大跨度钢桁梁斜拉桥索塔锚固区局部应力分析

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斜拉桥索塔锚固局部分析

横桥向柱壁上预埋钢管，拉索穿过钢管锚固在塔壁内侧的凸块上，形成对称锚固构造，塔壁中需布置平面预应力束，用预应力束产生的外力来平衡拉索在柱壁中产生的内力。塔内千斤顶张拉空间大，但拉索齿板施工繁琐，齿板内钢筋
密集，混凝土浇筑振捣密实度较难控制；高空张拉预应力施工难度大，预应力束密集，其张拉槽口切断大量钢筋，对抗
裂和强度均不利。钢锚箱：拉索锚点定位精度较好，构造简单，施工方便，
但由于钢锚箱和塔壁共同承受拉索水平力，因此，塔壁拉应
预应力混凝土锚固构造是在塔柱的横桥向柱壁上预埋钢管拉索穿过钢管锚固在塔壁内侧的凸块上形成对称锚固构造塔壁中需布置平面预应力束用预应力束产生的外力来平衡拉索在柱壁中产生的内力
低
温
建
筑
技
术
２０１３年第５期（总第１７９期）
斜拉桥索塔锚固局部分析
许佳波，何湘峰，彭亚军
塔锚固八个节段，采取对混凝土塔壁底部平面施加全部方
传统钢锚箱＋预应力：由于传统钢锚箱，锚箱与塔壁共
同承担水平拉力，因此塔壁所受拉力较大，裂缝较多，影响塔壁耐久性。采用塔壁配有预应力的方式，能有效解决混凝土塔壁开裂问题。此类索塔锚固的钢箱构造与传统钢锚箱构造相同，区别是传统钢锚箱塔壁没有配置预应力钢束。
１组合钢锚箱

斜拉桥主塔拉索锚固区锚下局部受力分析的开题报告

斜拉桥主塔拉索锚固区锚下局部受力分析的开题报告一、研究背景及意义斜拉桥是一种跨越河流或峡谷等水域的大型桥梁，具有结构轻巧、风阻小、视觉效果好等优点，因此得到了广泛的应用。

斜拉桥的主塔是支撑索塔的重要承重构件，主要受到索力和自重荷载的作用。

为保证斜拉桥的安全性能和使用寿命，必须对主塔拉索锚固区锚下局部受力进行深入研究，从而为斜拉桥的设计和施工提供科学依据。

二、研究内容及方法本研究的主要内容是对斜拉桥主塔拉索锚固区锚下局部受力进行分析，从而揭示其受力机理。

首先，通过对斜拉桥的工作原理和结构特点进行分析，确定拉索锚固区锚下的主要受力形式为拉力、剪力和弯矩。

然后，采用有限元方法建立主塔锚固区的数值模型，模拟拉索受力过程，计算出锚下局部受力分布和变形情况。

最后，通过对模拟结果的分析，评估不同受力形式对斜拉桥主塔的影响，并提出相应的力学措施，优化主塔结构设计和施工方案。

三、研究预期结果本研究的预期结果是，深入揭示斜拉桥主塔拉索锚固区锚下局部受力的受力机理和行为规律，明确不同受力形式对主塔结构的影响程度和作用方式，为斜拉桥设计和施工提供理论依据和实践指导，同时提高主塔结构的安全性能和经济效益。

四、工作计划及进度安排本研究的工作计划包括：调研文献和案例，了解斜拉桥结构的特点和受力机理，建立数值模型，进行计算分析，根据计算结果确定受力特点和相应的力学措施，并撰写论文。

预计完成时间为12个月，具体进度安排如下：第1-2个月：调查和分析论文所需的文献和案例资料，确定研究方向和方法。

第3-4个月：建立斜拉桥主塔锚固区的有限元模型，包括斜拉索、主梁、主塔等主要构件。

第5-6个月：进行受力仿真计算，得出不同受力形式下主塔锚固区的受力分布和变形情况。

第7-8个月：根据计算结果分析不同受力形式对主塔结构的影响程度和作用方式，提出相应的力学措施。

第9-10个月：改进主塔结构设计和施工方案，提高主塔结构的安全性能和经济效益。

第11-12个月：撰写论文，总结研究成果和经验教训，发布学术论文和技术报告。

斜拉索主塔锚固区局部应力分析

斜拉索主塔锚固区局部应力分析摘要：斜拉桥索塔锚固区域结构复杂、受力集中，是控制设计的关键部位。

了解锚固区域在斜拉索作用下的应力分布情况十分重要。

对某斜拉桥索塔锚固区建立有限元模型，并对其在环向预应力作用下和成桥状态下应力进行计算分析，得出索塔锚固区应力状态并提出一些建议。

关键词：斜拉桥索塔锚固区局部应力分析1 项目概况主桥采用独塔双柱双跨双索面预应力混凝土斜拉桥，墩塔梁固结体系，跨径组合为2×110m，桥面标准宽度为23.2m（拉索区为23.6m）。

采用双边主梁截面，边主梁采用箱形断面，边主梁最低点高2.6m。

主塔墩总高为66.7m（塔座以上）。

上塔柱为2根一字型，主梁以上塔高51.6m，箱型断面，下塔柱采用倒梯形结构形式。

图1计算区域示意图图21/4塔柱σ1应力云图图3S17拉索锚块上缘截面σy应力云图2模型建立2.1 节段选取主塔在锚固段沿高度方向共有斜拉索17对，锚固段塔高约30米，全塔高度在梁上部分为51.6米。

由于索力分布为上大下小，且与水平面夹角度数分布为上小下大，这样造成斜拉索对塔的水平作用分力分布规律为上大下小，考虑到仅选取部分节段能够满足计算精度要求，因此选取主塔塔顶段索力最大五对索范围（斜拉索编号为S13～S17和S13’～S17’，高度方向共10m段）建立有限元模型。

笔者采用大型通用有限元软件ANSYS对索塔节段建立模型，分析了其在张拉预应力工况、运营阶段最不利工况下的应力分布情况，并得出了一些有益的结论。

2.2 相关参数选取建模过程中采用solid45单元来模拟混凝土，link8单元模拟预应力钢束，shell181单元模拟垫板和索孔套管，模型节点总数为58239个，单元总数为292168个，采用降温模拟环形预应力，等效面荷载模拟拉索荷载。

在模型中没有考虑普通钢筋的影响，且认为结构处于线弹性状态。

混凝土的弹性模量、泊松比以及容重根据设计值分别取3.55×104 MPa，0.2和25 kN/m3。

大跨径斜拉桥索塔锚固区钢锚梁受力性能研究

大跨径斜拉桥索塔锚固区钢锚梁受力性能研究摘要：文章结合银洲湖特大桥索塔锚固区域钢锚梁结构受力复杂的情况，在ANSYS有限元软件的协助下构建了精度较高的有限元模型，并分析了最高索力作用下的空间受力性质及特征。

获得如下的试验分析结果：钢锚梁等效应力最大值为228.3MPa，出现在承压板N3和承剪板交汇位置，各个板件应力均低于许可应力值，符合相关规范设定的标准要求。

空间非对称性是拉索索力的典型特征，其对钢锚梁结构受力情况形成的影响偏大，故而在具体设计施工阶段应予以该类问题一定重视。

关键词：斜拉桥；索塔锚固区；有限元模型；受力性能分析为满足社会经济发展需求，斜拉桥跨径不断拓展，拉索强度储备量也有相应增长，为保证工程建设的安全性，索力对索塔锚固区持有的结构性能提出更严格的要求。

钢锚梁具有造价成本低、传力过程安稳及施工较快捷等诸多优势，目前是国内众多大跨径斜拉桥施工阶段常用的锚固区结构类型[1]。

钢锚梁受力性能复杂早已被诸多学者所证实，进行相应的模拟试验有益于更科学的指导施工作业，鉴于此，本文利用有限元软件建设模型，对钢锚梁的受力性能展开分析。

1、工程概况银洲湖特大桥是中山至开平高速公路一个控制性节点工程，其主航道桥采用双塔双索面混合式结合梁斜拉桥，半漂浮体系，跨径组合为56.8+64.8+66.4+530+66.4+64.8+56.8m，主桥总长903m，主梁梁顶总宽度36m，中跨采用PK箱组合梁，边跨为混凝土梁。

其中索塔采用A型桥塔，辅助墩及过渡墩采用箱型墩。

主塔采用C50混凝土，塔高201.1m（见图1）[2]。

中上塔柱选用抗风性能好、造型美观的五边型断面，至中塔柱位置渐变为六边形断面，横向尺寸由5.6m 渐变至8.5m，纵向尺寸由7.8m 渐变到11.5m。

塔柱设置3 道横梁，其中上、中横梁分别采用5.2×7.2m 、4.8×7.2m 的空心矩形断面，壁厚竖向为0.6m，横向为0.8m；下横梁采用8.0×9.0m 的空心矩形断面，壁厚为1.0m。

斜拉桥索塔与索梁锚固区局部应力分析

索塔、梁锚固区受力十分复杂。针对索塔、梁锚固区的受力状况进行研究，优化锚固区细部索索对
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＇用有限元方法对索 ’ 运塔、梁锚固区进行了空间应力分析，索总结了锚固区的受力特点。
结果表明．工艺与传统工艺相比具有明显的先进性，的独到之处是使繁琐的转体施工工艺变本它
得简单、速、全、控。快安易关键词转体施工工艺钢球铰牵引索连续牵引
桥梁转体施工是指将桥梁结构在非设计轴线位置制作成形后，通过转体就位的一种施工方法。转体施工与以往悬臂拼装、臂浇筑、悬原位现浇等施工工艺相比，有几乎完全不干扰交通的特点，具特别适用于具有繁忙运输要求线路的跨线桥。且施工快速、合经济效益高。桥梁转体施工根据综
ａ）立面
图２索塔锚固端构造图（位：ｍ）单ｃ
固区，为单箱双室截面。斜拉索锚固端布置于中
隔板两侧，点横向间距１６ｉ直接锚于混凝土锚．ｎ，
图３索粱锚固端构造图（位：ｍ）单ｃ
收稿日期：０ｌ６１２１－ —３０
向２横坡。斜拉索布置为扇形密索体系，索双面，采用低松弛镀锌高强钢丝，每个主塔布有１４

