固方案。     

黄墩大桥索塔锚固区传力途径和受力分析

为验证索塔锚固区设计的合理性,了解索力在锚固区的传递途径以及主要板件的受力特点,通过全真的实体有限元模型对黄墩大桥索塔锚固区进行了计算分析。计算结果显示:锚固区的索力传递途径明确,能适应斜拉桥的受力特点;钢横梁两端受压,中间受拉,除锚固板与腹板的连接焊缝附近有应力集中现象外,其余板件的应力值均小于材料屈服强度;混凝土塔壁主拉应力较小,配置普通钢筋即可,不必设置环向预应力筋;位于牛腿焊缝附近的剪力钉受力较大,通过加密调整后满足受力要求。上述结果表明黄墩大桥索塔锚固区设计合理、实用,能满足结构受力需要。     

梅溪河大桥索塔锚固区三节段有限元分析

对在环向预应力单独作用、承载能力索力单独作用、承载能力极限状态和正常使用极限状态下的梅溪河大桥索塔锚固区上部三节段的有限元模型进行了计算与分析。结果表明,实桥模型齿块、预应力筋孔道及角隅等位置存在应力集中;实桥模型在环向预应力单独作用下与索力单独作用下位移方向相反;模型正常使用极限状态均为全截面偏心受压;齿块作为锚固和传力构件,对缓和斜拉索锚固的应力集中程度作用明显。这些结论对于斜拉桥索塔锚固区的设计和施工具有一定的指导意义。     

U形大曲率预应力筋孔道摩阻试验与分析

对江门市某斜拉桥索塔锚固区U形预应力筋孔道摩阻力进行测试,通过实测数据,根据建立的数学模型,求解得到预应力孔道的偏差系数k和预应力孔道摩擦系数μ,摩阻系数实际值相比设计值偏差较大,对伸长量测试产生较大影响。建议U形大曲率预应力筋在张拉过程控制中避免仅采用理论伸长量为控制依据。     

大跨度斜拉桥索塔环向预应力的有限元分析

大跨度斜拉桥索塔常采用混凝土塔，为抵抗索力产生的拉应力，需要布置预应力钢索，混凝土为三向受力状态。因此，对索塔环向预应力布置区受力状况进行研究，对于改进斜拉索锚固区细部构造和预应力配置设计，提高结构的安全性具有重要的指导意义。由于采用有限元方法分析预应力作用较为困难，本文以某大跨斜拉桥为实例，提出一种可行的用有限元模拟预应力索作用的方法，为斜拉桥索塔环向预应力设计作参考。     

彭溪河特大桥索塔锚固区段足尺模型试验研究

介绍彭溪河特大桥索塔锚固区段足尺模型试验、张拉工艺模型试验及空间有限元仿真分析。通过模型试验与理论计算相结合的方法,研究索塔锚固区的受力状态和安全性能,并测试小半径“U”形环向预应力束预应力损失和伸长量,为优化设计及指导施工提供了可靠的依据。     

金华江大桥索塔锚固区节段足尺模型试验研究

斜拉桥的拉索锚固区是斜拉桥的关键部位，其受力相当复杂。目前我国大跨度斜拉桥索塔锚固区开始采用大吨位小半径环向预应力体系，该体系突破了现行《公路桥涵设计规范》的规定。金华江大桥采用了在箱型截面内布设大吨位小半径环向预应力体系的斜拉桥索塔结构。介绍了金华江大桥索塔锚固区节段足尺模型试验研究的主要方案、方法，并进行了空间有限元分析，给出了有限元空间分析值及与试验实测值的比较成果，得到了一些重要结论。最后对施工和设计提出了若干建议。     

涪陵石板沟长江大桥索塔锚固区环向预应力试验研究

以重庆涪陵石板沟长江大桥索塔锚固区环向预应力试验工程为例,通过建立有限元模型对该桥索塔锚固区环向预应力进行理论分析,将该桥索塔锚固区预应力实际值与理论值进行比较,并分析结果,得出结论,提出建议.