金马大桥主塔直束预应力筋设计技术与研究分析

斜拉桥塔柱是主要的受力构件之一,因为塔柱拉索区有斜拉索巨大的拉力存在,所以要用预应力筋加强锚固区。广东金马大桥的主塔设计中采用有别于传统环型预应力束的加强锚固区的锚固方式,即采用精轧螺纹钢筋直束加强塔柱拉索锚固区的技术,这在国内特大跨径斜拉桥中是首次。本文分别就传统的U型环束加强方式和金马大桥采用的直束加强方式对该桥桥塔进行详尽的有限元模拟计算,从塔柱内力和预应力钢束的损失两个方面进行计算分析和比较。此外为了优化预应力筋的布束方式,进行了阶段塔柱光弹试验,对这种直束加强技术进行了验证,为同类型的大跨度斜拉桥的主塔设计提供一定的参考和借鉴。     

白潭湖大桥斜拉索塔上锚固设计研究

因斜拉索索力大和塔柱截面较宽,在分析总结常用的斜拉索索塔锚固形式优缺点的基础上,白潭湖大桥设计提出了优化后的预应力锚固方式,即在常用的预应力锚固方式基础上,设置隔板并布置预应力钢束,以平衡斜拉索的水平分力,同时改善了塔柱壁弯曲应力。     

汉中龙岗大桥主塔设计

汉中市龙岗大桥主桥为三塔斜拉-自锚式悬索协作体系桥,跨径组合为25 m＋90 m＋2×162.5 m＋90 m＋25 m。主桥桥型以“鱼跃龙门”为构思主题,主塔采用“H”型空心薄壁塔身,钢筋混凝土结构;上塔柱拉索锚固区采用“井”字预应力钢筋来平衡拉索水平分力。介绍了主塔造型的景观构思,对桥塔结构特点、结构设计构造、整体计算和拉索锚固区局部应力分析结论进行介绍。     

预应力钢棒体系索塔锚固区力学特性研究

针对斜拉桥索塔锚固区传统钢绞线预应力体系存在布设复杂、预应力分布不均匀、锚下应力集中等问题,对采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区的力学特性开展了研究。以洛溪大桥拓宽工程主桥为背景,采用ANSYS软件分别建立了该桥预应力钢棒体系及传统钢绞线预应力体系索塔锚固区节段有限元模型,对比了2种预应力体系索塔锚固区在2种荷载工况下(完成预应力张拉但未张拉斜拉索和斜拉索张拉后)混凝土塔壁横桥向应力、顺桥向应力、第一主应力和第三主应力。结果表明：2种荷载工况下,无粘结预应力钢棒体系具有足够的压应力储备;与传统钢绞线预应力体系相比,无粘结预应力钢棒体系锚固区的应力水平较低,混凝土塔柱的应力水平沿高度方向更为均匀,采用无粘结预应力钢棒体系索塔锚固区具有更优的力学性能。     

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。     

珠江黄埔大桥北汊大桥主塔设计

珠江黄埔大桥北汊主桥独塔双索面钢箱梁斜拉桥,跨径组成为383 m+197 m+63 m+62 m,索塔采用中国传统木门结构形式,钢筋混凝土结构;索塔上塔柱拉索锚固区设计采用环向预应力来平衡拉索水平分力,索塔上下横梁采用全顶应力混凝土结构;索塔塔高226.14 m.就此,对大桥桥塔结构特点、结构设计构造、平面框架结构计算和拉索锚固区局部应力分析结论进行介绍.     

索塔小半径环向预应力束施工技术研究

斜拉桥上塔柱拉索索塔锚固区应力集中,应力分布复杂,通过设置环向预应力以确保锚固区具有足够的水平承载能力和抗裂安全度。经过对南仓斜拉桥索塔U形预应力束施工各控制环节的分析研究,选择了最佳留孔材料,采用波纹管定位、真空辅助压浆工艺新技术,研究了环向预应力束的穿束、张拉等施工工艺。     