斜拉桥索塔锚固区局部应力分析方法及工程应用

云南大学学报(自然科学版),2009,31(S2):534～540CN53-1045/N　I SSN0258-7971 Journa l of Y unnan Un i versity斜拉桥索塔锚固区局部应力分析方法及工程应用3王　旭,陶蜀昆,冉志红(云南大学城市建设与管理学院,云南昆明　650091)摘要:大跨度斜拉桥索塔大多数采用混凝土塔,为抵抗索力水平分力产生的局部拉应力,需要布置预应力钢束.以在建的韩家陀长江大跨度斜拉桥为实例,利用有限元方法建立实体模型,并且模拟“#”字型预应力索的作用,对索塔预应力布置区受力状况进行分析研究,为改进索塔锚固区细部构造和预应力配置设计,提高结构的安全性能提供参考.关键词:桥梁工程;斜拉桥;索塔锚固区;预应力中图分类号:U448.27 文献标识码:A 文章编号:0258-7971(2009)S2-0534-07 大跨度斜拉桥是一种古老而又年轻的桥型结构.自1955年第一座现代斜拉桥瑞典Str om sund桥建成以来,仅用了50多年的历史,斜拉桥就以其独特的优势,已遍布全世界,并且结构形式丰富多彩.其结构设计理论也相对成熟,但是斜拉桥在其关键部位—斜拉桥索塔锚固区的研究还没有形成比较成熟的理论体系.现在大跨度斜拉桥索塔大多数采用混凝土塔,为抵抗索力产生的拉应力,需要布置预应力钢索[1-2].本文以在建的韩家陀长江大跨度斜拉桥为实例,利用有限元方法建立空间离散模型,模拟“#”字型预应力索的作用,索力完全采用仿真的斜向加载方式,对索塔预应力布置区受力状况进行分析研究,研究索塔锚固区的受力机理,为改进索塔锚固区细部构造和预应力配置设计,提高结构的安全性能提供参考[3].1　计算模型的选取本文以在建的韩家陀长江大跨度斜拉桥为工程依托,专门对水平预应力筋“#”型混凝土索塔锚固区的主要受力特性进行研究.该桥是大跨度铁路桥跨越长江的控制性工程,斜拉索呈扇形布置,主桥长1120m,主跨432m,桥跨布置为[8×32+ (81+135+432+135+81)]m,桥面宽度42m,主梁采用钢箱梁,桥塔采用H型桥塔,设两道横系梁,索塔采用C50混凝土,为了抵抗斜拉索水平拉力引起的桥塔截面上的拉应力,在桥塔的斜拉索锚固区域配置了纵、横向9×<15.2mm预应力钢绞线,成“#”字型布置,其索塔锚固区吨位大,斜拉索力大,是目前国内同类铁路斜拉桥跨度中具有代表性的桥体.因此,本文以该桥索塔锚固区为研究对象,深入研究“#”字型预应力筋混凝土索塔锚固区力学性能,为类似结构的设计提供参考.2　结构的模拟利用ANSYS建立足尺实体计算模型,计算主要位置的应力,其中在此模型中混凝土、锚垫板和承压板采用块体单元,预应力钢束采用抗弯刚度极小的梁单元(相当于索单元).混凝土、锚垫板和承压板采用s olid64单元,预应力钢束采用link8单元[4].按实际布置设置相应的“#”字型预应力,采用实体单元,不考虑预埋钢管、齿板、锚垫板等构造细节.边界条件采用将最下部所有节点进行固结的方式,其处理方式是忽略所取段上、下混凝土的水平方向的约束作用,考虑所取段上方混凝土的自重.这样处理的原因是由于所取段上方的混凝土约束作用较小、混凝土自重较大,而下方的混凝土由于也作用3收稿日期:2009-12-04　基金项目:云南大学校基金资助(2007Q011B);云南省科技厅计划项目资助(2008CD078).　作者简介:王　旭(1984-),男,山东人,硕士生,主要从事防灾减灾专业方面研究.　通讯作者:冉志红(1978-),男,四川人,博士,主要从事桥梁结构工程方面的研究,E-mail:zhihong_ran@.了环向预应力,在预应力的作用下有向内的约束,使其向内发生变形,所以若在水平方向再加约束反而会导致加约束部位的预应力储备偏低[5].要准确地模拟其受力状态,必须建立三维空间有限元模型.在用ANSYS 建模过程中,计算桥塔的全模型由于单元太多无法进行快速计算,并且考虑相邻节段的影响,取桥塔中部拉索区的2个节段来分析,按实际情况建立斜拉索桥塔的三维空间有限元模型,本模型共分24098个节点,11774个单元.如图1所示.3　斜拉索力的模拟斜拉桥桥塔混凝土处于三向受力状态,索塔混凝土受预应力与斜拉索的共同作用,受力状态较为复杂,上部索力大,水平角度小,水平分力大,再就是为了研究相邻索力之间的相互影响,取桥塔中部拉索区的2个节段来模拟,索力加载采用完全仿真的斜向加载,并且加载的大小完全等同实桥索力,把索力按拉索角度化成均布水平面力加在锚垫板上[6].如图2所示.4　预应力的模拟预应力索采用抗弯刚度极小的梁单元(相当于索单元)来模拟:(1)预应力钢束采用9×<15.2mm 的钢绞线,破断力1860MPa,张拉控制应力1395MPa .镀锌波纹管,外径80mm;锚具采用9孔群锚(张拉端),两端张拉;(2)预应力索按图3所示的“#”字形布置.经过平面刚架理论计算发现:索力作用下前后壁的拉应力明显高于侧壁,所以在同一断面上,前后壁布置6束,侧壁布置4束.如图3所示.图1　索塔锚固段模型Fig .1Cable pyl on anchorage zonemodel图2　索力加载图Fig .2Cable f orce535第S2期王　旭等:斜拉桥索塔锚固区局部应力分析方法及工程应用图3　索塔锚固段预应力索布置图Fig.3Prestressed general arrange ment 预应力束采用抗弯刚度极小的梁单元(相当于索单元)来模拟,材料、截面面积都按实际尺寸计取[6].用索单元的降温来模拟张拉过程,按《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁设计规范》[7]规定计算下列因素引起的预应力损失值:预应力筋与管道壁之间的摩擦,锚具变形、钢筋回缩,混凝土的弹性压缩,混凝土的收缩和徐变,预应力筋的应力松弛,对上述损失我们主要考虑的模拟方法参考文献[4,8]:(1)对于由预应力筋与管道壁之间的摩擦、锚具变形、钢筋回缩引起的损失,按规范规定的办法把预应力索分成很多小段,计算完各点的损失后各段降不同的温度;(2)对混凝土的弹性压缩引起的损失,有限元模型本身计算已包含;(3)对混凝土的收缩引起的损失,可以对有限元模型中混凝土单元降温来模拟;(4)对混凝土的徐变引起的损失,在此有限元模型中不予考虑.5　计算结果的分析本文对索塔仅作用工况1:自重+张拉预应力(此工况的目的是为了考察张拉预应力束阶段塔体的应力分析,拟定合理的张拉方案,保障安全施工.)和工况2:主力+附加力最大索力(此工况主要是为了考察成桥营运时在某些可以组合的附加力特殊情况下,索塔锚固区的应力状态处于安全状态.)2种情况的齿板、塔段中间以上0.5m处水平截面、塔段中间水平截面、塔段中间以下0.5m处水平截面、台壁受力进行了分析比较;并对在这两种工况下塔段侧壁跨中外侧横桥向、前壁跨中外侧纵桥向竖直截面应力变化进行分析总结.仅有工况1作用时的分析结果如图4,5所示.仅有工况2作用时的分析结果如图6,7所示. 6　结论和建议通过对在建的韩家陀长江大跨度斜拉桥2种工况下的模型理论计算对比分析,以及对水平预应力筋“#”字型布置的索塔锚固区应力分布情况的分析研究,总结出以下结论:(1)在水平方向,由于前后壁主要是弯曲应力(外拉内压),侧壁是轴向拉力和少量的弯曲应力(弯曲应力内拉外压),因此布置预应力钢束时前635云南大学学报(自然科学版) 第31卷图4　侧壁跨中外侧横桥向应力路径图Fig .4B ridge transverse stress path diagram of the short 2side middle outflank 图5　前壁跨中外侧纵桥向应力路径图Fig .5B ridge portrait stress path diagra m of the l ongsidem iddle outflank 图6　侧壁跨中外侧横桥向应力路径图Fig .6B ridge transverse stress path diagra m of the short 2side m iddle outflank 图7　前壁跨中外侧纵桥向应力路径图Fig .7B ridge portrait stress path diagra m of the l ongsidem iddle outflank表1　索段主拉应力计算结果Tab .1Princi pal tensile stress of anchorage zone位置所出现拉应力数值范围/M Pa所出现压应力数值范围/MPa设计混凝土容许主拉应力值/MPa备注齿板0.069～0.4920.367～0.4602.17容许塔段中间以上0.5m 处水平截面—0.217～4.7552.17以压应力为主,未出现拉应力塔段中间水平截面0.473～1.4860.541～4.592.17容许塔段中间以下0.5m 处水平截面—0.237～3.8862.17以压应力为主,未出现拉应力台壁0.688～2.50.217～5.6512.17以压应力为主,在索齿孔边拉应力局部超出容许值,范围很小塔段侧壁跨中外侧横桥向竖直截面—0.217～2.0282.17以压应力为主,未出现拉应力塔段前壁跨中外侧纵桥向竖直截面0～0.6880.217～3.842.17容许,以压应力为主,局部出现拉应力,范围很小735第S2期王　旭等:斜拉桥索塔锚固区局部应力分析方法及工程应用表2　索段主压应力计算结果Tab.2Princi pal comp ressive stress of anchorage zone位置所出现拉应力数值范围/M Pa所出现压应力数值范围/MPa设计混凝土容许主拉应力值/MPa备注齿板0～0.0330.388～3.75820.1容许塔段中间上0.5m处水平截面00.0332.748～13.87420.1容许塔段中间水平截面0.473～1.4860.541～4.59620.1容许塔段中间以下0.5m处水平截面0～0.6750.236～2.97020.1容许,拉应力出现在索孔侧壁.台壁—0.780～19.08420.1容许,以压应力为主,未出现拉应力.塔段侧壁跨中外侧横桥向竖直截面0～0.0332.672～13.49220.1容许,以压应力为主,拉应力出现在索孔边缘塔段前壁跨中外侧纵桥向竖直截面—2.672～16.18920.1容许,以压应力为主,未出现拉应力表3　索段主拉应力计算结果Tab.1Princi pal tensile stress of anchorage zone位置所出现拉应力数值范围/M Pa所出现压应力数值范围/MPa设计混凝土容许主拉应力值/MPa备注齿板0.591～1.8640.045～2.5912.17容许塔段中间以上0.5～m处水平截面—0.196～3.7932.17以压应力为主,未出现拉应力塔段中间水平截面0～0.5090.485～4.4662.17容许塔段中间以下0.5处水平截面—0.147～1.9122.17以压应力为主,未出现拉应力台壁0.702～2.51.970～4.6922.17以压应力为主,在索齿孔边局部出现拉应力,超出容许值,影响范围小塔段侧壁跨中外侧横桥向竖直截面—0.196～1.9952.17容许,以压应力为主,未出现拉应力塔段前壁跨中外侧纵桥向竖直截面0～0.7020.196～3.7932.17容许,以压应力为主,局部出现拉应力,范围很小835云南大学学报(自然科学版) 第31卷表4　索段主压应力计算结果Tab.1Princi pal comp ressive stress of anchorage zone位置所出现拉应力数值范围/M Pa所出现压应力数值范围/MPa设计混凝土容许主拉应力值/MPa备注齿板—2.89～2522.11在锚垫板下局部出现主压应力超过容许值,影响范围小塔段中间上0.5m处水平截面0～0.0712.714～11.07122.11容许塔段中间水平截面0～0.0712.714～22.21422.11在斜拉索孔边缘局部出现主压应力超过容许值,影响范围很小塔段中间以下0.5m处水平截面0～0.0712.714～13.85722.11容许台壁—0.467～13.83622.11容许,以压应力为主,未出现拉应力塔段侧壁跨中外侧横桥向竖直截面0～0.0712.714～13.85722.11容许,以压应力为主,拉应力出现在索孔边缘塔段前壁跨中外侧纵桥向竖直截面0～0.0712.714～19.42922.11容许,以压应力为主,未出现拉应力后壁重心靠外,侧壁考虑到弯矩不变,重心居中微微偏里,直线布置;(2)工况1索段主拉应力,除塔段前壁跨中外侧纵桥向竖直截面、台壁位置在索齿孔边超出容许值,影响范围很小,其余均在设计混凝土容许主拉应力值范围内.索段主压应力截面在齿孔位置局部出现影响范围很小的超过容许值的压应力外,其余均在设计混凝土容许主压应力值范围内;(3)工况2索段主拉应力台壁索齿孔边局部出现拉应力超出容许值,但影响范围很小,其余均在设计混凝土容许主拉应力值范围内.索段主压应力在齿板锚垫板下局部、塔段中间水平截面在斜拉索孔边缘局部出现主压应力超过容许值,但影响范围小,其余均在设计混凝土容许主拉应力值范围内;(4)在工况1、工况2作用下应力在塔段前、侧壁跨中外侧纵、横桥向竖直截面内的空间应力没有出现较大的偏差,符合应力分布规律;(5)从变形及应力分析的结果可以看出,为抵抗斜拉索力而布置的预应力设计合理.此实验模型还有很多不足之处,其中需要在边界条件的设置、混凝土收缩变形、结构耦合分析等方面做出进一步的研究探讨,本研究分析对在建的韩家陀长江大跨度斜拉桥的设计和施工提供参考,为今后进一步研究“#”字型水平预应力筋布置的斜拉桥索塔锚固区力学性能积累宝贵经验.参考文献:[1]　范立础.世界斜拉桥的新进展[J].重庆交通学院学报,1985,4(3):1211.[2]　王伯惠.斜拉桥结构发展和中国经验(上、下册).北京:人民交通出版社,2003.[3]　Y ANG Jun,SHE N Cheng2wu.Su mmarizing the methodsof deter m inati on of rati onal comp leti on Sstatus of cable-stayed bridges[J].Engineering Sciences,2006,4(4):64272.[4]　颜海.大跨度斜拉桥索塔环向预应力的有限元分析935第S2期王　旭等:斜拉桥索塔锚固区局部应力分析方法及工程应用[J].上海公路,2003,4(2):24227.[5]　何雄君.斜拉桥桥塔锚座局部应力分析[J].武汉交通科技大学学报,1994,18(3):2752279.[6]　卓卫东,房贞政.预应力混凝土桥塔斜索锚固区空间应力分析[J].同济大学学报,1999,27(2):2032206.[7]　公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].JTG D62-2004.中华人民共和国交通部发布,2004.[8]　赵常胜,黄卫军,黄卫忠,等.宜宾中坝金沙江大桥索塔节段有限元计算[J].浙江交通职业技术学院学报,2009,10(1):15220.Analysis method and engineering app licati on of anchorage z one ofcable-stayed bridge pyl on′s p restressWANG Xu,T AO Shu2kun,RAN Zhi2hong(School of U rban Constructi on and M anage ment,Yunnan University,Kun m ing650091,China)Abstract:Large-s pan cable-stayed bridge t ower is no w mostly concrete t ower.I n order t o resist tensile stress generated by cable forces,It is necessary t o layout p restressed cable.I n this paper,take a large-s pan Han2 jiatuo cable-stayed bridge in the constructi on of Yangtze R iver as an exa mp le,modeling by finite ele ment meth2 od,si m ulating the“#”-shaped p restressed cable’s effect on the t ower layout area of p restressed force situati on a2 nalysis and research.A s a reference,the paper will i m p r ove the anchorage z one of p restressed structure and con2 figurati on design detail and the safety perf or mance of the structure.Key words:bridge engineering;cable-stayed bridge;anchorage z one of cable-stayed bridge pyl on;p re2 stress333333333333333333333333333333333333333333333 (上接第503页)C UN Yi2xian1,F ANG W en2kun1,L I U Rong2hua1,L I Chen1,ZHE NG B ing2r ong1(1.Hu man Genetics Center of Yunnan University,Kun m ing650091,China;2.Kunhua Affiliated Hos p ital of Kun m ingMedical College,Kun m ing650032,China)Abstract:Ankyl osing s pondylitis(AS)is an aut oi m mune disease p redom inantly affecting the axial s p ine. Recently,genetic poly mor phis m s within the TLR4gene have been reported t o be ass ociated with AS.T o investi2 gate the ass ociati on bet w een TLR4gene and the suscep tibility t o AS in Chinese peop le,2functi onal variants, A s p299Gly and Thr399Ile,in the TLR4gene were genotyped using PCR-RF LP and direct sequencing tech2 niques fr om107AS patients and112ethnically matched contr ols.None poly mor phis m s of A s p299Gly and Thr399Ile were detected in all contr ols and AS cases,which indicates that there is no relevance bet w een these2 S NPs and AS in the Chinese Han populati on.Key words:A s p299Gly and Thr399Ile poly mor phis m s of T oll-like recep t or4;ankyl osing s pondylitis;Chi2 nese Han peop le in Yunnan045云南大学学报(自然科学版) 第31卷。

