鹅公岩轨道专用桥主缆锚固区模型试验研究

重庆鹅公岩轨道专用桥为主跨600m的自锚式悬索桥,为研究其主缆锚固区的受力性能与传力规律,设计制作缩尺比1∶5的主缆锚固区节段模型进行静力试验,测试模型的应力与压缩变形,并将试验结果与有限元分析结果进行对比。结果表明:设计荷载作用下,主缆锚固区未出现开裂;加载至2.0倍设计荷载时,模型出现2条裂缝,裂缝最大宽度为0.15mm;试验加载过程中,主缆锚固区各构件的纵向应力随荷载增大均线性增大,结构处于弹性工作阶段;各构件纵向正应力由锚固横梁向结合段横梁纵向变化规律总体表现为先增大后减小;2.0倍设计荷载作用下,锚固区各构件压应力均小于混凝土抗压强度标准值,结构具有足够的安全储备。     

独斜塔斜拉桥索塔交叉锚固区模型试验研究

芙蓉江大桥为主跨170m的地锚式独斜塔斜拉桥,斜拉索交叉锚固于桥塔上塔柱"工"字形截面两侧的锚块上。为了解该桥索塔锚固区的应力分布,选取塔顶5对斜拉索的锚固区段为对象,设计制作1∶4的缩尺模型进行静载试验,并采用MIDAS FEA软件建立索塔锚固区有限元模型,分析锚固区塔壁和锚块的应力分布。结果表明:在斜拉索索力及恒载作用下,桥塔地锚箱侧塔壁处于受压状态,主跨侧塔壁处于受拉状态,塔壁最大压应力为4.2 MPa,最大拉应力为1.68MPa,均出现在工字形翼缘;斜拉索索力使锚块处于竖向受压、横向受拉的复杂应力状态;实桥桥塔应力的实测值与试验模型实测值和理论值均吻合较好。     

斜拉桥异形截面索塔锚固区足尺模型试验与应力分析

斜拉桥索塔锚固区是桥梁结构的关键受力部位,特别是对于异形截面形式的桥塔来说,单纯的力学分析很难反映结构的实际工作状态与应力分布状况。为此,针对马岭河特大桥非对称六边形索塔锚固区进行足尺节段模型试验,对试验过程中节段模型裂缝的产生、发展及应力等进行观测和分析,并对索塔锚固区节段进行空间有限元分析。结果表明,试验和理论分析结果符合程度较好,索塔锚固区连接部位外侧以及折线形长边内侧转角2个区域是开裂敏感区,其抗裂安全系数为1.3,破坏安全系数为1.6。     

广州沙湾大桥索鞍区模型试验

为检验广州沙湾大桥索鞍区受力是否满足规范要求,对该桥斜拉索鞍座处桥塔节段进行模型试验研究。制作最大设计索力鞍座处桥塔节段足尺模型,依次进行节段受力性能试验和斜拉索抗滑移性能试验,并采用ANSYS建立相应桥塔节段有限元模型进行理论计算。试验结果与有限元计算结果表明:试验过程中,桥塔节段混凝土表面没有出现裂纹,内部未出现开裂,桥塔节段混凝土拉、压应力均满足设计和规范要求;分丝管应力水平较低且变形较小,其对应力的分散作用显著;施工阶段斜拉索不会在鞍座内产生明显的滑移;成桥阶段,斜拉索抗滑锚固装置完全能满足设计抗滑能力的安全系数的要求。     

襄阳市内环线工程汉江三桥索塔锚固区足尺模型试验研究

襄阳汉江三桥主桥索塔上塔柱为预应力混凝土结构,斜拉索锚固区构造和受力状态均较为复杂。通过制作索塔第25节段的足尺模型进行加载试验,并结合有限元计算及理论分析,对斜拉索索塔锚固区的应力大小、应力分布、应力流方向等局部应力状态以及抗裂性、承载力进行研究,对设计的合理性进行分析评价,确保结构受力的合理性和安全性。研究结果表明,试验加载至最大荷载1.7 P时,模型结构仍然处于弹性工作状态,模型混凝土表面未出现可见裂缝,说明结构具有足够的安全度,索塔锚固区的设计是合理的。     

拓扑优化拉杆—压杆模型在索塔锚固区的应用

为改善传统索塔锚固区拉杆—压杆模型的精度,采用密度法对传统模型进行拓扑优化.将连续介质离散为若干有空穴的单元,设定拓扑优化方向(体积减小率)进行迭代,得到相对密度趋近于1的单元,即找到最有效的荷载传递单元和路径,从而获得精确的拉杆、压杆面积和角度.将该方法应用于索塔锚固区强度校核中,以迫龙沟特大桥为例进行说明.采用通用软件ABAQUS建立该桥上塔柱索塔锚固区节段模型,通过拓扑优化获得节段有效传力区域退化模型,求解模型中拉杆、压杆及节点强度,并采用AASHTO规范校核,结果表明杆件及节点强度均满足要求.     