高强CFRP拉索-弯折锚固系统静力性能研究

为了满足索承结构对拉索索力增长的需求,增加单筋直径和数量来提升索力是一种有效方法,但同时会导致索体直径和盘卷直径过大。为此,基于先前开发的变刚度锚固荷载传递介质,提出一种采用多根高强小直径CFRP筋的弯折锚固系统(简称弯折锚)来同时提升索力和弯曲性能。针对多筋拉索建模复杂以及计算效率低的问题,提出了基于等效圆环的应力释放模型,并利用足尺试验对应力释放模型的可靠性以及锚固方法的有效性进行验证。结果表明：改变单筋间距有利于减小平行锚最外层筋内外侧轴向拉应力差,但对轴向应力和径向应力影响较小。应力释放模型可以有效解决封闭圆环模型的“环箍效应”,使拉索内层筋的环向挤压应力更加趋近于真实的多筋模型。高强CFRP拉索失效模式为整体炸裂式破坏,荷载传递介质几乎没有受到可见的挤压和剪切损伤。应力释放模型对荷载-位移曲线、轴向位移和锚固区拉索轴向应变均具有较高的模拟精度。Φ4-91高强CFRP拉索的实测极限抗拉力为3 393 kN,相应的锚固效率为91%,而锚固效率低的原因在于多筋受力不均匀和未对锚具进行重新设计。自由段拉索轴向应变随荷载的增加而增大,应变片粘贴位置、胶层厚度以及筋材长度误差是导致轴向应...     

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。     

独塔斜拉桥拉索锚固区混凝土设计与应力计算

该文采用ANSYS大型三维有限元软件对东平东江大桥独塔斜拉索锚固区混凝土进行应力分析。建立全塔仿真模型,在模型中模拟环向预应力系统,并考虑预应力损失,通过计算得出拉索锚固区应力分布情况。结果表明该计算方法较为准确,环向预应力设计较为合理。     

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。     

独柱塔自锚式悬索桥锚固横梁结构空间受力分析

南京江心洲大桥边跨主缆锚固大横梁设计独特,结构受力非常复杂.为了获得锚固横梁局部应力的大小与分布规律,对其传力途径进行研究,以通用有限元程序为计算平台,采用空间索单元模拟横梁中配置的预应力束以及主缆束股,三维块体元模拟混凝土锚固横梁,应用二次开发技术,建立精细三维有限元模型.在此基础上采用合理的加载模式对锚固横梁在空缆阶段和成桥状态2种不同工况进行应力计算与分析.结果表明:在空缆与成桥2种状态下锚目横梁的应力值与分布规律变化较大;为保证锚固横梁在施工过程中的受力状态处在合理的范围之内,锚固横梁中配置的大量预应力束应配合主缆束股的内力变化而分批次张拉.     

斜拉桥索塔锚固区结构设计及计算

斜拉桥索塔锚固区承受拉索的巨大集中力,构造复杂,锚固区各构件处于复杂的应力状态,是特大桥设计中的重点和难点之一。以某长江公路大桥为例,对索塔锚固区结构设计及选型进行对比分析,得出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,两者结构形式类似,只是与混凝土塔壁相对位置不同而造成的受力分摊上比例不同的结论。钢一混凝土组合索塔在一定程度上利用了钢和混凝土各自的材料特性,提高了索塔的整体安全性能。根据有限元计算模型及结果,进一步分析了钢锚箱的力学特性,并通过增加横向预应力对锚固区的结构进行了优化,为特大桥设计及施工提供参考。     

大跨径PC梁桥长期下挠成因分析与加固对策研究

以某高速公路一座运营超过十二年、严重下挠的PC连续梁桥(65m+100m+65m)为工程实例,从桥面铺装厚度影响、施工误差影响、预应力度损失影响、混凝土收缩徐变影响、结构损伤的影响、开裂与结构长期效应的耦合作用以、温度影响以及结构承载能力及使用性能影响等方面进行了病害成因分析。对增设体外预应力束、增设斜拉索以及截断跨中更换钢梁等三种加固方案进行了研究。从线形恢复效果来看,斜拉索方案加固效率较高。但综合考虑施工风险、工期、费用、交通组织和社会影响等方面影响,最终采取桥面铺装采用LC40轻质砼减载和施加体外预应力相结合的主动加固方案。     

