公轨共用大跨斜拉桥索塔锚固区节段试验研究

以上海长江大桥索塔锚固区为研究对象,采用1∶2.5缩尺模型试验与有限元数值分析相结合的方法,研究钢锚箱与混凝土组合结构索塔在不同索力状态下的受力特性和混凝土塔壁的抗裂性能,模型试验最大试验荷载340 t,达到实际结构设计索力的1.7倍。研究结果表明：试验荷载与实际结构设计索力相同时,钢锚箱有应力集中现象,尽管个别测点的应力超过了材料的设计强度,但钢锚箱整体基本表现为弹性工作状态,塔壁混凝土在横桥向外侧中心部位出现开裂,最大裂缝宽度为0.12 mm;试验荷载为实际结构设计索力的1.7倍时,索塔结构能继续承载,塔壁混凝土的最大裂缝宽度为0.25 mm,表明钢锚箱与混凝土组合结构索塔有很大的超载潜力。     

铁路斜拉桥钢锚箱索塔锚固区力学性能研究

新建杭州至温州铁路楠溪江特大桥主桥为(40.5+79.5+240+79.5+40.5)m双塔混凝土梁斜拉桥,考虑到大跨度铁路混凝土斜拉桥具有自身荷载重及疲劳活载大等特点,本桥采用了内置式钢锚箱型的索塔锚固形式来保证索塔锚固区受力的安全性与可靠性,通过对锚固体系构造与有限元计算分析表明:内置式钢锚箱型组合索塔锚固体系受力合理,传力途径明确;斜拉索水平荷载传递时各节段钢锚箱承担比例较高,较好地发挥了钢结构抗拉性能强的特点;索塔锚固区混凝土塔壁与钢锚箱构件各应力计算指标均满足规范设计要求,钢构件可通过工厂进行加工组装,施工质量得到保证,可为类似大跨度铁路桥梁设计提供参考。     

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。     

内置式钢锚梁索塔锚固结构试验研究

荆岳长江公路大桥索塔锚固结构采用支承于钢牛腿上非对称布置的钢锚梁形式,为了保证索塔结构的安全,验证索塔设计的抗裂性及安全度,了解非对称布置的钢锚梁在多种不同的支承方式下的受力特性,对索塔锚固区作了足尺模型试验研究。结果表明,钢锚梁三种支承状态下,在设计恒载、活载及最不利荷载组合作用下,索塔锚固结构是安全可靠的,且具有足够的安全储备。钢锚梁两端固定时,单根拉索"失效"或换索状态下,索塔锚固结构是安全的。     

郑州黄河大桥斜拉桥索塔锚固区静力试验研究

郑州黄河公铁两用桥主桥全长1 684.35 m,是一座六塔连续钢桁结合梁斜拉桥。斜拉索的锚固形式采用钢锚箱式。通过有限元分析与1∶1.5的缩尺模型试验相结合的方式,研究该斜拉桥索塔锚固区的应力分布、应力大小等情况。通过多节段模型分析确定模型试验所截取的范围,介绍模型设计和加载方式,讨论边界条件对模型试验的影响,表明钢锚箱在设计索力作用下钢锚箱及索塔受力处于弹性状态。     

钢－混组合索塔锚固结构节段模型试验研究

采用自平衡式加载反力架对苏通大桥索塔钢混组合锚固结构进行足尺节段模型试验,观测了模型的应力、裂缝分布和变形情况.试验结果表明:索孔出口面上方的混凝土表面最易出现裂缝;钢混结合面表现为弯剪共同作用的特性,顶推荷载水平分力主要由钢锚箱结构承担,混凝土亦承担一小部分,竖向分力可全部由剪力钉传递给混凝土承受.     