斜拉桥索塔锚区钢锚梁设计及分析

斜拉桥索塔锚区钢锚梁设计及分析陈作银（北京国道通公路设计研究院有限公司，北京 100161 ）摘要：钢锚梁作为斜拉桥主塔锚索区主要受力构件，可有效平衡斜拉索水平分力，采用有限元计算软件，对各工况、各支撑体系方案进行计算，得到各板件有效应力。

分析表明，钢锚梁采用一端固结，一端临时滑动，待成桥后再行固结的支撑体系方案是可行较优的选择。

关键词：钢锚梁；边界支撑体系；有限元；有效应力中图分类号：U4481.28 文献标识码：BDesign and analysis of steel anchor beam in cable tower anchorage zone of cable stayed bridgeCHEN Zuoyin（Beijing Guodaotong Highway Design&Research Insitute Co., Ltd.,Beijing 100161 China）Abstract：The steel anchor beam, as the main stress component in the anchorage cable area of the main tower of the cable-stayed bridge, can effectively balance the horizontal component of the stay cable. The finite element calculation software is used to calculate the various working conditions and support system schemes, and the effective stress of each plate is obtained. The analysis shows that the support system scheme of steel anchor beam with one end fixed, one end temporarily sliding and consolidation after completion of the bridge is feasible and better.key word：steel anchor beam; boundary support system; finite element method; effective stress 引言主塔拉索锚固是将一个斜拉索的局部集中力安全、均匀地传递到塔柱的重要受力构造。

