钢锚梁式钢-混组合索塔锚固体系设计与分析
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苗 通 ，孙 蕊 鑫
（ １ ． 广州地铁设计研究院有 限公 司 ， 广州 ５ １ ０ ０ １ ０ ； ２ ． 西安 中交土木科技有 限公 司， 西安 ７ １ ０ ０ ７ ５ ） 摘要 ： 某斜 拉桥主桥 是一 座跨 径布置为（ １ ３ ０ ｍ＋ ３ ０ ０ ｍ＋１ ３ ０ ｍ） 的双塔双 索面预应 力混凝 土梁斜 拉桥 ， 索塔采 用
小 。然 而非 刚性 连接 导 致 钢锚 梁 在 换 索 过 程 中出
现 较大 滑 移 ， 甚 至 出现脱 离混凝 土 牛腿 的现象 。
１ 钢锚梁式 索塔锚 固体 系的应用 与改进
１ ９ ８ ６年 建 成 的 加 拿 大 安 娜 西 斯 桥 （ Ａ ｎ ｎ ａ ｃ ｉ ｓ
因此 ， 非刚 性 连 接 的锚 固结 构 换 索 时 要 特 别 注 意
作者 简介 ： 苗通 （ １ ９ ８ ６一 ） ， 男， 陕西宝鸡人 ， 从 事桥 梁与地铁结构设计工作 。Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ： ３ ４ ４ ５ ７ １ ７ ６ ４ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ．
・
１１ ・
限位挡 块 的传 递 最 终 由混 凝 土 塔 壁 承 担 。非 刚性
连 接允 许 钢 锚 梁 两 端 发 生 微 小 的 自 由滑 动 和 转 动， 温度 及 混 凝 土 收 缩 徐 变 对 锚 固 区 段 的影 响很
构 造形 式 的设 计 和精 细 化 分析 是 斜 拉 桥研 究 的重 点¨ 之一 。国 内外 斜 拉 桥 索 塔锚 固形 式 主 要 有 混 凝土锚 块 加环 向预应 力 、 钢锚箱 、 钢锚 梁 等 。
洞 削落 等 影 响 ， 受 力 状 态 十分 复 杂 。拉 索 锚 固 区
牛腿 组 合索塔 锚 固结 构 分 为 非 刚性 连 接 和 刚性 连
接 两种 型式 。非 刚性 连 接 的钢 锚 梁 支 承 在 牛腿 顶
面 的橡 胶支 座 上 ， 两侧拉索水平 分力平衡部分 由
钢锚 梁 承担 ， 不 平 衡 部 分 则 经 牛 腿 或 顺 桥 向两 端
２ ０ １ ５年第 ２期
广 东 公 路 交 通 Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ Ｄ ｏ ｎ ｇ Ｇ ｏ ｎ ｇ Ｌ ｕ Ｊ ｉ ａ ｏ Ｔ ｏ ｎ ｇ
总第 １ ３ ７期
文 章编 号 ： １ ６ ７ １— ７ ６ １ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２— ０ ０ １ １— ０ ４
钢 锚 梁 式 钢 一 混 组 合 索 塔 锚 固 体 系设 计 与 分 析
上， 与 前述 两种锚 固 构相 比 ， 钢 锚 梁 需 要 占用 塔
同承 担不 平 衡 水 平 分 力 。然 而 ， 刚 性 后 的钢 锚 梁
不 能 自由滑 动 和 转 动 ， 桥 塔 较 非 刚 性 连 接 时 承 担
柱 内一 定 的 空 间 ， 因此 一 般 要 求 塔 柱 截 面 尺 寸 不
非 换索 侧 索 力 的 调 整 ， 以保 证 换 索 过 程 中钢 锚 梁 的平衡 。 刚性连 接钢 锚梁 的两 端 与桥 塔 牛 腿 问采 用 焊 钉 刚接 ， 从 而保证 了换 索 过程 中 ， 钢 锚 梁 与 桥 塔 共
Ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ） 首次使 用 了混凝 土 牛腿 一钢锚 梁 式组 合 索 塔锚 固结 构 ， 这 种 结 构 是 将 钢 锚 梁 支 撑 在 空 心 塔 柱横 壁 内侧 设 置 的混 凝 土 牛 腿 上 ， 斜 拉 索 穿 过 预 埋在 塔壁 内的索导 管 锚 固在 钢 锚 梁 两 端 的锚 块
中 图分 类 号 ：Ｕ ４ ４ １ ． ５ 文献 标 识 码 ： Ｂ
０ 引 言
斜拉 桥 拉索锚 固区是 将 一 个 拉 索 的局 部 集 中 力 安全 、 均匀 地传 到塔 柱 的重要 受 力 构 件 ， 由于 局 部 拉力作 用 、 预 应 力 钢 束 或 剪 力 钉 的锚 固 以 及 孔
倒 Ｙ型 ， 斜拉索在桥塔端采用新型空间索面钢锚梁式钢 一 混组合索塔锚 固体 系进 行锚 固。该型锚 固体系将锚箱
焊在钢锚梁两侧 ， 同时采用 钢牛腿替 换传 统的混凝土牛腿结构 ， 提 高了施工 速度 ， 改善 了结构受 力。介绍 了该 种 锚 固体系 的特点 ， 并采 用有 限元 方法对改型索塔锚固体系 的受 力情况进 行了分析 ， 可 为该类 型索塔锚 固体 系设 计提供参考 。 关键词 ：斜拉桥 ；钢 一混组合结构 ；索塔锚 固体 系；钢锚梁 ；有限元法
固结 构应 用 早 期 ， 常见 形 式 为 钢锚 梁 和 混 凝 土 牛