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。     

大跨度斜拉桥混凝土索塔区侧壁竖向拉-压杆模型研究

大跨度斜拉桥预应力混凝土索塔锚固区容易开裂,本文采用拉-压杆模型对锚固区竖向受力及预应力锚固范围进行研究。根据索塔锚固区受力平衡原理和几何关系,建立索塔锚固区侧壁竖向拉-压杆模型,得到简便实用的拉-压杆受力计算公式,且公式计算值与专业软件CAST计算值相同。计算结果表明:在索力竖向分力的作用下,侧壁产生拉应力的高度范围是恒定的,且只与主塔几何尺寸有关,与索力大小无关;在索力竖向分力的作用下,距离索力作用点越近,侧壁高度方向上拉力越大。研究结果可供索塔锚固区环向预应力设计参考。     

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。     

斜拉桥索塔钢混组合锚固结构力学性能分析和试验研究

采用自平衡式加载反力架对苏通大桥索塔钢混组合锚固结构进行足尺模型试验,观测模型的应力、裂缝分布和变形情况.采用ANSYS有限元软件对模型进行数值分析.试验和分析结果表明:索孔出口面上方的混凝土表面最易出现裂缝;钢混结合面表现为弯剪共同作用的特性,顶推荷载水平分力主要由钢锚箱结构承担,混凝土亦承担一小部分,竖向分力可全部由剪力钉传递给混凝土承受;单节段模型的有限元计算结果比多节段模型的计算结果偏大,用单节段模型试验结果代表实桥受力状况偏于安全.     

栓钉在斜拉桥索塔锚固区中的试验研究与非线性分析

金塘大桥索塔锚固区采用钢锚梁-钢牛腿新型结构,是该桥设计的关键技术之一.结合连岛工程跨海斜拉桥索塔锚固区的设计,对比介绍栓钉群国内外研究成果,在此基础上设计与实际结构类似的试件模型,对其进行试验研究和空间有限元仿真计算分析,重点研究栓钉的荷载-滑移量关系、抗剪刚度、抗剪承载力及破坏形态等,并将试验值与不同国家规范给出的极限承载力公式计算值进行比较.基于合理的黏结滑移本构关系,提出如何模拟栓钉连接件滑移效应的详细方法,给出栓钉和混凝土黏结的非线性弹簧单元有限元模型.试验结果表明:栓钉连接件满足新型结构的承载要求,试件以栓钉受弯剪破坏为主,具有良好的延性性能,在破坏前有明显的屈服过程.有限元模型具有良好的精度,与试验结果较为吻合.在承载力方面,群钉试验得到的单钉极限承载力比<钢结构设计规范>(GB 50017-2003)公式的计算值平均高32%左右.     

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。     

斜拉-拱组合桥索梁及索塔锚固区局部应力分析

研究目的:湘潭市莲城大桥主桥采用120 m+400 m+120 m斜拉飞燕式钢管混凝土拱桥,斜拉索锚固在边梁、桥塔以及钢管混凝土拱上,锚固形式独特新颖.本文建立索梁及索塔锚固的三维有限元模型,分析这些部位的局部应力.计算结果对同类型桥梁的设计具有一定参考价值.研究结论:索梁及索塔锚固区受复合力(索力、弯矩)作用,在锚块与梁体和桥塔连接处会出现较大的主压应力及主拉应力,设计时应加大此处配筋.另外,斜拉索在梁顶面及塔外壁也会产生较大的拉应力,在锚垫板下方会产生较大压应力,设计也应加以重视.     

大跨度斜拉桥钢锚梁空间复杂力学性能研究

大跨度斜拉桥索塔锚固区是传递拉索集中力的重要结构,也是桥塔设计的关键部位之一.为研究断索情况下钢锚梁的应力变化以及牛腿顶板与锚梁底板之间的摩擦和预应力的作用对钢锚梁结构应力的影响,以主跨560 m的大跨径斜拉桥为工程背景,采用有限元方法建立钢锚梁局部受力分析模型,通过钝化一侧索力模拟断索工况,并对钢锚梁结构进行线性和非...     