大跨度斜拉桥索塔锚固区应力分析

布规律。分析结果表明，用环向井字形的水平预应力束配置形式是合理的；１２５ＭＰ采在６ａ的张拉控制应力下，各钢束应力都已经相当接近１１６ＭＰ，明了预应力钢束的强度已经充分发挥，宜１ａ说不
再提高张拉控制力。
３ＤｅａｔｅｔｏｖｌｇｎｅｉｇｏｔｗｅｔＪａｔｎｉｅｓｔ，Ｃｅｇｕ６０３，Ｓｃｕｎ．ｐｒｍｎｆＣｉｉＥｎｉｅｒｎ，ＳｕｈｓｉｏｏｇＵｎｖｒｉｙｈｎｄ１０１ｉｈａ，Ｐ．Ｃｎ）Ｒ．ｈｉａ
（．ＣｏｌｇｅｏｖｌＥｎｎｅｒｎ１ａｌｆＣｉｉｇｉｅｉｇ；ｌｂＫｅｂｏａｏｙｏｅＴｅｈｎｏｇｏｅ．ｙＬａｒｔｒｆＮｗｃｏｌｙｆｒＣｏｎｔｕｔｏｆＣｉｉｓｉｏｕｎａｎｒａ，ｓｒｃｉｎｏｔｅｎＭｔｉＡｅＭｉｓｒｕｃｔｏｎｉｔｙｏｆＥｄａｉｎ，ＣｈｇｑｎｎｉｅｓｔｏｎｉｇＵｖｒｉｙ，Ｃｈｏｑｉｇ００５，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎｇｎ４０４ｎａ；２．ＳｉｈｕｎＣｏｌｅｆＡｒｈｉｅｔａｃｃａｌｇｅｏｃｔｃｕｒｌＴｅｈｎｏｏｌｇｙ，Ｄｅｎ１８００，Ｓｉｈｎ，Ｐ．Ｒ．ｙａｇ６０ｃｕａＣｈｉｎａ；
关键词：斜拉桥；固区；限元方法；力分析锚有应
中图分类号：４．８Ｕ４３３文献标志码：Ａ文章编号：６４４６（０２０ —０２０１７ —７４２１）３０５ —６

厦漳大桥大跨度斜拉桥索塔锚固区的局部分析

２１年６０２月第６期
城市道桥与防洪
桥梁结构
１５０
厦漳大桥大跨度斜拉桥索塔锚固区的局部分析
许健
（乐咨询（合深圳）限公司上海分公司，有上海２０２）００１
摘
要：漳大桥大跨度斜拉桥索塔锚固区采用钢锚梁、牛腿的结构形式，厦钢构造复杂且重要性突出，有必要进行局部分析。
析数据。针对厦漳大桥北汉主桥索塔锚固区的局
收稿日期：０２０ — ８２１— ３２作者简介：健（９１）许１８一，男，徽六安人，程师，安工从事桥梁结构分析与设计工作。
小，选择施工阶段顺桥向索力的不平衡水平力最大的ＧＬ７作为分析对象建立模型，而且该节段Ｍ１在成桥后的索力也较大，因此能够反映钢锚梁的受力性能＿３］。从该桥索塔锚固体系的设计思想及采取的构造措施可以看出，锚梁部分主要承担索力的水钢
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桥梁结构
城市道桥与防洪
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２１年６０２月第６期
凝土收缩工况下，大水平剪力为２．ｋ位于最７４Ｎ，最￣Ｙ中部位置。＇ＯＩ－
１００
９０８０
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荟６０
５０
（ａ锚梁立面）钢
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斜拉桥索梁锚固结构应力分析

Ｐｕｍｐｉｎｒｉｇｅｈｑｆｌｎｇｉｌｎｄｈａｔｗｉｈｔａｓｎｇａｄｄａｎａｅｔｃｎｉｕｅｏｏｎｃｉｅｓｆｔｒｍ
ＨｏＵＺｈａａｏｎ－
Ａｂｔａｔｎｅｒｔｇｗｔｏ３ｉｃｉｅｈｆｐｍｐｎｎｒｉａｅｐａｔｅｏｏｇＸｉａｌａｓｒｃ：ＩｔｇａｉｉＮ．ｎｌｄｓａｔｕｉｇａｄｄａｎｇｒｃｉｆＬｎ — ａｒｉｙ，ａｃｒｉｇｔｎｌｅｈｔｃｎｔｕｔｎｎｈｎｃｗｃｏｄｎｏｉｃｉｄｓａｏｓｒｃｉｎｆｏｓｈｄｌ，ｔｉｐｐｒｉｔｏｕｅｈｌ —ｒｄｒｉａｅｎｏｉａｉｎ，ｔａｓｓｉｎ，ａｄａｐｉａｉｎｏｒｄｎｅａｒｉａｅｍｅｈｄｔｃｅｕｅｈｓａｅｎｒｄｃｓｔｅｍｕｔｇａｅｄａｎｇ，ａｄｃｍｂｎｔｉｏｒｎｍｉｓｏｎｐｌｔｆｇａｉｇｒｌｙｄａｎｇｔｏｓａｃｏｖｒｏｓｓａｅｎｌｎｎｔｅｎｌｅｈｆｃｎｔｕｔｎｐｏｅｓｗｉａｇｍｏｎｆｗａｅｉｌ，ｗｈｃａｏｕｄｎｉｎｆａｃｒｆ — ａｕｔｇｓｉｏｇａｄｓｐｉｃｉｄｓａｔｏｓｒｃｉｒｃｓｔｌｒｅａｕｔｏｔｒｙｅｄｉｅｎｏｈｉｈｈｓｓｍｅｇｉｉｇｓｉｃｎｅｆｕｇｉｏ

