基于超载作用的斜拉桥索塔整体式钢锚箱疲劳性能研究

车辆荷载作为动载通过斜拉索传力对索塔钢锚箱的疲劳性能有很大的影响,超载现象对钢锚箱疲劳性能的影响更大,尤其体现在对其疲劳寿命及损伤值的影响。为了研究车辆荷载对钢锚箱疲劳性能的影响,该文以某双塔双索面斜拉桥为工程背景,建立了全桥有限元模型和索塔处钢锚箱的整体细部模型。基于S-N曲线的名义应力法及Miner线性累计损伤理论,计算分析在成桥阶段钢锚箱的应力集中情况。选取应力集中严重、应力值较大的细节作为关注疲劳细节点,分析其对数寿命和损伤值。该文重点研究了不同程度的汽车超载对钢锚箱疲劳寿命及疲劳损伤的影响。     

超大跨径斜拉桥钢结构疲劳监测与评估

该文以某斜拉桥为研究背景,基于钢箱梁疲劳监测结果,研究了超大跨径斜拉桥钢箱梁疲劳性能。结果表明:在车载的累积作用下,钢箱梁顶板和U肋腹板易出现疲劳裂纹;索梁锚固区钢锚箱各板件的应力幅均较小,但在长期交通荷载作用下,箱梁外腹板亦有可能出现疲劳裂纹。而底板、底板U肋、索塔钢锚箱的应力幅值较小,不会出现疲劳损伤。     

铁路混合梁斜拉桥索梁钢锚箱受力分析与试验研究

宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥为主跨468m的混合梁斜拉桥,基于双线铁路活载重、桥面窄、列车运营安全性和旅客乘坐舒适度要求高,研究采用了一种新型双挑式索梁钢锚箱,集结构功能与风嘴功能于一体,相比传统单挑式锚箱具有抗弯抗扭刚度大、疲劳性能优良的特点。为系统分析新锚箱结构受力特性,通过建立有限元模型,分析索梁钢锚箱的受力特点与传力特性,并制作1∶1足尺局部钢锚箱模型,进行200万次疲劳验证试验及100万次疲劳破坏试验。研究结果表明,双挑式索梁钢锚箱应力与荷载呈线性关系,试验模型未发现裂缝,验证了结构设计的合理性和安全性,是一种适用于双线铁路大跨度斜拉桥的合理索梁钢锚箱形式。     

湛江海湾大桥索梁锚固结构的疲劳试验研究

斜拉桥索梁锚固区受力复杂,特别是在运营活载作用下的疲劳性能值得关注。该文主要介绍了锚拉板式索梁锚固结构的特点及其在大跨斜拉桥中的应用,对湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固结构的足尺模型疲劳试验进行介绍,结合理论分析和疲劳试验结果,研究循环荷载作用下锚拉板式索梁锚固结构的疲劳性能,对锚拉板式索梁锚固结构耐久性做出了评价,并对锚拉板的设计提出建议。     

矮塔斜拉桥索塔整体式钢锚箱受力性能与施工技术研究

以潮州至惠州高速关键节点工程榕江特大桥为工程实例,介绍了矮塔斜拉桥整体式钢锚箱的设计方案,并采用大型有限元软件ANSYS对整体式钢锚箱的受力性能进行了分析,指出了其受力特点和受力不利位置,并提出了构造调整措施和施工关键技术。     

钢箱梁斜拉桥索塔锚固区的受力性能

以青岛海湾大桥红岛通航孔斜拉桥为背景,介绍了耳板式索塔锚固区的构造特点;应用弹性力学解析方法求出了销铰的接触应力;采用有限元方法对索塔锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究,并考虑了几何非线性和材料非线性对钢锚箱进行了极限承载力分析。结果表明:最不利荷载组合作用下耳板锚孔处的最大Von Mises应力为203 MPa;索塔钢锚箱的极限承载力约为设计荷载的5.02倍,具有足够的安全储备。     

灌缝-锚钢加固箱梁抗弯疲劳性能试验研究

为研究某PC斜拉桥大面积断索后主梁复合受扭开裂加固的疲劳性能及长期加固效果,对节段模型梁进行灌缝-锚钢加固后的疲劳性能展开试验研究,探索混凝土箱梁加固段和未加固段在重复荷载作用下的应变、裂缝及挠度发展规律,最后基于疲劳试验结果提出灌缝-锚钢加固钢筋混凝土箱梁在重复荷载作用下的疲劳刚度分段计算公式。结果表明:加固模型梁在240万次重复荷载作用下刚度下降16.8%,试验全过程挠度呈线弹性变化且无新裂缝产生;此次试验加固段的受弯疲劳性能优于未损伤未加固段;依据试验得出的疲劳刚度分段公式计算结果与试验值吻合良好。     