芜湖长江大桥索塔锚固区模型试验研究

芜湖长江大桥桥塔拉索锚固区为预应力混凝土箱形结构，无中间梁，索塔锚固区为单箱单室结构，拉索锚固区通过双向预应力平衡强大的拉索水平分力，受力十分复杂，为研究索塔锚固区应力分布状况，检验其抗裂性能，为设计提供科学依据，对芜湖长江大桥斜拉桥主塔锚固区段进行了足尺模型试验，并结合有限元分析，指出了索锚固区应力分布特点，介绍了该桥索塔锚固区模型试验的内容，步骤和方法，并将试验结果与有限元分析计算的结果进行了比较。     

异型拱桥索梁索拱锚固区受力分析

异型拱桥的索梁索拱钢锚箱锚固区是局部应力集中的薄弱接头,其连接强度关系着整个桥梁的安全。本文以通泰大桥为工程实例,对索梁B7钢锚箱和索拱A3,B9钢锚箱锚固区进行了局部静力分析。计算结果表明:索梁索拱钢锚箱的整体应力均不高,变形较小,传力比较流畅,但局部应力集中现象明显。对索梁锚固连接应在主梁腹板内侧做补强设计;对索拱锚固连接应加厚锚箱底板并加强横隔板的设计。     

一种新型斜拉桥索-塔锚固结构的设计研究

研究目的:某斜拉桥项目采用非对称独塔斜拉桥结构形式,索塔两侧拉索索力在施工阶段及成桥运营阶段差异较大,为有效解决这个问题,设计将交叉锚固形式与索鞍锚固形式相结合,在传统分丝技术索鞍基础上,索塔两侧单根钢绞线均穿过各自分丝管分别利用抗滑键锚固在索塔的相对一侧,每一根钢绞线均可作为一个单独的拉索系统,亦可以实现单根钢绞线换索。本文通过对该类型斜拉桥索-塔锚固结构进行研究,包括有限元计算分析及模型试验,为该类型索-塔锚固结构用于其他项目提供一些建议。研究结论:(1)与现有的索鞍锚固形式相比,该形式彻底解决了斜拉索在弧形索鞍处的滑移问题,可以满足桥梁索塔两侧拉索索力不同的使用需求;(2)可以根据索塔两侧不同的索力需求设置不同的拉索结构形式,达到降低拉索用量的目的;(3)与空心塔侧壁锚固形式相比,本索-塔锚固结构形式可以使混凝土索塔只受压不受拉,提高了结构的耐久性,而且可以简化索塔结构,达到为斜拉桥索塔"瘦身"的效果;(4)本索-塔锚固结构形式在中小跨径独塔斜拉桥中具有良好的应用前景。     

跨金华江斜拉桥索塔锚固区应力仿真分析

文章应用通用程序ANSYS对箱形索塔进行了分析，采用混凝土单元SOLID65和杆单元LINK8分别模拟塔体和预应力钢束，并按实际结构形状真实地建立了锚固区的受力模型，根据索塔受力的实际工况，给出结构特征点处的应力值，给设计和施工提供借鉴。     

铁路新型标准混凝土箱梁预应力锚固区力学行为精细化研究

标准混凝土箱梁在我国铁路建设中得到了广泛应用。铁路应用某新型标准混凝土箱梁,采用单排大吨位的预应力锚固形式,共计在梁端设置了17个预应力锚固区。相较于武广客专等应用的双排预应力钢束标准混凝土箱梁,其腹板预应力锚固区的局部应力分布及精细化力学行为值得进一步研究。通过建立新型标准混凝土箱梁空间有限元模型,考虑材料的非线性行为,对箱梁端部预应力锚固区的局部应力场及裂缝开展高精度计算分析。研究结果表明：预应力钢束张拉过程中锚固区混凝土最大主压应力位于N6(腹板最上部预应力钢束)的喇叭口边缘,为33.45 MPa;最大主压应力小于其抗压极限强度值,集中在喇叭口的环向范围内,整体呈现区域小、收敛快的分布形式;标准混凝土箱梁的主拉应力值随预应力钢束张拉不断增大,其中N3(腹板最下部预应力钢束)区域的主拉应力变化最为显著,张拉完成后,锚固区混凝土最大主拉应力达到了混凝土抗拉极限强度,主要分布于锚垫板四周,最大裂缝出现在N6锚垫板上边缘的两角处,裂缝宽度为0.088 mm。混凝土封锚可有效降低预应力锚固区的开裂风险,但在实际服役环境中仍应对此区域进行重点关注。