大跨预应力混凝土箱梁锚固区局部应力研究

第43卷第6期2009年6月浙　江　大　学　学　报(工学版)Journal of Zhejiang University (Engineering Science )Vol.43No.6J un.2009收稿日期:2008202223.浙江大学学报(工学版)网址:/eng作者简介:陈嘉毅(1981-),男,广东中山人,硕士生,现从事交通工程监督检测工作.E 2mail :chnjy88@通讯联系人:谢旭,男,教授、博导.E 2mail :xiexu @DOI :10.3785/j.issn.10082973X.2009.06.019大跨预应力混凝土箱梁锚固区局部应力研究陈嘉毅1,2,谢　旭1,3,徐爱敏1,4,赵剑发5(1.浙江大学建筑工程学院,浙江杭州310027;2.广东省中山市交通质监站,广东中山528403;3.浙江大学宁波理工学院,浙江宁波315100;4.杭州湾大桥工程指挥部,浙江慈溪315300;5.中铁大桥局有限公司,湖北武汉430050)摘　要:针对杭州湾跨海大桥70m 预应力混凝土箱梁大吨位钢索张拉时的结构安全性,用三维有限元方法建立了考虑锚具、螺旋钢筋以及孔道影响的精细分析计算模型,研究了锚固区混凝土的主应力分布状况以及传递机理,根据实测和理论分析结果对比,验证了理论分析锚固区应力的合理性和精度.研究结果表明,锚杯末端圆环形肋板与锚垫板共同参与预压力的传递,并在锚下形成两个局部承压区和横向崩裂区;最大主拉应力和主压应力均发生在锚垫板下侧局部区域;特殊锚具的锚下局部应力可以根据单锚受力条件进行验算,不需要考虑群锚的共同作用;张拉过程中锚具本身的应力远低于材料的屈服应力;锚垫板下侧的拉裂破坏是可能导致采用特殊锚具的大吨位预应力结构在钢索张拉过程中损伤的主要破损类型.关键词:预应力混凝土箱梁;锚固区;局部承压;崩裂中图分类号:U441.5 文献标识码:A 文章编号:10082973X (2009)0621077206Study of tendon anchorage zones of long 2span post 2tensioned prestressed concrete box girderC H EN Jia 2yi 1,2,XIE Xu 1,3,XU Ai 2min 1,4,ZHAO Jian 2fa 5(1.College of Civil Engineering ,Zhej iang Universit y ,H angz hou 310027,Chi na;2.Zhongshan S tation of T raf f ic Engineering Qualit y S upervision ,Zhongshan 528403,China;3.N ingbo I nstitute of Technolog y ,Zhej iang Universit y ,N ingbo 315100,China;4.H angz hou B ay B ri d ge Project Commanding Department ,Ci x i 315300,China;5.M aj or B ri d geEngineering B ureau Corporation ,W uhan 430050,China )Abstract :Large 2tonnage tendon technology was adopted in a 70m (prest ressed concrete )PC box girder of Hangzhou Bay Bridge.In order to investigate t he safety of t he tendon anchorage zones during t he tensio 2ning stage ,an elaborate 3D finite element model was established considering t he effect s of factors such as special anchorage device ,spiral reinforced bar and duct.The comparison between field measured st rains and t heoretical result s validated ,t he precision of t he finite element analysis.The dist ributions of principle st resses and t he t ransmission mechanism of p rest ressing force were discussed.According to t he finite ele 2ment analysis :(1)t he ring 2rib and t he anchor slab work toget her in t he t ransmission of prestressing force ,and form a local bearing area and transverse breaking 2up area in t he anchorage zone ;(2)bot h t he maximum p rinciple tensile and t he compressive st ress lie in t he underside of t he anchor slab ;(3)t he st resses of special anchorage devices in t he anchorage zones can be reckoned according to a single anchorage device ,regardless of t he effect of combined action of a group of anchorage devices ;(4)t he st resses of anchorage devices are far below t he yield limit of steel in t he tensioning stage ;(5)t he p ull crack on t he underside oft he anchor slab is t he most po ssible damage in t he tendon tensioning process for t he large2tonnage pres2 t ressed st ruct ure using special anchors.K ey w ords:PC box girder;tendon anchorage zones;local bearing st ress;bursting crack 与大坝等大体积混凝土结构不同,预应力混凝土箱梁的截面壁厚相对比较薄,张拉过程中因过大的局部应力容易引起锚下混凝土压溃、崩裂等破损.关于锚固区预应力传递机理和局部应力验算方法,国内外许多学者已经做了大量的试验研究和理论分析,如中国建筑科学研究院结构所和清华大学建工系在1981年联合进行了大吨位预应力锚固区混凝土局部承压问题的研究[1];黄侨等人[2]针对齐嫩公路桥预应力连续薄壁箱梁腹板的锚固区应力问题,从机理分析、规范方法对比、线弹性有限元分析及实验分析等多方面对腹板在大吨位预应力作用时的局压强度和抗裂性进行分析;中铁大桥局对宁波甬江大桥主塔、钱塘江二桥、三门峡黄河公路大桥等大跨度桥梁的锚固区应力状态进行了分析,指出主拉应力过大是导致锚下混凝土开裂的主要原因[3]. Yazdani等人[4]根据试验和理论分析结果研究了纤维混凝土结构的锚固区应力特性,并探讨了锚下应力分布以及螺旋钢筋的约束作用.Oh等人[5]通过试验研究和有限元方法研究了锚垫板下局部应力分布状态以及破坏机理,比较了锚固区截面尺寸、张拉力的影响以及局部加强措施的作用.Ma等人[6]在试验研究以及机理分析的基础上对I字形截面梁锚固区的合理构造措施提出了建议.我国现行桥梁设计规范沿用了建筑结构规范的局部承压计算方法[728],美国AASH TO规范根据压撑2系杆模型模拟锚固区的传力机理,按力的平衡条件确定各部分的受力并对结构的安全性进行验算[9211].但是,上述规范均仅对刚度很大、形状简单的锚垫板给出了相应的结构验算方法,对于形状复杂的特殊锚具不适用.AASH TO规范对特殊锚具要求通过有关试验确认其承载能力和工作性能[12].实际上,大吨位预应力钢束通常采用带喇叭管的特殊锚具,与一般锚具相比,该类型锚具在喇叭管的末端增设了一个圆环形的小肋板,将钢束拉索通过锚垫板和末端逐渐传递到锚下混凝土中,避免了锚垫板下出现集中的局部压应力引起混凝土压溃以及崩裂.本文以杭州湾跨海大桥北航道非通航孔桥中采用的70m预应力混凝土箱梁锚固区为研究对象,用精细的三维有限元计算模型,分析了采用锚具的预应力混凝土箱梁在大吨位钢索张拉过程中锚固区混凝土的应力应变分布特征,并通过实测数据和理论分析结果对比来验证理论计算结果的精确性.1　工程背景杭州湾跨海大桥全长36km,是目前世界上已建桥梁中跨海最长的大桥,占该桥约96%工程量的非通航孔桥上部结构选用预应力混凝土连续箱梁,跨径为70m和50m两种形式,以先简支后连续的方式施工,按预制、运输和吊装的方法架设桥梁上部结构.为简化施工、避免施工缝,70m的梁体采用一次浇筑的施工方法,配置通长预应力束.图1(a)为跨度70m梁的端部预应力钢束锚固位置,其中腹板采用22束、底板采用19束ASTM270级 15124高强度低松弛钢绞线,腹板单束张拉力为4297kN,底板单束张拉力为3711kN.腹板和底板锚具分别选用中国路桥(集团)新津筑路机械厂生产的YEZK215A22、YEZK215A19锚具.图1(b)为锚固位置的锚杯外形,锚杯外侧配置一个螺旋钢筋约束混凝土的横向变形.锚具各尺寸参数取值见表1.腹板上锚具的中轴线到混凝土自由表面的最小边距为35cm,相邻锚具中轴线最小间距为50cm;底板上锚具中轴线到混凝土自由表面的最小边距为30cm,相邻锚具中轴线最小间距为55cm.梁体采用C50级混凝土.表1　图1中锚具各尺寸参数取值Tab.1　Values of dimension parameters of anchoragedevices in Fig.1mm 锚具型号D d E F H R1R2R3B YEZK15A2192901810045280190122160310 YEZK15A2223002011055300210142195320 施工采用初张拉和终张拉二次张拉方法.初张拉的顺序为0→V2→V3→V1→Z2→V4,张拉应力为设计控制应力的1/3,终张拉顺序为V2→Z2→V1→Z1→V3→Z3→V4→Z4.初张拉和终张拉均采用左右腹板对称张拉的方式.锚头编号参见图1(a).现场试验研究以中铁大桥局六公司2005年9月29日开始制作、30日浇注混凝土的70m梁为对象,该梁于同年10月1日、3日分别进行初张拉和终张拉.初张拉时的混凝土强度25M Pa,终张拉时8701浙　江　大　学　学　报(工学版) 第43卷　的混凝土强度为34M Pa,对应的混凝土弹性模量分别为3112GPa和3416GPa.2　有限元计算模型以及计算结果分析虽然在大吨位预应力作用下混凝土局部区域会因应力过大而进入塑性范围,因此采用考虑塑性发展影响的非线性有限元方法计算锚下应力比较合理些,但是从过去大量的研究资料已被证明线性有限元方法能够合理评价锚固区的应力分布状态,美国AASH TO规范也指出用弹性分析方法研究锚固区的应力分布是一种有效的手段,局部的塑性区通过内力重分布得到调整[10].因此在混凝土结构弹塑性有限元计算技术还不是十分成熟的今天,采用线弹性理论对锚下混凝土局部应力进行计算分析,对把握锚固区应力传递规律仍然是一种十分有效的方法.本文应用通用程序ABAQU S v615建立锚下应力分析的有限元计算模型.为了减少计算单元的数目,根据结构对称性取1/2梁体建模,梁的计算长度取纵向10m,以考虑应力沿箱梁纵向的传递过程,梁的远端按固结条件处理.图2为有限元网格划分情况,混凝土和锚垫板采用4节点4面体实体单元C3D4以及8节点6面体实体单元C3D8模拟,锚具喇叭口采用8节点SC8R壳单元模拟,螺旋筋用埋入式2节点T2D3空间杆单元模拟.箱梁、锚具均根据实际几何形状建模.单元数总计为216706,其中混凝土实体单元数为167746,单个YEZK15A222型锚杯的单元数为5688,单个YEZK15A219型锚杯的单元数为4032,单个螺旋筋划分单元数为1260.另外,假定锚杯与混凝土、钢筋与混凝土之间不发生相对滑移和脱离.在应力比较集中的箱梁端部区域采用尺寸相对比较小的单元,可提高计算精度.图2　70m梁计算模型的有限元网格Fig.2　Mesh of70m long girder图3为终张拉完成后箱梁腹板壁厚中心剖面的主应力等高线计算结果,由于腹板4个锚具的锚下混凝土应力分布具有相似的受力特征,这里以最下端的锚具V1为例给出了主拉应力和主压应力等高线分布图.结果显示,锚下的混凝土应力场非常复杂,混凝土拉应力较高的区域分布在两个地方:第一个高主应力区是在梁端部的锚垫板下侧,最大主拉应力值达412M Pa,发生在锚垫板的下侧,在锚垫板与末端肋板之间预应力孔道周围也出现较高水平的拉应力分布,主拉应力为311M Pa,形成横向迸裂拉应力,这一拉应力值在喇叭管区域内分布相对比较均匀;另一个高主拉应力区发生在末端圆环肋板下方,孔道周围的横向迸裂拉应力值约为311M Pa.前者主拉应力是由于锚垫板传递压应力引起,后者则由于圆环肋板传递压应力产生的横向拉应力.根据我国现行规范给出的抗拉强度标准值,C50级混凝土的抗拉强度为2164M Pa,因此,锚下局部区域的混凝土拉应力超过了材料强度,由于分布区域比较小,可以依靠塑性应力重分布、螺旋钢筋以及侧向约束避免混凝土的开裂.9701第5期陈嘉毅,等:大跨预应力混凝土箱梁锚固区局部应力研究图3　腹板锚具V 1的锚下混凝土应力Fig.3　Stress distributions of V1anchorage zone锚固区内混凝土主压应力分布图如图3(b )所示,结果显示,锚垫板下混凝土的压应力分布梯度很大且应力水平高,在锚垫板下侧比较小的范围内混凝土的主压应力超出C50级混凝土的抗压强度标准值3214MPa ,通过材料非线性的力学行为使压应力集中处的混凝土应力转移到应力较小的区域,使预压力趋于平均传递.除上述锚垫板下侧以外,末端的圆环肋板下侧混凝土内也出现了数值相对较高的压应力.图4为底板锚具Z4的锚下主应力分布,主拉应力以及主压应力分布与腹板锚下应力分布十分相似,在锚垫板以及末端肋板下侧出现较大的主拉应力,尤其是在端部锚垫板下面出现较大主拉应力.最大的主拉应力发生在锚垫板四边的中点位置,最大的主压应力发生锚垫板下侧.与腹板锚具V1相比,底板锚具Z4的单束张拉应力比较小,因此相应的最大主拉应力和主压应力水平也稍低一些.另外,从主拉应力分布情况不难看出,在锚垫板四周的混凝土表面出现相对比较大的主拉应力,当表面混凝土没有采取必要的加强措施时,有可能导致表面出现细裂缝.根据迄今有关锚下应力试验研究和理论分析资料,当用简单锚垫板作为锚具时,锚下最大主拉应力一般发生在锚具下侧(013～015)D 位置倍的结构断面长边长度位置.这一结论对采用特殊锚具的结构而言,显然是不一致的.因此,从简单锚具中得到的锚下应力计算方法不能直接适用于特殊锚具的局部应力验算.图4　底板锚具Z 4的锚下应力Fig.4　Stress distributions of Z4anchorage zone为了分析群锚效应,这里进一步以整个腹板的锚下应力分布形状为对象进行分析.图5为腹板中面的主应力分布,剖面A 2A 位置见图1(a ).图5　腹板中剖面的锚下应力分布Fig.5　Sectional distributions of stresses of girder web结果显示,由于V1和V2、V3和V4的间距比较小,锚杯下侧的拉应力和压应力分布较均匀,相对V1和V2、V3和V4而言,V2和V3之间由于间距较大,至锚下一定的深度后应力才趋于均匀,特别是主压应力,V2和V3之间的压应力分布与V1和V2、V3和V4之间明显有一定的差异.但是,锚具间距大小对锚杯深度范围内的应力分布影响不大,而锚下应力水平比较高的区域仅局限于锚垫板下侧非常有限的部位,因此,当锚垫板之间有一定间距分离时,锚下应力的安全验算可以通过单锚分析确定,不801浙　江　大　学　学　报(工学版) 第43卷　需要考虑群锚效应.图6为螺旋筋和锚杯的应力分布图,图6(a )结果显示,两种锚具的螺旋筋最大拉应力分别为4313、3811M Pa ,均远未达到其材料的抗拉屈服强度.根据应力分布规律,考虑靠近锚垫板的钢筋拉应力大于深处位置的拉应力,这一分布规律与迸裂应力大小分布是一致的,表明螺旋筋的作用是起到限制内部混凝土发生侧向变形、防止混凝土的迸裂破坏,因此,螺旋筋宜布置在锚垫板下面,图6螺旋钢筋和锚杯的应力分布Fig.6　Stresses in spiral bars and anchor slabs以起到应有的约束作用.图6(b )为锚杯的Von Mi 2ses 应力分布,结果显示锚垫板的应力梯度比较大,杯口上端位置的应力也相对较大,而远离杯口位置的锚垫板应力水平较低.锚杯的应力分布相对较为均匀,表明通过锚杯表面与混凝土之间的黏结力传递锚下应力是非常有限的.根据锚垫板下侧的纵向压应力以及末端小肋板的纵向压应力计算结果可知,锚垫板传递至混凝土的压力为圆环形小肋板传递压力的419左右,而锚垫板面积为圆环形小肋板面积的410左右,两者比例接近,表明锚具整体近似于刚性,锚垫板和肋板按承压面积比例将锚下应力传递到混凝土梁体.由于通过多个途径传递预应力的轴向力,可以减轻混凝土局部应力偏大的问题,避免锚下混凝土发生压裂或者迸裂破损.3　现场实测验证为了解在锚固压力下箱梁腹板和底板的应力应变状态的真实情况,同时也为了对有限元计算结果进行验证,2005年9月至10月期间对现场施工中的一片70m 梁进行了实测.应变测试采用振弦式应变传感器,在混凝土浇筑前预埋在测点位置,各测点的位置、布置方向如图7所示,19束锚具和22束锚具各选一个作为测试对象.共布置14个应变测试传感器,其中8个埋设于腹板的锚下,编号分别为A V1～A V8;6个埋设于底板的锚下,编号分别为A Z 1～A Z 6,测试锚下纵向和横向的应变.预应力束的张拉是分级、分束实施的,测试在每束张拉结束并经过一定的应力传递时间后进行.图8给出了终张拉结束后的应变实测值与理论值的对比,图中横轴Δε表示应变增量,单位为微应变,纵轴表示对应的传感器编号.其中理论计算值为前文箱梁有限元模型分析的结果,取自与测点位置相同的应变值.对比结果表明实测值与计算值较为吻合,说明此时箱梁锚固区混凝土表现出线弹性的力学特性,计算假定基本符合实际情况.在应力较大位置的实测值比计算值略大,说明混凝土发生了一定程度的塑性变形,并引起应力重分布.4　结　论(1)锚垫板和末端圆环形肋板共同参与预应力的传递,锚下形成两个局部承压区和迸裂区,应力分布与简单锚具的锚下应力有很大区别.本文采用的锚具其小肋板承担的压荷载约为1/6左右.(2)锚垫板下侧出现较大的局部拉应力和压应力,由于分布区域较小,一般通过塑性应力重分布、螺旋筋等侧向约束可以避免出现损伤或者裂纹.(3)锚下最大拉应力和压应力主要由单锚产生,混凝土局部应力可以按单锚来进行验算,不需要考虑群锚效应.(4)锚杯和螺旋筋的应力值比较小,一般不会1801第5期陈嘉毅,等:大跨预应力混凝土箱梁锚固区局部应力研究因锚具破坏而导致锚下应力传递失效的现象.(5)根据线弹性有限元计算得到的锚下应变值与实测值较一致,表明可以应用精细的线弹性有限图8　终张拉结束后实测值与计算值对比Fig.8　Comparison of measured values and theoretical values at the end of tensioning元计算模型分析锚下的混凝土应力分布情况.(6)计算结果显示,锚垫板四周梁表面出现应力水平较高的拉引力,这些应力有可能导致表面出现细裂缝,因此有必要通过合理布置钢筋网片等措施来加强混凝土抗剥落的能力.参考文献(R eferences):[1]清华大学建工系.大吨位预应力锚固区混凝土局部承压问题研究[M]∥中国建筑科学研究院钢筋混凝土结构研究报告选集.北京:中国建筑工业出版社,1981: 2552288.Construction Engineering Department of Tsinghua Uni2 versity.R esearch on local bearing of anchorage zones in large2tonnage prestressed concrete structures[M]∥Insti2 tute of China Academy of Building Research,Research Florilegium of Reinforced Concrete Structures.Beijing: China Architecture&Building Press,1981:2552288. [2]黄侨,王宗林.齐嫩公路桥大吨位预应力锚下局部承压问题的理论分析及试验研究[J].中国公路学报,1996, 96(2):52261.HUAN G Qiao,WAN G Z ong2lin.Theoretical and test research on anchor strength under large prestressing an2 chorage of Qi2Nen highway bridge[J].China Journal ofHighw ay and T ransport,1996,96(2):52261.[3]周孟波,文武松,雷昌龙.大吨位锚固区混凝土抗裂性及承压能力研究[J].桥梁建设,1999(4):13217.ZHOU Meng2bo,WEN Wu2song,L EI Chang2long.Study of cracking resistance and bearing capacity of con2 crete at heavy tonnage anchorage zone[J].B ridge Con2 struction,1999(4):13217.(下转第1176页)4　结　论本文给出了旋转功能梯度压电空心圆柱的解析解,令材料的非均匀参数α=0时,该解即退化成为旋转均匀压电空心圆柱的解析解.特别指出,文中解决的是材料常数沿径向以幂函数形式变化的问题,由于任意连续函数在闭区间内都可以用多项式函数逼近,材料常数沿径向以任意函数形式变化的问题可以由该文的结果导出,这也是该文的意义之一.数值结果表明,旋转功能梯度压电空心圆柱内的弹性场和电场的分布对材料非均匀参数、空心圆柱的内外径比率以及外加电场都是敏感的,因此可以通过设计合适的功能梯度形式、选择合适的内外径比率以及施加合适的外加电势来改善旋转压电空心圆柱的力学性能,以期满足旋转构件的实际需求.参考文献(R eferences ):[1]HOR GAN C O ,CHAN A M.The pressured hollowcylinder or disk problem for f unctionally graded isotrop 2ic linearly elastic materials [J ].Journal of E lasticity ,1999,55(1):43259.[2]EL 2NA GGAR A M ,ABD 2ALL A A M ,FA HM Y M A ,et al.Thermal stresses in a rotating non 2homogeneous orthotropic hollow cylinder [J ].H eat Mass T ransfer ,2002,39(1):41246.[3]ZEN K OUR A M.E lastic deformation of the rotating func 2tionally graded annular disk with rigid casing [J ].Jou rnal o f M ateri als S cience ,2007,42(23):971729724.[4]KORD KH EIL I H S A ,NA GHDABADI R.Ther 2moelastic analysis of a f unctionally graded rotating disk [J ].Composite Structures ,2007,79(4):5082516.[5]G AL IC D ,HORG AN C O.The stress response of radiallypolarized rotating piezoelectric cylinders [J ].ASME Jou rnal o f Applied M ech anics ,2003,70(3):4262435.[6]HOU P F ,WAN G H M ,DIN G H J.Analytical solu 2tion for the axisymmetric plane strain electroelastic dynamics of a special non 2homogeneous piezoelectric hol 2low cylinder [J ].I nternational Journal of E ngineering Science ,2003,41(16):184921868.[7]SARMA K V.Torsional wave motion of a finite inho 2mogeneous piezoelectric cylindrical shell [J ].I nterna 2tional Journal of E ngineering Science ,1980,18(3):4492454.[8]陈江瑛,丁皓江,侯鹏飞.磁电弹性旋转圆环(圆盘)的三维分析[J ].浙江大学学报:工学版,2003,37(4):4402444.CH EN Jiang 2ying ,DIN G Hao 2jiang ,HOU Peng 2fei.Three 2dimensionalanalysisofmagnetoelectroelasticrotation annular plate[J ].Journal of Zhejiang U niversi 2ty :E ngineering Science ,2003,37(4):4402444.(上接第1082页)[4]Y AZ DANI N ,SPAIN HOUR L.Application of fiber rein 2forced concrete in the end zones of precast prestressed bridge girders [R ].T allahassee :Florida A &M University ∃Florida State University ,C ollege of Engineering ,Depart 2ment of Civil &Environmental Engineering ,2002.[5]O H B H ,L IM D H ,PAR K S S.Stress distribution andcracking behavior at anchorage zones in prestressed con 2crete members [J ].ACI Structural Journal ,1997,94(5):5492557.[6]MA Z ,SAL EH M A ,TADROS M K.Optimized post 2tensioning anchorage in prestressed concrete I 2beams [J ].PCI Journal ,1999,44(2):56269.[7]中华人民共和国交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(J T G D6222004)[S].北京:人民交通出版社,2004.[8]中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范(G B5001022002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.[9]美国公路桥梁设计规范[S].辛济平,万国朝,张文,等译.北京:人民交通出版社,1998.[10]ROB ER TS 2WOLL MANN R ,BREEN C L.Designand test specification for local tendon anchorage zones [J ].ACI Structural Journal ,2000,97(6):8672875.[11]文武松,周履.单束中心直锚的后张拉锚固区域[J ].国外桥梁,1998,98(3):35244.WEN Wu 2song ,ZHOU lv.Study of the single central vertical post 2tensioning anchourage zones [J ].Foreign B ridges ,1998,98(3):35244.[12]AASH TO ,AASH TO L RFD bridge design specifica 2tions (SI Units ,Third Edition )[S ].Washington ,DC :American Association of State Highway and Transpor 2tation Officials ,2004.。

