钢-混组合索塔锚固结构的力学行为及结构优化

为了解斜拉桥钢-混组合索塔锚固结构的力学行为并对结构设计进行优化,以重庆嘉悦大桥为依托,通过足尺模型试验及非线性有限元分析的对比分析,对钢-混凝土组合索塔锚固结构的力学性能、荷载传递机理进行了研究;采用正交试验方法对索塔锚固区混凝土主拉应力进行参数敏感性分析,进而提出了结构优化设计参数. 研究结果表明:钢锚箱与混凝土塔壁的应力水平较低,应力分布均匀流畅;钢锚箱与混凝土塔壁的相对滑移值均很小,最大值仅0.029 mm;剪力键的抗剪刚度对混凝土端塔壁的主拉应力水平有较为显著的影响,当刚度增加5倍,混凝土端塔壁主拉应力减少了17.3%;该桥所采用的组合索塔锚固区结构参数是安全、经济的.      

内置式钢锚箱索塔锚固区模型试验与抗裂设计

对内置式钢锚箱索塔锚固区进行足尺模型试验研究,结果表明结构强度足够,但混凝土外端壁和内侧壁混凝土均出现了裂缝,且外端壁开裂荷载较低.根据试验结果及有限元分析,对索塔锚固区进行抗裂设计,为结构优化提供依据.     

两类混凝土索塔钢锚箱结构特性比较研究

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。从两类钢锚箱型式的计算比较上得到：在斜拉索索力作用下,钢锚箱侧板能承受大部分拉力,锚板及拉板受到的应力较大,混凝土塔壁承受了较小的拉索水平分力;外露式钢锚箱与钢锚箱内置式结构型式类似。只是存在因与混凝土塔壁相对位置不同而造成的受力分摊比例上的不同而已。钢锚箱具体的结构型式可根据实际情况设计。     

钢锚箱竖向应力分布及剪力钉受力分析

近年来在大跨径斜拉桥建设中,混凝土索塔钢锚箱锚固方式得到了广泛应用,钢锚箱通过剪力钉和塔壁混凝土相连．斜拉索直接锚固在钢锚箱上。本文在考虑剪力钉多种剪切柔度的基础上对钢锚箱竖向应力分布及剪力钉竖向受力进行分析,并用简化方法对剪力钉横向水平受力进行了分析。     

安海湾大桥索塔锚固区局部应力分析

斜拉桥索塔锚固区受到预应力和斜拉索索力的作用,局部受力十分复杂,应力集中现象明显,容易产生裂缝。采用钢锚梁这种组合锚固结构可以减少混凝土所受的拉应力,从而使受力更为合理。为揭示索塔锚固区的受力特性,以安海湾大桥为背景,运用有限元的方法对其锚固区钢锚梁及混凝土塔柱进行了空间应力分析。分析结果表明在荷载作用下锚固区整体上处于较平均的应力状态,结构传力体系清晰明确,受力合理,为日后类似桥梁的设计提供了参考与建议。     

钢锚梁索塔锚固区混凝土塔壁简化计算方法

通过对钢锚梁索塔锚固区进行构造特性分析,研究了各种构造形式下钢锚梁锚固体系的水平荷载传递途径及其分配关系。利用变形协调原理,推导了固定连接方式的锚固体系在斜拉索水平分力下钢锚梁与混凝土塔壁的荷载分配计算公式。通过简化计算,推导了水平荷载作用下混凝土塔壁控制截面的内力计算公式。将简化计算公式计算结果与有限元分析进行对比,其误差较小。这表明本研究提出的简化框架计算方法具有一定的工程意义。     

灌河大桥索塔设计

介绍了适合中等跨度斜拉桥的H型索塔的设计,对塔柱细部构造和横梁预应力张拉工序进行了优化和创新设计。拉索在塔上的锚固构造采用对塔壁受力有利和方便施工的钢锚梁,并对钢锚梁的设计做了介绍。     

空间六索面斜拉桥钢桥塔拉索锚固区受力分析及结构优化

依据钢桥塔的结构形式和受力特点,建立钢桥塔节段的板壳有限元模型,对索塔锚固区进行有限元静力分析,得出索塔锚固区的应力分布特征,通过减小塔壁与横隔板厚度、在锚固区支撑加劲肋间加水平加劲肋等对锚固区的结构进行优化,使上横隔板的应力集中现象得到了很好的解决,且传力较流畅。     

大跨度斜拉桥混凝土索塔钢锚箱的计算模型研究

近年来世界已建和在建主跨大于800m的斜拉桥数座,混凝土索塔钢锚箱的结构形式由于其受力方式明确、施工方便等优点已开始在此类超大跨度斜拉桥索塔锚固区中应用。本文介绍了用于计算混凝土索塔钢锚箱的三种计算方法,并对其计算结果进行了研究比较,结合具体工程计算分析了不同方法的适用条件和精度。     

