荆岳长江公路大桥索塔锚固钢锚梁结构体系分析

荆岳长江公路大桥主桥为主跨816m的双塔不对称混合梁斜拉桥,在成桥状态下,索塔锚固采用两端固定的钢锚梁结构体系。为研究钢锚梁平衡斜拉索索力的作用,验证超静定结构体系钢锚梁的合理性,采用ANSYS软件建立索塔锚固区有限元模型,分析钢锚梁施工过程中2种不同的支承体系方案,并通过足尺模型试验研究钢锚梁对斜拉索索力的分配比例。结果表明:斜拉索初张时采用边跨固定、中跨滑动,斜拉索张拉后两端固定结构体系的钢锚梁承担了斜拉索索力水平分力的83.7%,钢锚梁与塔壁对索力水平分力的分配比例为8∶2,该体系能够发挥钢锚梁平衡斜拉索索力的作用,且结构可靠度高。     

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。     

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。     

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。     

拱塔斜拉桥预应力索塔锚固区节段应力分析

某桥为主跨260 m三塔双索面预应力混凝土拱塔斜拉桥,采用空间有限元法对5种荷载工况下索塔锚固区节段应力进行分析.结果表明:空心矩形索塔内布置双向井字形预应力筋能够有效抵消斜拉索水平分力产生的拉应力;索力及预应力分别作用下,距离基准节段中心分别为1.2 m和1.5 m范围内,应力呈现渐进衰减趋势;设计计算中可通过控制侧墙与倒角交界处、斜拉索出口处以及锚块与塔壁交界等处混凝土应力,来控制整个索塔锚固区的应力分布.     

大跨度混合梁斜拉桥施工控制关键技术

江顺大桥主桥为主跨700m的双塔双索面混合梁斜拉桥,该桥钢箱梁采用悬臂拼装施工,边跨预应力混凝土箱梁采用支架现浇法施工。为保证成桥后的线形及内力满足设计要求,采用MIDAS Civil软件建立全桥杆系有限元模型,并基于无应力状态法对该桥进行施工控制。在施工控制中,采取了桥塔应力及线形控制、塔内斜拉索锚固块预抬量及钢锚梁预抬量控制、主梁的钢箱梁制造线形及施工线形控制、斜拉索的下料长度及施工中斜拉索索力控制等关键控制技术。成桥后对桥塔应力和偏位、主梁测点高程、斜拉索索力的实测值与理论值进行对比分析,结果表明:以上各数据的实测值与理论值均吻合较好,误差均在合理范围内,满足设计要求,成桥状态良好。     

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。     

斜拉桥索塔锚固区剪力钉受力机理试验研究

济宁市梁济运河大桥索塔锚固采用钢锚箱结构,钢锚箱四面均通过剪力钉与塔壁混凝土连接,受力较为复杂,通过制作实桥索塔锚固结构第8节段1∶1节段模型,并施加与该节段斜拉索索力大小及方向一致的荷载进行试验,测试剪力钉的应力.试验结果表明,剪力钉结构能够达到传递剪力的目的,且具有足够的安全储备.锚固区端板剪力钉应力沿竖向表现为上...     

钢锚箱嵌固型索塔锚固结构受力机理分析

为提高钢锚箱型组合索塔锚固区传力可靠性,提出了一种将钢锚箱端部嵌固在索塔锚固区的新型结构;基于混合有限元模型,比较分析了该新型结构与现有内置型、外露型钢锚箱索塔锚固区的钢锚箱钢材利用率、塔壁混凝土应力以及钢-混凝土结合面受力机理;进一步探讨了嵌固端侧板厚度、连接件布置方式对钢锚箱嵌固型索塔锚固区受力机理的影响。结果表明:钢锚箱嵌固型索塔锚固结构具有较高的钢材利用率;端塔壁外侧混凝土主拉应力较内置型降低约1.5 MPa且外包钢板;钢锚箱与混凝土塔壁结合面连接件作用单方向均匀剪力;侧板厚度、连接件布置方式对连接件剪力影响较大;该新型构造传力可靠性高,可用于更大跨径斜拉桥拉索塔端锚固结构。     