大跨度斜拉桥的索梁锚固区非线性受力分析

出，利用ＡＳＳ限元程序建立包含钢箱梁节段的索梁锚固区实体模型，ＮＹ有同时考虑材料非线性和接触非线性，实现该局部的空间受力分析。明确索梁锚固区传力途径和可靠性，为设计提供理论依据。
关键词：索梁锚固区，有限元，材料非线性，接触非线性，数值模拟中图分类号：４８２Ｕ４．７文献标识码：Ａ
大跨度斜拉桥的索梁锚固区非线性受力分析
郑建中
《安徽省交通投资集团有限责任公司，安徽合肥２０８）３０８
摘
要：以安徽省徐明高速公路五河定淮大桥主桥为研究背景，针对大跨度斜拉桥索梁锚固区受力集中、构造复杂、非线性行为突
，
．
收稿日期：０２ｏ－２２１．３２作者简介：郑建中（９４，，级工程师１６一）男高
，
￣ｅｌｕｇａｅｓｃｏｅｏｍａｉｎｏｉｇｔａｔｑａｅｉｂｓｃｌｙｓｍｍｅｒ，ａｄｔｅｄｆｒｔｎｏｄｌｄｔｏｌｔｒｌｓｄｓａｅｒｔｅｉｍａｓｂｒｄｅｔｎｄｆｒｔｗｎｅｒｕｋａｉａｙｉｏｏｈｓｌｔｃｎｅｏｍａｉｍｉｄｅａｅａｉｅｌｈｒｂｇｉｈｏｆｎｗａａＫｅｒｓｅｓｃｌａ，ｓｂｒｄ，ｄｎｍｃｒｓｏｓ，ｄｆｒａｉｎｐｏｅｔｓａｉｔｙｗｏｄ：ｓｉｍｉｏｄｕｇａｅｙａｉｅｐｎｅｅｏｍｔｒｐｒｙｔｂｌｙｏｉ