拉萨市纳金大桥桥塔节段足尺模型试验研究

拉萨市纳金大桥主桥为跨径(70+117+117+70)m的三塔矮塔斜拉桥。为对该桥小半径(分丝管半径为2.5m)大索力(斜拉索在索鞍段的最大径向均布荷载为2 372kN/m)鞍座所在桥塔节段的性能进行研究,采用ANSYS建立1/4桥塔节段有限元模型进行应力分析,并制作该部分桥塔足尺模型进行试验,测试结构应力、斜拉索与索鞍之间的摩阻力、锚固装置内的环氧砂浆对斜拉索的握裹力。研究结果表明:该桥桥塔采用小半径分丝管是安全可靠的,索鞍的摩阻力和抗滑力均满足使用要求。通过对有限元分析和试验的总结,提出严格控制转向鞍的加工及定位精度、保证混凝土浇注的密实性、主梁施工时保证两侧对称同步施工等建议。     

钢桥塔索辅梁桥锚固区新型钢锚箱受力分析

以某主跨2×94m的拱形钢桥塔索辅梁桥为背景,基于钢桥塔锚固区构造的合理简化,建立传统和新型钢锚箱构造的空间板壳单元有限元模型,分析了成桥及换索工况下钢桥塔锚固区主要板件及焊缝的应力幅值、应力分布、应力集中现象及索力传递路径。结果表明,两种钢锚箱方案材料用量、施工工艺、斜拉索张拉空间基本相同,锚固区各板件应力均满足规范要求。新型钢锚箱应力集中现象更弱,与钢桥塔连接的整体性更强,索力传递更顺畅。传统钢锚箱焊缝焊接施工工作量较少,斜拉索索力较大时,建议采用新型双横隔板钢锚箱方案;斜拉索索力较小时,考虑到减少焊接施工工作量,可以采用传统单横隔板钢锚箱方案。     

摄乐大桥桥塔钢混结合段受力分析

斜拉桥桥塔钢混结合段构件繁多,构造复杂,致使其受力情况难以明确,对于异形截面的桥塔尤其如此。以太原摄乐大桥异形截面桥塔的钢混结合段为研究对象,首先采用Midas Civil软件建立全桥空间杆系模型进行分析,确定了钢混结合段的内力情况,在此基础上再利用大型通用有限元软件ANSYS建立钢混结合段的空间板壳实体模型进行分析,明确该区段钢板、混凝土以及锚固钢筋的受力情况。分析结果表明:该桥桥塔的钢混结合段内力传递平顺,安全储备良好,构造比较合理;若要进一步提高设计的技术经济合理性,可以采取措施提高下层承压板的传力比例,另可以适当减少锚固钢筋。     

斜拉体系加固东明黄河公路大桥主梁锚固区段模型试验研究

东明黄河公路大桥是采用斜拉体系加固的大跨径预应力混凝土连续刚构桥,为研究新增索力作用下新增的钢托梁、钢托架及主梁锚固区段箱梁局部的受力性能,选取距跨中截面22.15m长索锚固端9m混凝土箱梁建立缩尺模型,对节段模型静力加载至2.5倍设计索力时的静力强度和挠度进行测试,分析试验模型在对称加载和偏载作用下的静力力学特征。试验结果表明:对称加载至设计索力和偏载至1.1倍设计索力时,混凝土箱梁受力性能良好,钢托梁抗弯刚度可靠,结构处于线弹性阶段,可以用线弹性理论进行分析;随着荷载的继续增大,钢托梁悬臂根部最先达到屈服应力,挠度曲线呈非线性特征,塑性变形明显;达到2.5倍设计索力时,钢托梁多点应力屈服,混凝土箱梁受力性能良好,钢托架具有足够的安全储备,钢托架锚固性能可靠,但高强度螺栓预紧力损失较大。     

异形截面斜拉桥索塔锚固区节段足尺模型试验研究

通过对哈尔滨绕城高速公路四方台松花江大桥索塔锚固区的节段足尺模型试验,研究了主塔预应力束的施工工艺,进行了索塔模型在环向预应力束及拉索作用下的应力和变形分析,确定了索塔锚固区的抗裂安全系数并对模型进行了计算机仿真分析;由其结果与试验实测值的比较,得到了一些有益的结论。研究的部分成果已应用于实桥结构,对主塔结构的优化设计起到了一定的指导作用。     