刚性索悬索桥主缆张拉施工控制方法

为掌握刚性索悬索桥施工过程中桥梁真实的应力和线形状态,针对刚性索悬索桥的主缆在塔上张拉,其索力形成机理为主动受力的特点,研究计入主缆外包钢套筒、吊杆外包钢套筒作用的主缆张拉有限元法,并采用该方法对无应力索长控制法、张拉力控制法、塔顶有效索力控制法和跨中有效索力控制法4种主缆张拉控制应力方法确定的成桥状态进行比较。结果表明:无应力索长法与张拉力控制法的索力差距十分微小、主缆的存余有效索力与常规悬索桥模型的较为接近、成桥状态的变形最小,较利于结合构件安装线形的调整控制成桥线形。经有限元模拟和张拉控制应力修正,对某刚性索悬索桥进行了施工控制,结果表明实桥测试数据与理论计算符合良好。     

塔梁固结体系斜拉桥下横梁预加力效应研究

塔梁固结体系斜拉桥结构刚度大,但斜拉桥桥塔巨大刚度对于桥塔下横梁内预应力钢筋的张拉将产生不利影响,导致下横梁内预应力储备不足,对结构后期受力很不利。运用有限元分析方法,对桥塔下横梁预应力张拉效果进行了对比分析研究,说明桥塔刚度对下横梁预应力施加效果的影响程度,并提出了若干改进下横梁内预应力钢筋张拉效果的的方法,以供类似桥梁设计和施工时参考。     

基于环境振动测试的润扬斜拉桥索塔的有限元模拟

提出了大跨斜拉桥索塔有限元模型的阶次误差、结构误差和参数误差的分层次修正方法。根据润扬斜拉桥索塔的设计图纸,在索塔有限元模型的阶次误差分析和结构误差分析基础上,确定了索塔单元划分的数目和梁柱节点刚域的计算参数。在此基础上,采用基于灵敏度分析的模型参数修正方法,结合索塔动力特性的测试结果对索塔的初始有限元模型进行了动力修正。模型修正与验证结果表明,索塔模型参数的修正必须考虑梁柱节点刚域的影响以及修正参数的上、下限值约束。修正后的润扬斜拉桥索塔模型能全面、正确地反映索塔结构的动力特性,可作为索塔结构健康监测与安全评估的基准有限元模型。     

基于卵形拱桥塔的空间索网景观斜拉桥设计

针对斜拉桥景观性的设计要求,利用卵形曲线的数学方程,提出了一种卵形拱桥塔的空间索面景观斜拉桥.与传统的抛物线拱形桥塔斜拉桥相比,卵形拱桥塔拱脚两腿收拢,减少了基础尺寸,顶部宽阔,分散布置三维空间缆索,斜拉桥的景观效果更佳.结合实际工程,进行工程参数设计,建立Midas有限元分析模型,进行静力分析和模态分析研究.结果表明...     

大吨位CFRP拉索锚固系统静力性能研究

为研究大吨位CFRP拉索锚具的锚固性能及极限承载力,实现CFRP拉索的可靠锚固,设计了19根CFRP筋大吨位机械夹持-黏结型复合式锚具,对其进行了静载试验研究和理论分析.试验中对筋材滑移、筋材应变和钢套筒应变分布进行测试;利用ANSYS软件建立大吨位锚具有限元模型,对筋材滑移量、钢套筒环向和纵向应变进行分析,探明了锚固...     

碳纤维复合材料索斜拉桥的设计与测试

为了解碳纤维复合材料（CFRP）索斜拉桥的结构性能、施工技术以及长期性能,进行了中国首座CFRP索斜拉桥的设计和应用研究。阐述了该桥主要部件的设计要点,采用有限元法分析了其整体受力性能;结合该桥的建造,研究了中等长度CFRP拉索的制备工艺和安装工艺;根据施工过程仿真分析结果,提出拉索的张拉方案,并在拉索张拉期间,对主梁、主塔及拉索进行了全面的测试。测试结果表明,测试值与理论值吻合良好,CFRP拉索中各根筋材受力均匀性很好。该桥在建造期间的测试、分析以及经过2年多的使用充分表明,CFRP拉索在中国斜拉桥上的初次应用是成功的。