斜拉桥墩塔梁固结区局部受力分析

中图分类号：４．文献标识码：文章编号：６１— １７２１）６—０９０Ｕ４３３Ａ１７７４（０１０６７— ６
ＲｅｅｒｈｏＬｏｃｌＢｅｖｏｆＰｉｒＴｏｒＧｉｄｅｘｄＲｅｉｎｓａｃｎａｈａｉｒｏｅ－ｗｅ－ｒｒＦｉｅｇｏｏｂｌ－ａｅｉｅｆＣａｅＳｔｙｄＢｒｄｇ
ｆｉｌｎｎｌｓｆｉｊｎｒｇｕｎｈｕａｅｃｒｉｕ．Ｔｅｓｅｓｐｒｒｎｅｉｅｐｅ— ｗｒｇｄｒｉｔｅｍｅｔａｉｏｎｉｇＢｉｅｉＱａｚｏｒａｒｄｏｔｈｔｓｅｆｍａｃｔｉｒｏｅ・ｉｅｎｅｅａｙｓＪａｄｎｅｒｏｎｈｔｒ
ｆｉｌｍｅｔｉｔｅｅｎｎｅ
斜拉桥主要是由受拉的斜拉索最常用且墩
最有效的方法有足尺模型试验、弹试验以及有限光
塔、主梁等组成… 。根据塔梁之间的结合方式，斜拉桥结构体系又可分为漂浮体系、支承体系、塔梁固
ＰＥＮＧｉｈｎＧｕ．ａ
（ｏｌｇｆｉｉＥｇｅｒｇＦｚｏｎｖｒｉ，ｕｈｕ３００，ｈｎ）Ｃｌｅｏｖｌｎｉｅｉ，ｕｈｕＵｉｓｙＦｚｏ５１８ＣｉａｅＣｎｎｅｔ
ＡｂｔａｔＷｉｈｈｒｃｅｉｔｃｆｔｅｓｒｃｕｅｏａｌ— ｔｙｄｂｉｇｓｒｃ：ｔｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｈｔｕｔｒｆｃｂｅｓａｅｒｅ，ｔｅｒｓａｃｆｌｃｌｓｒｓｅａｉｒｓｈｄｈｅｅｒｈｏｏａｔｓｂｈｖｏｓｉｅｎｃｓａｙｗｉｈｅｅｒｈｏｌｂｌｎｌｓｓｉａｒｅｕ．Ｔｅｌｃｌｒｇｏｎｌｄｓｓｍｅｃｉｃｌｐｓｔｎ，ｓｍｅｅｅｓｒｈｌｔｅｒｓａｃｆｏａａｙｉｓｃｒｉｄｏｔｈｏａｅｉｎｉｃｕｅｏｒｔａｏｉｏｓｏｅｇａｉｉｓｒｓｏｃｎｒｔｎｒｇｏｓａｄｓｍｅｐｒｓｗｉｏｌａｅｅａｉｒＩｈｓｐｐｒｔｅｐｏｏｌｓｉｘｅｉｎｎｔｅｓｃｎｅｔａｉｅｉｎｎｏａｔｏｔｃｍｐｉｔｄｂｈｖｏ．ｎｔｉａｅ，ｈｈｔｅａｔｅｐｒｍｅｔａｄｈｃｃ

斜拉桥索塔锚固区局部应力分析

斜拉桥索塔锚固区局部应力分析斜拉桥索塔锚固区局部应力分析引言：斜拉桥作为一种重要的桥梁形式，具有结构简洁、视觉效果好、跨度大等优点，因此在现代桥梁工程中得到了广泛应用。

而索塔是斜拉桥中的重要组成部分，起着承受桥面荷载，确保桥梁稳定性的关键作用。

索塔的锚固区是承受巨大张拉力的重要区域，其局部应力分析对保证斜拉桥的安全运行至关重要。

一、斜拉桥索塔锚固区的结构组成索塔锚固区是斜拉桥设计中的关键部分，其结构组成主要包括索带、端头锚固装置以及混凝土构件。

索带是负责承受桥梁荷载的关键部分，一般由高强度结构钢材料制成，具有很高的抗拉强度。

端头锚固装置用于固定索带，将其连接到混凝土构件上。

混凝土构件通常包括锚块和均应力区域，用来分散索带锚固带来的应力，并使其逐渐转移到桥墩上。

二、索塔锚固区的应力分析方法1.受力分析在斜拉桥的运行过程中，索带受到桥面荷载的作用，产生拉力，该拉力由锚固装置传递到混凝土构件上。

根据拉力大小及斜拉桥的设计要求，可以通过受力分析确定索带的优化直径和数量。

2.材料选用索带的材料选用要具有高强度、良好的延展性和抗腐蚀性。

一般采用的材料为高强度不锈钢或碳纤维复合材料，以满足斜拉桥的持久性能和抗风荷载。

3.锚固方式索带的锚固方式对于斜拉桥的安全运行至关重要。

常见的锚固方式有预应力锚固、短应力锚固和力学锚固等。

根据具体的工程要求和索带的特点选择合适的锚固方式，确保其在锚固区的受力平衡。

4.应力分析索塔锚固区的应力分析是保证斜拉桥安全运行的重要环节。

通过有限元分析方法，可以对索塔锚固区的力学性能进行模拟，评估其承载能力、变形特性和疲劳性能。

此外，还可以采用相关的试验室实验对索塔锚固区进行检测，以验证有限元模拟的准确性。

三、局部应力分析的影响因素1.荷载大小斜拉桥运行过程中，桥面荷载是主要的外部荷载来源。

荷载大小会对索带的拉力以及锚固装置的受力情况产生直接影响。

2.锚固装置的强度锚固装置的强度直接关系到索塔锚固区的稳定性和安全性。

混凝土斜拉桥索塔锚固区应力分析

混凝土斜拉桥索塔锚固区应力分析摘要：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，索塔锚固区受力十分复杂。

针对索塔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。

以一座双塔混凝土斜拉桥为例，运用有限元方法对索塔锚固区进行了空间应力分析，总结了锚固区的受力特点。

Abstract: Pre-stressed concrete beams and pylons are usually adapted in concrete cable-stayed bridges. Under cable force and pre-stress, the mechanics of the anchorage is extremely complicated. Theoretical study on the mechanics of the anchorage is very important for the optimization of the structure design and arrangement of pre-stressed tendonsin the anchorage zone. The spatial stress of the anchorage is calculated by finite element method. The mechanical behaviors of the anchorage is calculated by finite element method. The mechanical behaviors of the anchorage are summarized and the research results can be a reference for similar bridge.Key words: anchorage zone; pre-stressed concrete; local stress analysis; local stress analysis; finiteelement method引言斜拉桥是由塔、梁和索3种基本构件组成的桥梁结构体系［1］。

斜拉桥索梁锚固区受力有限元分析及其优化设计

给钢箱主梁ｕ。由于锚箱式索梁锚固结构传力途
径明确、索力传递流畅而广泛应用于大跨度钢箱
梁斜拉桥的建造。国内已建成的南京长江二桥、
某公路大桥主桥为双塔双索面单侧混合梁斜
南京长江三桥、安庆长江大桥均采用锚箱式索梁
ｒ应力集中。
关键词斜拉桥
索梁锚固区
有限元分析
优化设计
斜索在钢箱主梁上的锚固区是斜拉桥结构中
一
递给腹板，通过腹板传递给部分桥面，应用这种锚
固结构的桥梁越来越多。
１工程概况
个极其重要的部位之一，巨大的索力由它传递
锚固区主要由承压板、加劲板以及锚垫板组成。
构复杂，对该传力结构进行静载强度的研究是十
分必要的。本文依托工程实例，采用有限元分析
法对锚固区进行应力的计算，研究了锚箱式锚固结构，这种锚固结构是在腹板外侧焊接柱式钢锚
锚固结构。由于斜拉桥索梁锚固区受力集中、结
拉桥，桥跨布置为７Ｏｍ＋７５ｍ＋８４ｍ十８１８ｍ＋２３３．５ｍ＋１２４．５ｍ，主跨跨径为８１８ｍ，斜拉索为扇形空间双面所，密索体系，锚固箱结构见图１。
ａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｔｙｐｅｂｒｉｄｇｅｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ — ｔｉｃｓｏｆｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｏｘ — ｇｉｄｅｒｂｒｉｄｇｅｗｉｔｈｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｓｔｅｅｌｗｅｂｓ．Ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｍｏ

大倾角组合梁斜拉桥索梁锚固区受力性能分析

研究探讨 Research311大倾角组合梁斜拉桥索梁锚固区受力性能分析刘聪伟（上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司，上海 200437)中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号1007-6344（2020）02-0001-01摘要：近年来随着我国科技的发展，斜拉桥已经成为一种常见的桥梁结构形式[1]。

由于索梁锚固区结构和受力的复杂性，使得索梁锚固区的合理优化设计一直都是斜拉桥设计中的重点内容。

本文以某跨海斜拉桥为工程背景，利用Midas Fea 有限元软件建立斜拉桥索梁锚固区实体模型，研究大倾角组合梁斜拉桥索梁锚固区的受力性能和优化分析。

结果表明：大倾角斜拉桥钢锚箱受力时在主梁与腹板接触处应力较大，特别是传力板端部应力大；调整钢板厚度、调整拉索倾角或加端部钢板的方法可以有效降低锚固区应力水平，满足结构安全。