上海长江大桥组合索塔锚固区受力数值计算

结合上海长江大桥具体工程,采用空间有限元模型详细模拟索塔中各部分构件,考虑钢锚箱与混凝土间的相互作用,计算索塔中钢锚箱板件的应力和混凝土的应力,分析斜拉索索力在索塔锚固区的传递分配关系。     

芜湖长江公路二桥桥塔锚索系统性能研究

为解决大跨度斜拉桥桥塔塔壁承受斜拉索水平力造成塔壁开裂的问题,以芜湖长江公路二桥为背景,对新型锚索系统——同向回转拉索锚固体系的性能进行研究。同向回转拉索锚固体系为斜拉索穿过桥面一侧锚具,绕过桥塔后锚回到桥面同桩号截面另一侧锚具的锚固形式。采用ANSYS建模,与常规的钢锚梁锚索系统进行对比,分析在正常使用工况和断索工况下的塔柱受力以及经济性。结果表明,同向回转拉索锚固体系可靠,荷载传递合理,混凝土桥塔整体受压。断索工况下对索塔锚固位置没有太明显的影响,断索位置以下的塔柱上压应力略有减小,对桥塔的总体应力水平几乎无影响。同向回转鞍座用钢是钢锚梁的1/4,造价是其1/3。全塔造价对比中,同向回转拉索锚固体系建安费总体下降了7%。     

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。     

赤壁长江公路大桥钢锚梁索塔锚固结构优化设计

赤壁长江公路大桥主桥为主跨720m的结合梁斜拉桥,9～29号斜拉索采用钢锚梁索塔锚固体系。钢锚梁与钢牛腿最初设计采用张拉后固结连接,设计分析发现后期更换斜拉索时施工复杂,断索时固结连接受力较大。优化设计为在钢锚梁底板增设顺桥向限位钢板,限位钢板与钢牛腿顶板侧面磨光顶紧,即张拉后顶紧式连接;钢锚梁与钢牛腿之间采用普通螺栓栓合。通过优化,换索时可直接对称放松旧索、更换新索、再对称张拉新索,断索后斜拉索水平力通过限位钢板以压力的形式传递至塔壁。采用有限元软件建立该桥索塔锚固区索力最大节段模型进行计算,得到优化方案塔壁在换索工况下不受力、在断索工况下外侧受拉,规避了原方案塔壁内侧受拉,在塔壁外侧配置适量预应力后,可满足受力要求。     

内置式钢锚箱索塔锚固区受力机理分析

针对内置式钢锚箱索塔锚固区的构造特点,采用简化力学模型,根据变形协调关系对斜拉索竖向力和水平力在索塔锚固区上的分配进行理论分析,并与索塔锚固区足尺节段模型试验实测结果和有限元计算结果进行对比验证。研究结果表明:钢锚箱承担了大部分的斜拉索水平力,有助于防止或减小混凝土塔壁开裂;混凝土塔壁承担了大部分的竖向力,可避免竖向力在钢锚箱底部叠加而形成应力集中;内置式钢锚箱的引入能改善索塔锚固区的受力状况,是大跨度斜拉桥较合适的锚固形式。     

重庆东水门长江大桥索塔锚固区非线性接触受力分析

重庆东水门长江大桥索塔锚固区结构新颖,取消了普通外置式钢锚箱索塔锚固区的端板,钢锚箱与混凝土塔肢之间采用剪力钉连接,同时还布置塔肢间预应力,使钢锚箱与混凝土紧密连接,用剪力钉、侧拉板和摩擦力共同承担斜拉索的索力。针对该新型结构形式,利用大型有限元软件Midas FEA,建立索塔锚固区的非线性接触模型,通过对其进行精细仿真计算分析,得出钢锚箱、侧拉板、剪力钉和塔壁混凝土的应力分布情况,以及索力的传递分配情况。     