大跨度斜拉桥混凝土索塔钢锚箱空间有限元分析研究

结合国内某连岛工程大跨度斜拉桥,介绍了其索塔钢锚箱的构造特点,同时采用空间有限元方法对其混凝土索塔钢锚箱节段模型进行仿真计算分析以及结构受力分析,指出了索塔锚固区的应力分布特点。结果表明:钢锚箱虽然板件较多,但整体性能好,索力传递流畅,该结构部分区域存在一定程度的应力集中,在1.7倍设计荷载作用下,结构的承载力满足设计要求,并具有一定的安全储备。最后给出仿真计算的主要成果,研究结果对于斜拉桥索塔锚固区设计具有一定的参考作用。     

斜向索力作用下桁架式扣塔的钢锚箱受力性能

相对于一般的钢锚箱而言,拱桥扣塔的钢锚箱与斜拉桥和悬索桥的钢锚箱的受力不同,斜拉桥的钢锚箱四周有钢或混凝土构件连接支承,而扣塔的钢锚箱只有扣塔桁架构件与之相连,连接构件相对较少,其受力性能直接关系到拱桥施工安全。合江长江大桥的扣塔钢锚箱具有构造复杂,扣索索力大,且与扣塔的主弦杆焊接在一起受力等特点。合江长江一桥扣塔的钢锚箱有限元分析结果表明,在拱肋吊装过程中的最不利扣索力工况下,钢锚箱的锚下应力相对较大,但应力衰减较快,随着远离应力集中区,应力迅速降至较低水平。钢锚箱性能满足使用要求,构造合理、传力途径明确、结构受力安全,可为分析和设计同类构造形式提供参考。     

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。     

随机车辆荷载作用下斜拉桥索梁锚固区疲劳性能分析

为探讨大跨斜拉桥锚拉板结构在随机车辆荷载作用下的疲劳性能,以西固黄河大桥为工程背景,利用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了西固黄河大桥整体有限元模型,以及锚拉板的局部有限元模型,在随机车辆荷载作用下对其锚拉板结构的应力状况和疲劳性能进行了分析研究。分析结果表明,移动荷载作用下在锚拉板与锚拉管连接焊缝端部引起的应力值最大,其余焊缝的应力水平较低;对不同路径的数值分析显示,锚拉管中部出现残余应力最大值,达到230MPa,锚拉管两端的的残余应力值较小;锚拉板关键点3和关键点6的应力比其他关键点的大,说明锚拉板与锚拉管焊接端部疲劳问题较其他位置突出,在设计中应予以足够重视。     

拱桥施工中扣塔钢锚箱有限元分析

钢锚箱由于具有受力方式明确、施工方便等优点已经在多座大跨径斜拉桥中得到应用,然而在拱桥施工中比较少见。近几年来,钢锚箱在拱桥中的应用逐渐增多,如在建的世界最大跨径的钢管混凝土拱桥——合江长江一桥。该文通过对合江长江一桥扣塔钢锚箱进行空间有限元分析,阐述钢锚箱在拱桥施工中的受力特性,并提示钢锚箱在拱桥施工中应注意的事项。     

黑龙江大桥锚箱式索梁锚固结构疲劳性能试验研究

黑龙江大桥锚箱式索梁锚固构造特殊且必须长期在低温环境下使用,其疲劳性能及耐久性值得关注。采用有限元计算分析与模型疲劳试验相结合的方法,通过增大疲劳验算的荷载幅值的方法,研究低温运营环境下索梁锚固区的应力分布及疲劳性能。结果表明:在考虑温度效应的最不利荷载幅作用200万次后,模型主体结构即锚箱及传力焊缝附近板件的力学性能未发生改变;该锚箱结构设计合理,具有良好的抗疲劳性能和足够的安全储备。     

