斜拉桥索塔低回缩环向预应力锚固结构研究

为设计一种新型的斜拉桥索塔锚固区预应力锚固结构,避免采用常用环向预应力索塔锚固结构带来的局限性,在调查分析了已有研究成果的基础上,从锚固区环向预应力损失的原理出发研究减少预应力损失的措施,提出了新型的低回缩环向预应力锚固结构方案.以韩家沱长江特大桥索塔锚固区为研究对象,设计了索塔低回缩环向预应力锚固结构和U形环向预应力锚团结构,并对这2种方案的有效预应力及预应力作用下索塔锚固区混凝土应力进行计算,结果表明,采用低回缩环向预应力锚固结构可显著减少预应力损失且有效应力沿程分布均匀,索塔锚固区的混凝土应力分布也更加均匀.     

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.     

荆岳长江公路大桥钢锚梁索塔锚固区单节段模型有限元分析

钢锚梁索塔锚固区中钢锚梁承担了绝大部分的斜拉索水平分力,混凝土塔壁只承担小部分,而水平分力是引起索塔锚固区混凝土开裂的主要原因,荆岳长江公路大桥索塔锚固区设计中布置了一定的预应力以增加混凝土的安全储备.通过有限元仿真计算分析手段,分别对索塔锚固区在预应力、钢锚梁设计支承方式、钢锚梁设计支承方式(无预应力)工况下的应力进行分析.结果显示钢锚梁设计支承方式下,锚固区的应力均满足要求,但在设计支承方式(无预应力)时,锚固区混凝土塔壁存在较大的主拉应力集中,因此在索塔锚固区上施加一定的预应力也是必要的.     

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。     

斜拉桥塔索锚固区空间应力分析

结合恩施市施州大桥的设计,运用大型通用分析软件ANSYS,采用空间有限元的方法,分2种工况,对其空心预应力混凝土桥塔塔索锚固区进行了空间应力分析,并且比较了传统U形布束方式和井字方式的优缺点。分析结果表明:通过合理布置预应力粗钢筋,可以抵抗斜拉索水平力产生的不利影响,满足结构的使用要求;斜索锚固区段采用箱形截面的桥塔,索力的水平分量在没有斜索锚固的箱体部分内引起较大的顺桥向拉应力,在斜索直接锚固的箱体部分,引起靠外壁部分、横桥向较大的拉应力;顺桥向预应力筋应布置在没有斜索锚固的箱体内,横桥向预应力筋则重点布置在斜索直接锚固的箱体靠外侧部分;塔索锚固区的受力以正应力为主,只要控制塔索锚固区正应力分布,塔索锚固区的受力就可得到有效控制。     

索塔锚固区拓扑优化拉压杆模型及预应力构造分析

针对混凝土索塔锚固区承载力准确计算及预应力设计难题,提出拓扑优化拉压杆模型,以龙川枫树坝大桥为背景,采用变密度拓扑优化法构建索塔锚固区拉压杆模型,分析索塔锚固区压杆和节点的承载力、计算环向预应力需求数量,建立索塔锚固区节段有限元模型进行预应力构造优化分析,确定预应力沿高度方向布置方式、预应力盲区设计及预应力配置数量,并对优化后的模型进行应力验算。结果表明:分散布束较集中布束产生的锚固区主拉应力更小;在导管处预应力盲区增加短束可均匀提高塔侧壁的预压应力;受材料泊松效应影响,索塔锚固区预应力钢筋必须适量配置;按提出的拉压杆模型及构造优化方式布置预应力钢束可较好满足索塔锚固区受力要求。     

无牛腿钢锚梁主塔锚固区关键施工技术

对于密索体系斜拉桥拉索塔端锚固,受空间限制影响传统钢锚梁的应用受到限制。与传统钢锚梁相比较,无牛腿新型钢锚梁结构高度小,可以解决空间限制问题,但该锚固体系受力复杂,索塔锚固区混凝土开裂风险高。结合武汉四环线汉江特大桥无牛腿钢锚梁主塔锚固区施工,阐述新型无牛腿钢锚梁的制造及安装,以及采用无粘结预应力钢棒作为主塔锚固区预应力筋,达到提高预应力效应,控制裂缝的关键施工技术。     

大跨度斜拉桥索塔环向预应力的有限元分析

大跨度斜拉桥索塔常采用混凝土塔，为抵抗索力产生的拉应力，需要布置预应力钢索，混凝土为三向受力状态。因此，对索塔环向预应力布置区受力状况进行研究，对于改进斜拉索锚固区细部构造和预应力配置设计，提高结构的安全性具有重要的指导意义。由于采用有限元方法分析预应力作用较为困难，本文以某大跨斜拉桥为实例，提出一种可行的用有限元模拟预应力索作用的方法，为斜拉桥索塔环向预应力设计作参考。     

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。     

斜拉桥索塔与索梁锚固区局部应力分析

混凝土斜拉桥索塔、主梁常采用预应力混凝土结构,在强大的索力和预应力共同作用下,索塔、索梁锚固区受力十分复杂。针对索塔、索梁锚固区的受力状况进行研究,对优化锚固区细部构造及预应力钢束的布置均有重要意义。以一座独塔混凝土斜拉桥为例,运用有限元方法对索塔、索梁锚固区进行了空间应力分析,总结了锚固区的受力特点。     

惠州下角东江大桥钢绞线孔道摩阻预应力损失的试验研究

为了保证惠州下角东江大桥施工中能够有效地施加索塔的预应力,必须进行索塔模型试验.文中根据该桥索塔足尺节段试验模型,进行了张拉阶段和锚固阶段等各种情况鲻下钢绞线预应力损失试验研究,探讨了钢绞线在锚垫板喇叭口处的转角θ对预应力损失的影响,给出了该桥预应力管道每米局部偏差对摩阻的影响系数k值和预应力管道壁与钢绞线间摩擦系数μ值.结果表明,θ值导致的钢绞线预应力损失占总损失的10%左右;<铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范>(TBl0002.3-99)和<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范)(JTG D62-2004)对k值的规定与试验结果相差较大;μ值的试验结果处于两种规范推荐值的下限.试验成果已应用于该桥索塔的预应力施工中.     