内置式钢锚箱索塔锚固区受力与参数分析

内置式钢锚箱索塔锚固区模型试验结果表明结构强度足够,但混凝土外端壁和内侧壁均出现裂缝,且外端壁开裂荷载较低.根据索塔锚固区的变形协调关系,分别对矩形和圆形索塔的斜拉索水平分力在钢锚箱与混凝土塔壁之间的分配比例、外端壁和内侧壁的混凝土应力进行理论分析,理论分析结果与试验结果吻合.对矩形和圆形索塔的水平力分配比例和混凝土应力进行参数影响分析,分析结果表明调整索塔长宽比、塔壁厚度比、钢锚箱拉板面积等能改善塔壁混凝土的受力.对相当规模的内置式钢锚箱圆形和矩形索塔锚固区的结构受力性能进行对比分析,结果表明矩形索塔略优于圆形索塔.建议采取措施改善混凝土外端壁局部受力状况.     

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥温度效应分析

地锚式万向铰独斜塔斜拉桥结构体系新颖,为分析温度荷载作用下该类桥梁成桥状态的结构响应,以三亚海棠湾河心岛景观桥(主跨99.8 m钢斜塔双边工字钢梁独塔斜拉桥)为工程背景,建立桥梁结构有限元模型,分析体系温差、日照温差、索梁(塔)温差对桥塔偏位、主梁线形以及索力的影响。结果表明:体系温差下桥塔以纵向弯曲和纵向偏转为主,体系降温将引起全桥主梁下挠,体系升温效应相反,最大背索索力变化为成桥索力的6.1%;日照温差下桥塔以横向弯曲为主,纵向偏位较小,对主梁线形、斜拉索索力影响较小;索梁(塔)负温差下有索区主梁发生向上位移、背索索力增大,正温差下相反,对桥塔偏位基本不影响。     

高震区空间索面斜拉桥改进的钢锚梁锚固区受力分析

索塔锚固区是斜拉桥中的关键部位,尤其对于高震区斜拉桥更需要可靠的锚固形式,钢锚梁是一种较可靠的锚固形式,但对于空间索面斜拉桥,不适宜采用传统的钢锚梁锚固形式。本文以主跨360m的河口大桥为例,重点研究空间索面斜拉桥索塔锚固形式。研究结果表明,采用改进的钢锚梁锚固形式,将塔壁牛腿预埋钢板与钢锚梁焊接成整体,可减小桥塔塔壁尺寸,适宜高震区空间索面斜拉桥,其分析成果为同类大桥设计提供理论参考。     

某钢桁加劲梁斜拉桥索塔锚固区节段模型有限元分析

以某钢桁加劲梁斜拉桥为背景,利用有限元软件对索塔锚固区进行受力分析。通过增大预应力损失,分析比较混凝土索塔的受力情况。结果表明:混凝土索塔锚固区配置预应力是必要的。当预应力损失为40%时,使塔壁混凝土最大主拉应力大于容许主拉应力,开始产生裂缝。预应力损失的增加,使塔壁混凝土最大主压应力减小,但均满足规范的要求。塔壁混凝土在预应力束张拉、锚固端和斜拉索锚固端均表现为应力集中,应对其进行加强处理。     

闽江大桥索塔锚固区分析

混凝土斜拉桥索塔锚固区构造和受力状态都十分复杂。为揭示该区域的受力特性，以福建阿江大桥为背景，应用MadisCivil建立全桥模型计算出最不利荷载组合工况下的斜拉索索力最大值，并进一步运用大型有限元软件FEA对索塔锚固区节段进行了空间应力分析，采用等效荷载法模拟斜拉索索力的方法计算，得到了索塔锚固区最不利受力位置及其应力值，提出施工建议。