独塔斜拉桥空间曲线钢塔柱结构性能分析

以某独塔斜拉桥的空间曲线塔为基础,利用Midas／Civil,建立空间杆系模型,进行全桥整体静力分析,确定钢塔柱、上下分肢局部以及索塔锚固区的5种最不利荷载工况,得出相应荷载和位移边界条件．再利用大型空间有限元分析软件ANSYS,建立钢塔柱三维实体模型,进行空间受力性能分析,明确钢塔柱和索塔锚固区钢板的受力性能．计算结果表明,钢塔柱的变形较小,钢塔柱、上下分肢局部及索塔锚固区的钢板应力水平均满足规范要求,结构的安全储备良好．这也说明采用双向分叉的空间曲线索塔的设计是较为合理的．     

Internal Force Distribution in Steel-Concrete Composite Structure for Pylon of Cable-Stayed Bridge

Adopting a steel-anchor beam and steel corbel composite structure in the anchor zone on pylon is one of the key techniques for the design of Jintang bridge, a cable-stayed bridge in Zhoushan, China. In order to ensure the safety of the steel-concrete composite structure, a stud connector model for the joint section was put forward. Experiments were conducted to obtain the relation between load and slip of specimen, the failure pattern of stud connector, the yield bearing capacity and ultimate bearing capacity of a single stud, etc. The whole process of the structural behavior of the specimen was comprehensively analyzed. The features of the internal force distribution in the steel-concrete composite structure and the strain distribution of stud connector under different loads were emphatically studied. The test results show that the stud connector is applicable for the steel-concrete composite structure for pylon of Jintang bridge. The stud has a good ductility performance and a obvious yield process before its destruction. The stud connector basically works in a state of elasticity under a load less than the yield load.     

带管翼缘的钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为了研究带钢管混凝土上翼缘的钢-混凝土组合梁在静载作用下的抗弯性能,进行了组合梁静力试验,建立了组合梁有限元模型,进行了非线性静力变参数分析。基于钢材的理想弹塑性模型和圆形钢管约束混凝土模型,建立了正截面抗弯承载力理论分析模型。研究结果表明:新型组合梁满足平截面假定,抗弯承载力大,延性好,钢管内填混凝土与管壁无滑移;极限抗弯承载力随含钢率与钢材的屈服强度的提高而增大,管内填混凝土强度的提高对极限承载力影响不大,但可以显著提高其延性,因此,在新型组合梁设计过程中要考虑内填混凝土强度和上翼缘钢管屈服强度之间的匹配关系;极限抗弯承载力试验值与理论计算值的比值为1.07,说明理论分析模型偏于安全。     

斜拉桥索塔钢锚箱与塔壁混凝土拉力分配简化分析

通过对混凝土塔壁和钢锚箱抗拉刚度的分析,推导出了各构件拉力分配公式。根据此研究和此分配公式,可以快速方便地分析拉索水平分力在混凝土塔壁与铜锚箱中的分配比例。     

HB-FRP加固混凝土梁研究综述

为总结混合粘贴纤维复合材料(HB-FRP)加固方法的研究成果, 推动其在混凝土梁维修加固领域的更广泛应用, 调研了HB-FRP加固法的研究现状, 揭示了外贴HB-FRP在外荷载和环境侵蚀下容易发生剥离的问题; 阐述了HB-FRP抑制FRP加固后剥离的工作机理, 分析了HB-FRP加固体系的构造特征及其对界面黏结力的影响; 总结了已有黏结-滑移模型和剥离荷载模型, 研究了加固梁的抗弯和抗剪性能; 分析了当前工作的不足, 并展望了下一步的研究方向和思路。分析结果表明: 外荷载和环境侵蚀均可能引起FRP剥离, HB-FRP加固同时发挥了化学黏结、摩擦和销栓作用, 有效地抑制了FRP剥离; 目前几种HB-FRP黏结-滑移关系的主要区别为达到界面黏结强度时FRP是否会发生稳定的滑移; 黏结界面极限剥离荷载取决于其黏结-滑移关系; HB-FRP加固可用于正截面抗弯和斜截面抗剪, 加固梁承载力和加固效率可得到大幅提高; 增加FRP配置率和钢扣件数量能有效提高加固梁的抗弯能力, 钢扣件间距对加固梁承载力的影响和加固设计准则还不明确, 裂缝和外荷载对加固梁的剥离荷载、材料利用率和破坏模式影响显著; 加固梁抗剪强度的增加主要来自FRP和混凝土提供的剪力, 而箍筋的影响较弱; 增加FRP加固量和减小条带间距能显著提高加固梁的抗剪承载力; 后续应继续研究HB-FRP加固设计理论, 提出考虑材料与构造特征的黏结特性计算模型和基于界面剪力的HB-FRP钢扣件间距设计方法, 进而建立HB-FRP加固混凝土梁的优化抗弯、抗剪设计方法和设计公式。