鳌江特大桥索梁锚固区受力分析及结构优化

鳌江特大桥主桥为主跨320m的双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥,斜拉索在主梁上采用钢锚箱锚固。为研究索梁锚固区的应力分布,防止应力集中,改善锚固区受力,采用ANSYS软件建立钢锚箱及其对应的主梁边箱节段锚固区的三维实体有限元模型,分析锚固区的受力特性,并分析锚固区关键板件厚度及斜拉索索面倾角调整的2步优化方法。结果表明:锚箱盖板与箱梁腹板衔接处存在较高的应力集中区,受力不利;调整锚固区关键板件厚度可有效降低锚固区的应力水平,使钢锚箱和箱梁腹板受力更均衡、合理;调整拉索索面倾角可使锚固区受力有一定改善,但效果有限,且会影响到桥塔和主梁的总体布置。该桥实际施工采取调整锚固区关键板件厚度的优化方法,改善了钢锚箱的应力集中现象,钢锚箱受力合理,满足设计要求。     

青岛市墨水河大桥索梁锚固区受力分析

青岛市墨水河大桥主桥为2×90 m单塔中央双索面斜拉桥。主梁采用分体式箱形截面钢主梁,斜拉索与钢箱梁内边腹板之间通过钢锚箱连接,索梁锚固区的传力途径和受力情况较复杂。利用有限元软件midas FEA对索力最大的索梁锚固区及附近梁段进行板壳单元有限元分析,对索力最大的钢锚箱及局部腹板进行实体单元有限元分析。结果表明,对于中央索面分体式钢箱梁斜拉桥,顶底板等效应力峰值出现在联系横梁跨中;联系横梁腹板所对应的箱室内横隔板比拉索横隔板的应力水平高;通过设置腹板局部补强板,锚固区腹板变形和应力均可满足受力要求;钢锚箱锚固于内边腹板外侧,斜拉索张拉施工和后期养护均较方便。     

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。     

混凝土主梁斜拉桥锚拉板式索梁锚固区受力性能研究

为了研究混凝土主梁斜拉桥锚拉板式索梁锚固区的应力分布特征及受力性能,采用ANSYS建立了索梁锚固区的非线性有限元模型,在考虑锚拉板与混凝土主梁摩擦作用和不考虑摩擦作用2种情况下,分析摩擦效应对锚拉板的受力影响,并以应力为控制指标,考虑摩擦作用对索梁锚固区设计进行优化。结果表明,锚拉板与混凝土主梁摩擦作用会明显减小PBL剪力键竖向的应力集中现象,但对其横向的受力几乎不产生影响。在取消锚板上排PBL剪力键后,接触面的应力集中现象得到有效改善,结构受力更为合理。     

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。     

自锚式悬索桥钢锚箱设计及受力分析

自锚式悬索桥结构新颖美观,大缆和主梁锚固构造是其关键部位。对上海浦东川环南路浦东运河桥的总体设计作了介绍,该桥为112 m+72 m主跨的自锚式选索桥。采用双主梁的钢箱梁,锚箱为钢结构。钢锚箱设计新颖,构造独特。由于其受力特点不易认识,因此,采用板壳单元的有限元模型进行分析,得到了其传力途径及各部位应力水平。     

桃花峪黄河大桥吊杆-主梁锚固区受力分析

桃花峪黄河大桥主桥为主跨406m的大跨度钢箱梁自锚式悬索桥。该桥吊杆-主梁锚固区采用锚箱式锚固结构,由布置在钢箱梁腹板外侧的锚固板、承压板及加劲板等组成,板杆空间交错,受力复杂。为验证该桥锚固区受力的合理性,采用ANSYS建立主梁空间节段有限元模型,对锚固区各板件的受力状况、锚固板件与箱梁外腹板焊缝受力特性及吊杆索力的扩散规律进行了分析,得到锚固区的受力特性。结果表明:吊杆索力通过锚头锚圈、垫板、承压板、锚固板、主梁腹板传递扩散到整个钢箱梁断面;锚固区各板件应力均满足规范要求,结构受力合理且应力在各板件间传递流畅。     

曹妃甸工业区1#桥工程索塔锚固区性能研究

混凝土索塔钢锚箱锚同结构由于其受力方式明确、施工方便等优点,正在被越来越多的斜拉桥所采用.该文以曹妃甸工业区1#桥工程为背景,通过对钢混索塔锚固区精细化仿真有限元分析,对锚固区应力集中程度、应力分布、应力水平、刚度过渡的平稳性、结构安全储备进行评估.     

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.     

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。     

江东大桥索梁锚固区极限承载力分析

以江东大桥为背景,对自锚式悬索桥索梁锚固区借助通用有限元软件建立锚固区的精细板壳模型,研究锚同区各板件在最不利荷载组合作用下的受力特性,根据各板件的应力应变关系模型,分析锚箱结构的极限承载能力.计算结果表明:钢锚箱应力沿着传力路径由锚固位置向加劲梁方向逐渐减小.在最不利荷载组合作用下,Mises应力最大值为144 MP...     

济南黄河三桥索塔锚固区水平受力性能模型试验研究

济南黄河三桥索塔锚固区采用混凝土与钢锚箱组合的结构形式,最大斜拉索索力达到6 400 kN,结构构造复杂,在强大索力作用下结构的受力性能值得关注.通过该索塔锚固区水平受力性能节段模型试验,得到了锚固区构件的应力分布和塔壁混凝土的裂缝开展情况.试验结果表明该索塔锚固区在设计索力作用下水平向受力是安全的.     

