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。     

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。     

天津南仓斜拉桥索塔锚固区U形环向预应力施工控制研究

针对斜拉桥索塔锚固区大吨位、小半径U形环向预应力施工普遍存在的伸长量超标并时常伴有断丝、按照现行规范标准无法达到伸长量和张拉力双控的现象,以天津南仓斜拉桥索塔锚固区U形环向预应力施工为研究对象,采用因果分析和工艺性试验相结合的方法,找出了造成该质量问题的短束效应、环向效应、几何变形、计算差异等主要原因,采用单束张拉预紧、整体分级张拉的U形环向预应力穿束、张拉工艺,以应力控制为主、伸长量为辅的控制原则,取得符合工程实际的伸长量校核方法为:δ校=δ弹+δ几+δ附。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

宝鸡清溪渭河大桥主桥设计

宝鸡清溪渭河大桥主桥为(115+258+115)m的双塔斜拉桥,采用半飘浮的约束体系,桥面全宽29m,设有双向4车道及两侧人行道。桥塔采用钻石形钢筋混凝土结构,主梁采用双边"工"形钢-混组合梁,混凝土桥面板采用预制构件,在纵梁、横梁及人行道托架顶部均设有混凝土后浇带,通过剪力钉与钢主梁连接。斜拉索采用扇形布置的空间双索面平行钢丝拉索体系,通过钢锚箱和锚拉板分别与桥塔和主梁相连。桥塔和边墩基础采用钻孔灌注桩基础。桥址位于高烈度地震区,采取了在桥塔处设置纵向活动抗震球型支座、边墩设置纵向活动横向摩擦摆减隔震支座,在桥塔下横梁与主梁间设置纵向粘滞阻尼器的减隔震措施。根据结构特点以及建设条件,主梁施工方案采用大节段支架法。     

大跨径斜拉桥索塔锚固方式介绍

索塔锚固区是斜拉桥的关键部位,将拉索的集中力安全平稳地传递到塔柱中。该区域受力状态复杂,是斜拉桥设计施工中的重点和难点。目前常用的索塔锚固方式有环向预应力、钢锚梁和钢锚箱三大类,对三类锚固方式作了详细的介绍,比较分析了各自的优缺点,为相关工程提供参考。     

山区高墩矮塔斜拉桥结构与美学设计

洪溪特大桥为跨越峡谷的山区桥梁,采用(150+265+150) m的双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥,桥塔横桥向为Y形,顺桥向塔柱截面从塔底往上逐渐线性收缩,到达上塔柱斜拉索锚固段后再线性渐变加大,塔梁固结,索面向外倾斜。通过强化桥面以上的结构体量,实现高墩矮塔斜拉桥桥面上下比例的协调匀称。采用MIDAS Civil进行空间有限元分析,整体计算结果表明结构满足规范要求。进行了塔梁固结部位局部分析和上部结构横向计算,采取了加大加腋尺寸和增强配筋的措施,改善应力集中效应,主梁横隔板内配置预应力钢束以平衡斜拉索的横桥向水平分力。采用规范简化公式法和欧拉临界荷载公式法计算塔柱计算长度系数,实现塔柱结构设计的经济性和美观性。     

锦州小凌河大桥钢拱塔架设技术

锦州小凌河大桥为倾斜式双套钢箱拱塔斜拉桥,外塔高约66m,内塔高约54m,采用竖转提升技术架设钢拱塔。施工时,在钢桥面上组拼焊接内、外拱塔,并安装竖转辅助机构,分别将内、外拱塔依次竖转至桥位状态,竖转就位后焊接竖转接口,安装并张拉斜拉索,使内、外拱塔形成整体受力结构。采用SAP 2000及ANSYS软件分别进行内、外拱塔整体受力及铰的局部受力计算分析,结果表明结构强度均满足规范要求。     

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.     

安九铁路鳊鱼洲长江大桥桥塔防裂技术

安九铁路鳊鱼洲长江大桥主桥为主跨672 m的混合梁斜拉桥,桥塔为H形结构,塔高壁厚,采用C55混凝土,无环向预应力,开裂风险较大。为防止桥塔开裂,对混凝土配合比进行优化设计,选用胶凝材料用量较少的配合比;按照夏季环境温度,其它原材料温度一定的前提下,拌和水温度下降至10℃且加冰40%,将混凝土出机温度保持在26℃以下;建立桥塔有限元模型进行温控分析,确定桥塔冷却水管按1 m高度层间距环形布置,进水温度20℃,水流量3 m³/h;桥塔混凝土表面安装防裂网片,采用保温型模板,并保证带模养护时间至5 d以上。实践表明:该桥采用的桥塔混凝土防裂技术,减小了温度峰值和温度应力,2座桥塔均未出现开裂现象。     

双套拱塔斜拉桥索力张拉优化及控制

为研究双套拱塔斜拉桥施工控制技术,尤其是塔间索及斜拉索的张拉方案合理性及张拉控制方法,以小凌河大桥为背景,采用MIDAS Civil有限元软件建立该桥空间计算模型,进行施工过程的模拟计算,根据计算结果对拉索安装和张拉方案进行了优化。优化后,赋予塔间索初张拉无应力长度,二次调索时调整到成桥状态的无应力长度;斜拉索自内而外安装并张拉,索力小于250kN的斜拉索,调整其初张拉无应力长度使索力满足测量要求,其他斜拉索直接张拉到设计的无应力长度。监控结果表明,采用优化后的索力张拉方法对该类桥梁进行施工控制,整个施工过程中结构安全、受力明确,得到的成桥索力误差小。