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。     

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.     

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。     

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。     

斜塔多牛腿节段混凝土施工关键技术

结合椒江二桥主桥索塔锚固区牛腿的实际施工情况,在牛腿钢筋密集处混凝土的布料以及振捣非常困难,通过设置布料管、合适的混凝土塌落度、设置振捣孔、振捣通道等措施,确保了斜塔多牛腿节段混凝土的施工质量。     

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。     

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。     

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。     

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.     

黄墩大桥索塔锚固区传力途径和受力分析

为验证索塔锚固区设计的合理性,了解索力在锚固区的传递途径以及主要板件的受力特点,通过全真的实体有限元模型对黄墩大桥索塔锚固区进行了计算分析。计算结果显示:锚固区的索力传递途径明确,能适应斜拉桥的受力特点;钢横梁两端受压,中间受拉,除锚固板与腹板的连接焊缝附近有应力集中现象外,其余板件的应力值均小于材料屈服强度;混凝土塔壁主拉应力较小,配置普通钢筋即可,不必设置环向预应力筋;位于牛腿焊缝附近的剪力钉受力较大,通过加密调整后满足受力要求。上述结果表明黄墩大桥索塔锚固区设计合理、实用,能满足结构受力需要。     

福州淮安闽江大桥索塔锚固区设计与分析

斜拉桥索塔锚固区受力复杂,对全桥结构安全具有重大影响。结合斜拉桥混凝土桥塔工程实例,介绍了主塔锚固区的设计思路,采用有限元软件建立实体模型研究锚固区应力分布情况和受力特性。结果表明:设置环向预应力对主塔锚固区侧壁受力改善显著,锚固齿块应力集中明显,应适当加大齿块尺寸,加强锚下配筋和横向钢筋配置。     

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。     

广珠线西江特大桥主桥索塔锚固区局部应力分析

混凝土斜拉桥索塔锚固区同时存在环向预应力和斜向拉索力的共同作用,处于空间三维应力状态,构造和受力状态都十分复杂.为揭示该区域的受力特性,以广珠线西江特大桥主桥为背景,运用有限元方法对索塔锚固区进行了空间应力分析,介绍了模型中斜拉索力、预应力、边界条件模拟的方法,给出了结构特征点处的应力值.结果表明该模型受力合理,计算方法可为同类型斜拉桥索塔锚固区的受力分析提供借鉴.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

三塔斜拉桥索塔锚固区节段足尺模型试验

为研究三塔斜拉桥索塔锚固区的局部受力特性,以2×616 m的三塔组合梁斜拉桥为研究对象,运用ANSYS的APDL语言建立了索塔锚固区的梁-实-接触参数化有限元模型。对不同高度模型的数值结果进行了对比分析,确定出合理的试验模型高度。在此基础上,选取索塔锚固区有代表性的节段进行了足尺模型试验,并对试验的测试内容、测试步骤和试验方法进行了详细阐述。研究结果表明:短边、长边预应力钢筋的预应力损失分别占张拉力的15.3%、10.4%;实测值与计算值基本吻合,锚固区有足够的压应力储备;在正常使用状态下,与现有双塔斜拉桥索塔锚固区模型相比,试验模型其顺桥向测点变形最小少1.6倍、最大少4.03倍。     

马岭河特大桥索塔锚固区日照温度效应分析

为研究斜拉桥索塔锚固区受温度变化或温度不均而引起的温度效应,针对马岭河特大桥非对称六边形索塔锚固区节段进行了日照辐射作用下的温度效应分析,将太阳辐射的影响等效为索塔周围环境温度的升高,得到了考虑太阳辐射的混凝土索塔结构边界条件;通过有限元分析,确定了不同时刻索塔各方位塔壁的最不利温度场分布,并得到了对应温度场作用下的日照温度应力分布.研究结果表明,索塔锚固区截面折线长边与短边连接部位的内侧转角处温度拉应力最大,设计和施工时应加强该处的局部配筋构造.