基于一阶优化方法的钢-混凝土组合索塔锚固区结构设计

研究了斜拉桥内置式钢锚箱钢-混凝土组合索塔锚固区的结构优化设计。建立以索塔锚固区典型节段的建造成本和水平承载力为综合目标的多目标优化模型,以索塔混凝土塔壁的厚度、钢锚箱侧板尺寸、塔壁配筋为设计变量,建立设计变量与满足塔壁裂缝宽度、塔内钢筋配筋率、钢锚箱屈服强度要求的状态变量之间的约束关系,采用一阶优化分析方法确定钢-混凝土组合索塔锚固区最优结构尺寸,得到了钢-混凝土组合索塔锚固区设计的最优方案。优化结果显示:针对索塔锚固区的钢锚箱侧板与混凝土塔壁形成的组合结构承受斜拉索水平力的特点,建立以建造成本和水平承载力为综合目标的优化模型是合理的,充分发挥了钢材和混凝土两种不同材料的性能,有效的控制塔壁混凝土裂缝产生。     

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。     

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。     

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。     

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。     

大跨度斜拉桥索梁锚固区三维有限元仿真分析

采用不同建模方法,对大跨度斜拉桥索梁锚固结构—钢锚箱进行三维非线性有限元仿真分析,并将计算结果与钢锚箱静载模型试验结果相比较。结果表明,实体单元加接触单元法计算模型,即用实体单元模拟钢锚箱底部的锚垫板、用空间高阶壳单元模拟锚箱中其他钢构件及主梁、用非线性接触单元模拟锚垫板与承压板间不焊接但紧密压贴的关系,能够较真实、合理地反映钢锚箱的实际受力情况。钢锚箱虽然板件较多,但整体性能好,索力传递流畅,锚箱锚固顶、底板上2条焊缝传递索力,承压板与主梁焊缝主要传递抗弯作用力,因此要保证各板件接触、焊接良好,不能产生大的残余应力和残余变形。随着荷载的增长,钢锚箱高应力区应力增长速度减缓,部分低应力区应力增长加快,这对受载有利。仿真计算时,要注意壳单元角点局部位置可能出现应力计算失真。     

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。     

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...     

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。     

大跨度斜拉桥索梁锚固结构力学行为研究

研究目的:大跨钢梁斜拉桥的索梁锚固区是斜拉桥的关键区域,其结构受力复杂且作用荷载较大,仅依据有限元的仿真分析难以准确掌握锚固区的应力分布和传力机理,本文以珠江黄埔大桥(北汊桥)的索梁锚固区静载试验为基础,研究了锚箱式索梁锚固结构的应力分布规律和传力机理。研究结论:珠江黄埔大桥(北汊桥)锚箱试验模型设计合理,能够反映实桥的受力行为;锚箱式索梁锚固结构传力流畅、结构安全,能够满足大跨度钢梁斜拉桥的功能要求。     

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。     

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。     

紫金斜拉桥索塔锚固段足尺模型试验研究

斜拉桥索塔锚固段是将索力传递到索塔的关键受力部位,受力相当复杂。对紫金斜拉桥索塔锚固区进行足尺模型试验,并用ANSYS有限元系统进行仿真分析,将仿真计算结果与试验数据进行对比,为锚固区的设计与施工提供重要依据。     

索塔锚固区U型钢束施工控制探讨

结合宁波市福明路跨铁路宁波东站斜拉桥索塔锚固区U型预应力筋张拉工艺模型试验,通过对索塔锚固区U型预应力筋施工控制研究,对此类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.     

甬江主桥北岸索塔施工关键技术

介绍甬江主桥(主跨468 m钢箱混合梁斜拉桥)北岸索塔的施工,对大跨度双塔斜拉桥索塔、液压爬模下横梁、中塔柱合龙段和钢锚箱施工等关键技术作了较详细的阐述,并对索塔施工设备的选型、安装拆除时机作了叙述。工程实践表明,该索塔施工方法合理,对铁路斜拉桥的索塔施工提供了参考实例。     

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。     

大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥桥塔设计

福厦高铁乌龙江特大桥孔跨布置为(72+109+432+56+56)m,是国内外首次设计的高速铁路大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。为优化桥塔设计,通过对桥塔塔形、刚度、塔高匹配、索塔锚固体系等方面进行研究分析,提出合理的设计思路、方法,确定花瓶形塔形和合理的高低塔桥塔设计。受力分析表明,桥塔受力性能均满足规范要求。     

大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥桥塔设计

福厦高铁乌龙江特大桥孔跨布置为（72+109+432+56+56）m,是国内外首次设计的高速铁路大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。为优化桥塔设计,通过对桥塔塔形、刚度、塔高匹配、索塔锚固体系等方面进行了研究分析,提出了合理的设计思路、方法,确定了花瓶形塔形和合理的高低塔桥塔设计。受力分析表明,桥塔受力性能均满足规范要求。     

大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥桥塔设计

福厦高铁乌龙江特大桥孔跨布置为（72+109+432+56+56）m，是国内外首次设计的高速铁路大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。为优化桥塔设计，通过对桥塔塔形、刚度、塔高匹配、索塔锚固体系等方面进行了研究分析，提出了合理的设计思路、方法，确定了花瓶形塔形和合理的高低塔桥塔设计。受力分析表明，桥塔受力性能均满足规范要求。