红水河特大桥钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构设计研究

红水河特大桥是贵州省第一座采用混合式叠合梁的大跨度斜拉桥,其桥跨布置、主梁结构形式及索力分布均不对称。针对其突出的非对称受力特征,该桥索塔锚固区拟采用钢牛腿-钢锚梁组合结构形式。根据钢锚梁的不同受力模式,该文提出了两种钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构设计方案,基于Ansys分别建立了两种设计方案的钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构精细化有限元模型,并进行了计算分析与比较。结果表明:采用以钢锚梁纵向拉伸变形为主的小偏拉设计方案,可以显著降低钢牛腿-钢锚梁组合结构的应力水平,加大钢锚梁与钢牛腿接触面的相对滑移,使钢锚梁偏向于轴向拉伸的理想受力状态,结构整体力学性能更好、更安全。红水河特大桥索塔锚固结构设计最终采纳了小偏拉设计方案。     

独塔斜拉桥钢桥塔锚固区钢锚箱应力分析

为研究钢桥塔锚固区钢锚箱结构的受力特性及其传力机理,以天津市蓟运河大桥(钢箱梁独塔斜拉桥)为工程背景,基于有限元软件ANSYS 14.0,采用等效板厚法,建立了2个(S1号索和S13号索)钢锚箱结构的全实体单元有限元模型,对其应力分布、索力传递路径以及焊缝传力机理进行了分析。结果表明:钢锚箱各板件Von Mises应力均小于200 MPa,满足规范要求;由承压板、承剪板和加劲板共同构成的闭口箱形截面钢锚箱可以顺畅地传递斜拉索索力;S1号索、S13号索钢锚箱模型的钢锚箱分别表现出梁式和柱式锚箱的受力特性;柱式锚箱承剪板长度选取不宜过长,该桥S13号索钢锚箱承剪板长度最终取为1.4m。     

曹妃甸工业区1号桥外露式钢锚箱设计与分析

外露式钢锚箱锚固结构受力方式明确、施工方便、张拉空间大,能有效解决中小跨径斜拉桥索塔锚固区受力复杂、截面尺寸小等问题。结合曹妃甸工业区1号桥索塔锚固区的设计,对外露式钢锚箱结构特点进行介绍;并利用Ansys建立索塔全真的有限元计算模型,对焊钉连接件、钢锚箱腹板及混凝土塔壁等锚固区主要结构的安全储备进行评估,为工程设计提供技术支撑。     

顺置式吊杆锚固区受力特性与极限承载力研究

为掌握顺桥向设置的吊杆锚固区在吊杆力作用下的受力特性和极限承载力,以某在建斜拉-自锚式悬索组合体系桥为依托工程,利用ANSYS软件建立壳单元空间有限元模型,对锚固区在最不利荷载作用下的受力性能进行研究;并分别采用线弹性及非线性分析方法对吊杆锚固区极限承载力进行分析,讨论构件的受力情况。结果表明:在最不利荷载作用下,钢锚箱及钢锚梁应力较横隔板应力小;除钢锚梁与横隔板焊接处应力集中现象显著外,各构件应力分布较均匀;各构件顺桥向变形较大。不同极限承载力分析方法表明,此类结构采用壳单元建模进行极限承载力分析时应仅考虑材料非线性。建议在此类结构设计时,对于横隔板刚度不足问题应给予足够重视。     

基于ANSYS的钢锚梁索塔锚固区多角度有限元分析

采用ANSYS建立钢锚梁索塔锚固区有限元模型,对拉索与锚梁呈多角度不同锚下作用力多种工况下的强度和位移进行计算分析,提取设计荷载作用下最不利受力部位和应力水平,探明不同受力条件下应力-位移分布规律,结合钢锚梁与索塔锚固区理论数据值,综合调整及优化设计方案。     

连接形式对斜拉桥组合索塔钢锚箱剪力钉受力的影响

介绍斜拉桥组合索塔中钢锚箱的连接情况,结合具体工程,建立组合索塔锚固区三维实体有限元模型,计算了不同钢锚箱连接情况下的剪力钉受力,通过对剪力钉剪力分布规律的比较,得到钢锚箱节段间全部连接而且最底部钢锚箱和混凝土上的钢垫板紧密结合,是剪力钉受力最合理的一种结构形式.     

帆型钢塔锚固区应力分析与构造优化设计

为研究帆型钢塔锚固区应力分布以及传力机理,以宁波滨海五路跨路中湾江桥(单索面独塔斜拉桥)为工程背景,基于有限元软件MIDAS FEA 3.6.0,采用等效板厚法,建立了钢塔GT8#节段全实体单元有限元模型,对主要受力板件应力分布、传力机理进行了分析。结果表明:钢锚箱各板件Von Mises应力均小于200 MPa,满足规范要求;钢锚箱承剪板与钢塔内外腹板连接处存在应力集中,但范围分布有限,应力扩散较快;通过对比水平钢拉杆三种不同的截面型式,确定了丰字形,既能满足受力需要,又简化了节点构造,降低了钢结构加工制造难度。通过分析不同翼缘伸入塔肢长度对锚固区应力分布的影响,提出了采用2倍钢拉杆高度为最优设计方案。     

混凝土自锚式悬索桥主缆锚固区应力分析

混凝土自锚式悬索桥主梁通常采用预应力混凝土结构,在强大的索力和预应力、支反力的共同作用下,主缆锚固区的受力状况十分复杂。针对主缆锚固区的受力状况进行研究,对优化锚固区的细部构造和预应力钢束布置均有重要意义。该文以张家港镇山大桥为例,运用有限元方法对主缆锚固区进行空间应力分析,总结了此类桥梁主缆锚固区的受力特点。