金马大桥主塔直束预应力筋设计技术与研究分析

斜拉桥塔柱是主要的受力构件之一,因为塔柱拉索区有斜拉索巨大的拉力存在,所以要用预应力筋加强锚固区。广东金马大桥的主塔设计中采用有别于传统环型预应力束的加强锚固区的锚固方式,即采用精轧螺纹钢筋直束加强塔柱拉索锚固区的技术,这在国内特大跨径斜拉桥中是首次。本文分别就传统的U型环束加强方式和金马大桥采用的直束加强方式对该桥桥塔进行详尽的有限元模拟计算,从塔柱内力和预应力钢束的损失两个方面进行计算分析和比较。此外为了优化预应力筋的布束方式,进行了阶段塔柱光弹试验,对这种直束加强技术进行了验证,为同类型的大跨度斜拉桥的主塔设计提供一定的参考和借鉴。     

斜拉桥索塔锚固区结构设计及计算

斜拉桥索塔锚固区承受拉索的巨大集中力,构造复杂,锚固区各构件处于复杂的应力状态,是特大桥设计中的重点和难点之一。以某长江公路大桥为例,对索塔锚固区结构设计及选型进行对比分析,得出内置式钢锚箱和外露式钢锚箱均适用于混凝土斜拉桥索塔,两者结构形式类似,只是与混凝土塔壁相对位置不同而造成的受力分摊上比例不同的结论。钢一混凝土组合索塔在一定程度上利用了钢和混凝土各自的材料特性,提高了索塔的整体安全性能。根据有限元计算模型及结果,进一步分析了钢锚箱的力学特性,并通过增加横向预应力对锚固区的结构进行了优化,为特大桥设计及施工提供参考。     

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。     

独斜塔锚固区受力分析

我国斜拉桥中大部分采用预应力混凝土索塔.索塔锚固区域结构受力复杂,是设计的关键.某大桥采用独斜塔,主、边跨非对称布置斜拉索结构.文中采用有限元方法对某大桥主塔锚固区进行了受力分析,以根据应力大小指导钢束配制.     

沿江高速中都河大桥主桥设计

沿江高速中都河大桥主桥为148m+320+148m双塔双索面砼斜拉桥。主梁采用双纵肋式混凝土梁,索塔采用H形索塔。本文主要介绍了桥梁概况、结构尺寸、以及在索塔抗震、拉索锚固区防裂和桥梁运营期健康监测几个方面采取的关键技术,为山区同类桥梁的设计提供思路。     

斜拉桥塔壁锚固形式的环向预应力设计理论

斜拉桥的索塔锚固区受力情况较为复杂,在对该区域进行设计计算时,常采用实体建模计算结构各点的应力来评价结构的安全性,这种方法不仅繁琐,而且力学概念不清,往往不能得到最优结果。针对斜拉桥索塔锚固的塔壁锚固形式进行简化分析,研究了索塔锚固区环向预应力简化设计理论及其计算方法,该方法能够适应目前大多数斜拉桥的设计计算,具有较高的工程实用价值。     

宁波市外滩大桥后锚点的设计与研究

宁波市外滩大桥主桥采用主跨225 m的独塔四索面异型斜拉桥结构。三角形的索塔结构分为前塔柱、后斜杆和水平杆。后锚点为索塔后斜杆、水平杆以及边跨主梁间横梁的交汇区段,是该桥结构体系的关键点。设计中提出的恒载产生的后斜杆竖直拉力分量通过边跨钢梁及连接横梁、后斜杆以及后锚点内的混凝土压重来平衡,活载及温度等其它荷载产生的后斜杆竖直拉力分量通过设置预应力锚固的后锚点承台重量来平衡。该设计方案使得外滩大桥自锚式斜拉桥的设计受力明确,构造可靠,经济合理,施工及养护方便,对类似工程具有很好的参考价值。     

大跨度斜拉桥混凝土索塔钢锚箱空间有限元分析研究

结合国内某连岛工程大跨度斜拉桥,介绍了其索塔钢锚箱的构造特点,同时采用空间有限元方法对其混凝土索塔钢锚箱节段模型进行仿真计算分析以及结构受力分析,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1.7倍设计荷载作用下,结构的承载力满足设计要求,并具有一定的安全储备。最后给出仿真计算的主要成果,研究结果对于斜拉桥索塔锚固区设计具有一定的参考作用。     

斜拉桥索塔锚固区双层U形预应力束的张拉控制试验研究

通过模型试验和有限元分析,确定了双层U形预应力筋的张拉控制程序。比较张拉后模型内部传感器测试的预应力效应和采用空间有限元分析的应力结果,可以检验U形预应力筋张拉后是否达到设计要求的预应力状态,从而得出张拉程序的可靠性。结果表明:正确的张拉操作程序,不仅能将实测张拉伸长值与理论伸长值的偏差控制在规范之内,而且能使得张拉后的预应力效应达到设计的要求。