基于结构应力法的斜拉桥锚箱疲劳寿命评估与试验研究

焊接钢结构的抗疲劳设计采用规范推荐的S-N曲线结合试验修正的方法,但由于疲劳细节和荷载的复杂性,很难找到相对应的S-N曲线且试验的成本较高。结构应力法可以从理论上对结构的疲劳寿命进行预测,近年来受到广泛关注。为了评估大连市滨海大道西延伸线工程斜拉桥锚箱结构的疲劳性能,开展了足尺模型试验,并基于结构应力法评估了锚箱的疲劳寿命。通过建立全桥有限元模型分析了各斜拉索的索力,并考虑平均应力的影响确定试验加载的最大峰值和最小峰值。在完成规范要求的疲劳循环后,为进一步探究锚箱超长期服役的疲劳性能,增大加载幅值经过276万次的疲劳加载,锚箱结构的力学性能和刚度均未出现明显变化。基于结构应力法预测锚箱的疲劳寿命为9.17×10~6次。综合结构应力法评估结果和疲劳试验研究表明锚箱的疲劳性能可靠,能够满足工程要求。     

山区大跨径钢桁架斜拉桥斜拉索设计研究

普者黑南盘江大桥主桥主跨采用930 m钢桁梁斜拉桥,空间双塔双索面体系,索塔采用钻石形混凝土塔,泸西侧塔高385 m,丘北侧塔高325 m,为目前国内山区环境最大跨径、最大塔高的钢桁架斜拉桥。通过综合比选研究,考虑运输安装、安全耐久及疲劳性能,大桥斜拉索采用2 000 MPa级钢绞线斜拉索,全桥共240根斜拉索,最大索长493.3 m。斜拉索在梁端的锚固采用双拉板整体式锚箱锚固方式,塔端的锚固采用钢锚梁方式,张拉端均设置在塔端。斜拉索在塔端斜拉索套筒内设置内置式减振橡胶块,在梁端安装外置式电涡流阻尼器,并采用可有效降低斜拉索HDPE外护套管风阻系数的双螺旋线结构。     

钢锚箱在斜拉桥索塔锚固区中的应用

近年来,日本、欧洲、中国(包括香港)等地相继建成许多大跨度斜拉桥。钢锚箱由于受力方式明确、施工方便等优点已在多座大跨度斜拉桥中得到应用。通过中外大量实例,对钢锚箱在索塔锚固区的3类结构形式及工程应用进行了说明和若干总结。     

斜拉桥集中式钢锚箱施工关键技术研究与应用

随着经济和社会的发展,斜拉桥设计施工在跨度和宽度上不断取得突破。作为一种应用于斜拉桥斜拉索锚固的新型设计,集中式钢锚箱通过集中布置在主塔塔顶的锚箱锚室,将全桥斜拉索在塔顶集中进行连接,具有布局合理、有更好的受力性能等优点。现结合广中江高速北街水道桥工程,通过对集中式钢锚箱的加工,制造,安装施工的分析与应用,形成了完整有效的集中式钢锚箱成套技术。其成果可为类似结构的施工提供参考。     

大跨度斜拉桥索塔钢锚箱锚固体系横向受力分析方法

大跨度斜拉桥索塔锚固区钢锚箱和混凝土塔壁形成一个钢一混凝土组合结构,其中钢锚箱拉板和混凝土侧壁共同承受斜拉索的水平分力,而钢锚箱两端和混凝土前壁之间则存在比较复杂的叠合效应.以上海长江大桥主跨为730 m的5跨连续分离式钢箱梁斜拉桥为例,利用4个两维模型简化分析钢锚箱和混凝土塔壁的组合结构,进行分析比较后得到一个准确的...     

钢箱梁斜拉桥索梁锚固区钢锚箱受力性能及结构局部优化研究

大跨径斜拉桥钢箱梁索梁锚固区为空间受力构件,板件受力相对复杂。该文选取主梁锚固区为分析对象,建立局部有限元模型,研究了成桥恒载+最不利活载工况的最大索力作用下主梁锚固区钢锚箱的应力分布规律,并通过优化钢锚箱抗剪板尺寸,改善了结构应力分布,同时降低了应力集中效应,可为同类型工程提供借鉴。     

拱形钢塔斜拉桥索塔锚固区受力性能分析

以之江大桥拱形钢塔斜拉桥为背景,通过空间有限元分析对索塔锚固区在运营阶段最大索力作用下的受力性能进行了研究。结果表明:锚箱在运营阶段索力最大的荷载组合工况,最大Von Mises应力不超过150MPa,结构具有足够的安全储备。