关键词：斜拉桥；索梁锚固区；有限元0 引言斜拉桥是一种组合体系梁桥，由主梁、桥塔和斜拉索组成。

依据主梁材料的不同又可以分为混凝土斜拉桥、钢-混组合梁斜拉桥、钢斜拉桥和混合式斜拉桥等[2]。

斜拉索的索力可分解成一个水平分力和一个垂直分力，水平分力通过索梁锚固结构传递给箱梁腹板和横梁最后扩散到主梁全截面，垂直分力平衡上部结构产生的重力及车辆等荷载作用[3]-[4]。

斜拉桥之所以有很大的跨越能力，是因为斜拉桥的拉索相当于给斜拉桥的主梁增设了很多的弹性支撑，这样可以减少主梁弯矩、降低截面尺寸，从而达到跨越能力的提升。

与悬索桥相比较，斜拉桥无需锚碇装置，抗风性能好，通过调整索力来控制主梁内力，使主梁的受力更加合理，悬臂施工的方法施工方便，因此斜拉桥得到众多桥梁设计师的青睐。

近代斜拉桥横截面宽度和跨度都比较大，主梁的截面形式也是多种多样，因此斜拉桥的整体和局部受力都比价复杂，而一些桥梁事故更是表明，只注重桥梁的整体计算安全而忽略了局部结构的安全性是不可靠的，需要得到改进。

因此在进行桥梁结构的整体分析之后，还需要对斜拉桥局部受力较大，受力比较复杂的区域进行局部分析，这样做可以使我们明确局部区域的详细受力情况，同时还可以根据受力情况优化设计，确保结构安全。

斜拉桥钢塔柱外置式钢锚箱局部应力分析

所示。
从桥梁美学的角度出发，本桥主梁采用２．５ｍ高的全封闭钢箱梁形式；桥塔采用钢箱型弧形结构形式，决定了该桥桥塔须采用钢箱型结构，弧形钢塔结构与
２４对斜拉索形成空间索型布置，结构错落有致，富有
斜拉桥钢塔柱外置式钢锚箱局部应力分析：高碧波
９７
文章编号：１６７２— ７４７９（２０１４）０１ — ００９７— ０４
斜拉桥钢塔柱外置式钢锚箱局部应力分析
高碧波
（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津３００１４２）
韵律感。
［２］西南交通大学．灌河特大桥吊杆抗风性能风洞模型试验研究报告
［Ｒ］．成都：西南交通大学，２０１３
［６］刘桂红，刘承虞．南京大胜关长江大桥２ｘ８４ｍ连续钢桁梁设计
［Ｊ］．铁道勘察，２００７（增刊）［７］刘桂红，易伦雄．采用正交异性钢桥面板的铁路钢桁梁设计［Ｊ］．桥梁建设，２００７（增刊２）［８］刘桂红，易伦雄．采用正交异性钢桥面板的铁路钢桁梁设计［Ｊ］．桥梁建设，２００７（增刊２）武汉天兴州公铁两用长江大桥主桥钢梁设计［Ｊ］．桥梁建［９］徐伟．
文献标识码：Ａ中图分类号：ｕ４４８．２７；ｕ４４１．５
以某开发区斜拉桥为例，采用大型有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ，建立空间板壳单元模型，对其异型索塔锚固区进行有限元静力分析，解决常规设计中难以

新型铁路钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构传力机理及应力分析

新型铁路钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构传力机理及应力分析蒲黔辉;么超逸;施洲;刘振标【期刊名称】《中国铁道科学》【年(卷),期】2015(036)005【摘要】针对大跨度铁路斜拉桥活载重、索梁锚固区应力幅度变化较大等特点,宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥采用了全新设计的双挑式索梁钢锚箱.作为双挑式索梁钢锚箱的主要受力构件,支承板和承压板分别通过其双侧焊缝与主梁边腹板和风嘴板焊接在一起,形成由主梁风嘴板与边腹板共同承受并传递索力的新型索梁锚固结构.采用仿真分析与模型试验相结合的方法,进行该新型索梁锚固结构传力机理及应力分布的研究.结果表明:采用新型索梁锚固结构后,通过支承板与主梁边腹板和风嘴板间的连接焊缝,以受剪的形式将大约94％的斜拉索索力传递给钢箱主梁;虽然新型索梁锚固结构的各关键受力构件均存在一定程度的应力集中,但与传统的钢锚箱相比,可有效解决偏心弯矩引起支承板焊缝顶端应力集中严重的问题.【总页数】7页(P12-18)【作者】蒲黔辉;么超逸;施洲;刘振标【作者单位】西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U441.4【相关文献】1.铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区局部应力分析 [J], 毛晓东2.大跨度铁路钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构疲劳性能试验研究 [J], 么超逸;蒲黔辉;施洲;刘振标3.大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固区传力机理 [J], 陈开利;郑纲4.钢箱梁斜拉桥耳板式索梁锚固结构应力分布 [J], 朱劲松;叶俊能5.大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构的发展与应用 [J], 熊刚;丁雪松;谢斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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度桥梁应运而生，而应用颇多的斜拉桥将越来越
工况下的应力状况，并得出一些结论。
２工程概况
公安长江大桥主桥采用（９８＋１８２＋５１８＋１８２＋９８）ｍ
受到重视。其中索塔锚固区所能承受的索力大小将直接影响斜拉桥的跨径，随着索力的越来越大，索塔混凝土锚固区内往往布置非常复杂的预应力钢筋来抵抗巨大的斜拉索水平分力。索塔锚固区
ｏ．０４
Ｓｙｚ０－３６一ｏ．０４
一ｏ．４６
Ｓｘｚ０．６３ — ０．０２
Ｏ＿３８
— ０．４２０．００
一Ｏ．１８
６
３４
７
０．０６
．２．７４．２．８２
．５．７５
索塔锚固区局部受力十分复杂，本文借助公安长江大桥索塔锚固区这一应力复杂区域来进行精确的
！Ｓ驰
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Ｓ：１
．
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抛
Ｉ — 曼］１ｌ：－～一、ｆ｛羹一 … 曼ｌ
ＤＤＥＳＩＧＮ２０１３（１）
大跨度钢桁梁斜拉桥索塔锚固区局部应力分析
周继
严定国
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Hale Waihona Puke 管方向逐渐衰减。
斜拉索锚下区域及预应力粗钢筋锚固点均为应力集中区域，可依据相关规范局部承压强度要求增加螺旋加强钢筋进行改善。
本次局部应力分析中，由于节点数量庞大，数据处理工作非常繁重，而且桥塔竖向应力对结构设计不起控制作用，因此可以采取控制截面中有代表性的特征点来对锚固区进行空间应力分析，结果
图８索塔锚固区特征点示意图
表１各工况下各特征点正应力、剪应力值
工况一：成桥运营最大索力
特征点
Ｓｘ１２
５
工况二：成桥运营最大索力＋寒潮降温
Ｓｘｚ０．６６０．０１
Ｏ．２１
Ｓｚ — ６．８１ — ７．６９
７对索，全桥１３６根斜拉索。斜拉索采用Ｏ７ｍｍ
钢丝索，外包双层ＰＥ护套，两层ＰＥ护套间设
离层，１３＂＝１６７０ＭＰａ，分１９９７、２８３７、３１３（１）７、
主塔采用Ｈ形桥塔，钢筋混凝土结构，塔高
— ２－３２
０．０００．Ｏ０
Ｏ．Ｏ０
Ｏ．０１
— ０．０１０．３５
ｏ．０４
０．２４
０．０１０．０１
０．０１
０．０４
０．Ｏ０ — ０．０３
— ０．０１
向
亦具有代表性。本次分析中索塔锚固区的特征点
１－８节点分布如图８所示。
应力值如表１、表２所示，其中ｘ代表顺桥向，Ｙ代表竖向，ｚ代表横桥向。
经计算分析，四种工况下各特征点正应力及剪
垣、 — ｌＪ勘测与设计
大跨度钢桁梁斜拉桥索塔锚固区局部应力分析
周继严定国
４３００６３）（ｑｂ铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁处武汉
【摘
要】介绍了大跨度钢桁梁斜拉桥索塔锚固区在成桥运营阶段的传力途径及力学特征，针对应力特
别复杂的混凝土锚固区，文章使用大型空间有限元计算分析软件ＡＮＳＹＳ对其进行有限元分析，结论对优
２．６７
Ｓｘｙ — ０．０７０．Ｏ１
Ｏ．Ｏｌ
Ｓｙｚ０－２４。０．０３
一０．４１
Ｓｘ。０－３８０．０２
一ｏ．３４
Ｓｚ．６．２８．７．２８
— ３．８３
Ｓｘｙ．０．０７０．０３
在斜拉索拉力、塔内井字形预应力等的共同作用下，
双塔钢桁斜拉桥桥型，为公铁两用，全长１０７８ｍ。主梁为钢桁架结构，主桁中心距１４．０ｍ，桁高１３．０ｍ。主塔为钢筋混凝土结构，塔顶高程为＋２０４．００ｍ，塔底高程为＋２１．５０ｍ，斜拉索为空间双索面，其立面上每塔两侧共有１７对索，全桥共有１３６根斜拉索（图１）。
化锚固区局部构造以及预应力布置起到良好的作用。
【关键词】大跨度
索塔锚固区
ＡＮＳＹＳ空间有限元
有限元分析，真实反映成桥运营阶段锚固区在不同
● —１上． — ｊｌＪ
ｌ刖舌随着日益增长的交通量，一些跨江跨海的大跨
髑
图１全桥布置示意图
斜拉索采用双索面扇形布置，立面上每塔两侧
３４９、＠７３６７＠７五种规格。锚具为冷铸锚。主塔、塔座混凝土采用Ｃ５０。斜拉索锚固区内采用０３２预
应力粗钢筋且按井字形布置。