碳纤维(CFRP)体外预应力混凝土梁的试验研究

;进行了4根编号分别为B1、B2、B3和B4的体外预应力混凝土简支梁受力全过程的试验研究.其中B1、B3和B4梁的体外预应力筋为碳纤维筋,B2梁的体外预应力筋为带塑料套管的无粘结钢绞线.全部试验梁采用三分点加载方式.试验表明,体外预应力混凝土梁的跨中荷载一挠度曲线呈现为三折线的形状,分别以受拉区混凝土开裂、梁内非预应力受拉钢筋屈服及混凝土压碎为特征点.试验还表明,无论是钢绞线体外筋还是CFRP体外筋,从开始加载到构件破坏的过程中,体外预应力筋应力增量与跨中挠度基本呈直线关系.这些现象均与相应的体内无粘结预应力混凝土梁的现象一致.试验结果为建立统一的既适用于体外预应力钢筋又适用于体外预应力CFRP筋的极限应力计算方法提供了基础.     

甬江斜拉桥索塔锚固区应力分析

大跨度斜拉桥索塔常采用预应力混凝土结构,在强大拉索力和预应力共同作用下,索塔锚固区受力十分复杂。针对索塔锚固区的受力研究,对优化锚固区构造及优化预应力钢束布置有重要意义。运用有限元方法对索塔锚固区进行了空间应力分析,总结了锚固区受力特点,为设计和施工提供了依据。     

基于ANSYS的某在役悬索桥砼主塔结构性能分析

采用MIDAS/Civil建立悬索桥运营期空间分析模型,通过分析确定该桥塔顶荷载与位移;利用ANSYS建立该桥砼索塔实体有限元模型,对索塔进行恒载、活载及温度工况下应力验算,通过索塔应力路径和主应力分析,确定索塔各荷载工况下结构性能和出现裂缝的原因。结果表明,在相同温差条件下,沿塔高方向,索塔侧面下部(下横梁附近)的第一主应力略高于上部第一主应力,即同一工况下索塔侧面下部产生裂缝的概率及裂缝大小高于上部;内外温差对结构影响很大,特别是温度内高外低时会在结构外表面产生较大拉应力。     

涪陵石板沟长江大桥索塔锚固区环向预应力试验研究

以重庆涪陵石板沟长江大桥索塔锚固区环向预应力试验工程为例,通过建立有限元模型对该桥索塔锚固区环向预应力进行理论分析,将该桥索塔锚固区预应力实际值与理论值进行比较,并分析结果,得出结论,提出建议.     

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。     

独塔斜拉桥塔索锚固区空间应力分析

以某独塔斜拉桥为研究背景,建立空间有限元实体模型,研究桥塔在不同荷载工况下塔索锚固区的空间应力情况,重点研究塔索锚固区在不同荷载工况下结构受力情况和作用机理。经过对比分析,在增加环向预应力的基础上可以有效降低塔身截面拉、压应力,改善结构受力状态。     

斜拉桥索塔锚固区环向预应力布置形式研究

斜拉桥索塔锚固区常通过配置环向预应力束的方式来抵消斜拉索强大的索力作用。为得出索塔锚固区预应力筋的合理布置形式,以沭河景观大桥为工程背景,提出了4种不同的环向预应力布置形式,采用大型通用有限元软件建立桥塔三节段模型进行分析,以开裂均衡性系数、应力分布为判据进行比较。结果表明,环向预应力筋横桥向开口布置远优于顺桥向开口布置;环向预应力筋横桥向开口布置中,双层"U"形筋优于单层"U"形筋,但其钢绞线用量多;横桥向开口交替布置"U"形预应力筋是最合理的布置形式。沭河景观大桥索塔锚固区采用了最合理的环向预应力布置形式——横桥向开口交替布置"U"形预应力筋。     

矮塔斜拉桥分丝管索鞍区受力特征研究

为研究矮塔斜拉桥分丝管索鞍区混凝土应力的分布规律及其极限荷载,以京沪高铁津沪联络线特大桥主桥(主跨115m的三塔双索面矮塔斜拉桥)为背景,针对其索塔锚固区进行足尺节段模型试验,采用ANSYS软件建立索塔锚固区节段有限元模型,分析索塔锚固区混凝土的应力分布、极限荷载及易开裂区域。结果表明:索塔锚固区分丝管索鞍下方混凝土的横向劈裂应力、竖向压应力沿纵向、横向分布规律相似,均从桥塔中心线向两侧逐渐减小,呈抛物线形分布;索鞍下方混凝土应力分布比较均匀,结构处于弹性状态,受力满足要求;索塔锚固区的极限荷载为设计索力的1.56倍,有一定安全储备;索鞍下方混凝土易被拉裂,建议设计时适当加密该区域钢筋。     

商博大桥索塔节段锚固区足尺模型试验研究

通过义乌商博大桥索塔锚固区的节段足尺模型试验,研究了塔身预应力束的施工工艺,测试了索塔模型在环向预应力和斜拉索力作用下的应力和变形特征,确定了索塔锚固区的抗裂安全系数和孔道摩阻损失.研究结果表明,小半径环向预应力技术可以保证索塔在使用阶段的抗裂性能.