由于 塔壁 内侧 混 凝 土 牛腿 的存 在 ， 导 致 了塔 柱 爬 模 施 工 困难 ， 安装 工艺复杂 ， 施工 进度慢 ， 混 凝 土 区域 传力 途径 紊乱 ， 再 加 上 混凝 土抗 拉 强 度 较 小 ， 在拉 索竖 向分 力作 用 下混 凝 土 牛 腿根 部极 易 出现 裂缝 ， 传统 钢 锚 梁 式 索 塔 锚 固体 系 不 适 用 于 空 间
宜太小 。
了更 大 的索 力水 平 力 ， 温 度 与混 凝 土 收 缩 、 徐 变 对
桥塔 内力影 响 也会 增 大 ， 严 重 时会 引 起 塔 壁 开 裂 。
１ ９ ９ １年 ， 钢 锚 梁 式 索 塔 锚 固体 系 在 我 国上 海 南 浦 大桥上 首 次应 用 。钢 锚梁 式 钢 混 组 合 索塔 锚
索面 斜拉 桥 。
腿 的组合体系。钢锚梁 一 混凝 土牛腿组合索塔锚 固体 系 中 ， 钢 锚 梁 作 为独 立 、 稳 定 的构 件 ， 支 承 在
箱 型 塔柱 内壁 的混 凝 土 牛腿 上 。根 据 钢 锚 梁 与 混 凝 土 牛腿 之 间 连 接 方 式 的不 同 ， 钢锚 梁 一混 凝 土
（ １ ． 广州地铁设计研究院有 限公 司 ， 广州 ５ １ ０ ０ １ ０ ； ２ ． 西安 中交土木科技有 限公 司， 西安 ７ １ ０ ０ ７ ５ ） 摘要 ： 某斜 拉桥主桥 是一 座跨 径布置为（ １ ３ ０ ｍ＋ ３ ０ ０ ｍ＋１ ３ ０ ｍ） 的双塔双 索面预应 力混凝 土梁斜 拉桥 ， 索塔采 用
小 。然 而非 刚性 连接 导 致 钢锚 梁 在 换 索 过 程 中出
现 较大 滑 移 ， 甚 至 出现脱 离混凝 土 牛腿 的现象 。
１ 钢锚梁式 索塔锚 固体 系的应用 与改进
１ ９ ８ ６年 建 成 的 加 拿 大 安 娜 西 斯 桥 （ Ａ ｎ ｎ ａ ｃ ｉ ｓ
因此 ， 非刚 性 连 接 的锚 固结 构 换 索 时 要 特 别 注 意
作者 简介 ： 苗通 （ １ ９ ８ ６一 ） ， 男， 陕西宝鸡人 ， 从 事桥 梁与地铁结构设计工作 。Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ： ３ ４ ４ ５ ７ １ ７ ６ ４ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ．
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限位挡 块 的传 递 最 终 由混 凝 土 塔 壁 承 担 。非 刚性
连 接允 许 钢 锚 梁 两 端 发 生 微 小 的 自 由滑 动 和 转 动， 温度 及 混 凝 土 收 缩 徐 变 对 锚 固 区 段 的影 响很
构 造形 式 的设 计 和精 细 化 分析 是 斜 拉 桥研 究 的重 点¨ 之一 。国 内外 斜 拉 桥 索 塔锚 固形 式 主 要 有 混 凝土锚 块 加环 向预应 力 、 钢锚箱 、 钢锚 梁 等 。
洞 削落 等 影 响 ， 受 力 状 态 十分 复 杂 。拉 索 锚 固 区
牛腿 组 合索塔 锚 固结 构 分 为 非 刚性 连 接 和 刚性 连
接 两种 型式 。非 刚性 连 接 的钢 锚 梁 支 承 在 牛腿 顶
面 的橡 胶支 座 上 ， 两侧拉索水平 分力平衡部分 由
钢锚 梁 承担 ， 不 平 衡 部 分 则 经 牛 腿 或 顺 桥 向两 端
２ ０ １ ５年第 ２期
广 东 公 路 交 通 Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ Ｄ ｏ ｎ ｇ Ｇ ｏ ｎ ｇ Ｌ ｕ Ｊ ｉ ａ ｏ Ｔ ｏ ｎ ｇ
总第 １ ３ ７期
文 章编 号 ： １ ６ ７ １— ７ ６ １ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２— ０ ０ １ １— ０ ４
钢 锚 梁 式 钢 一 混 组 合 索 塔 锚 固 体 系设 计 与 分 析
上， 与 前述 两种锚 固 构相 比 ， 钢 锚 梁 需 要 占用 塔
同承 担不 平 衡 水 平 分 力 。然 而 ， 刚 性 后 的钢 锚 梁
不 能 自由滑 动 和 转 动 ， 桥 塔 较 非 刚 性 连 接 时 承 担
柱 内一 定 的 空 间 ， 因此 一 般 要 求 塔 柱 截 面 尺 寸 不
非 换索 侧 索 力 的 调 整 ， 以保 证 换 索 过 程 中钢 锚 梁 的平衡 。 刚性连 接钢 锚梁 的两 端 与桥 塔 牛 腿 问采 用 焊 钉 刚接 ， 从 而保证 了换 索 过程 中 ， 钢 锚 梁 与 桥 塔 共
Ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ） 首次使 用 了混凝 土 牛腿 一钢锚 梁 式组 合 索 塔锚 固结 构 ， 这 种 结 构 是 将 钢 锚 梁 支 撑 在 空 心 塔 柱横 壁 内侧 设 置 的混 凝 土 牛 腿 上 ， 斜 拉 索 穿 过 预 埋在 塔壁 内的索导 管 锚 固在 钢 锚 梁 两 端 的锚 块
中 图分 类 号 ：Ｕ ４ ４ １ ． ５ 文献 标 识 码 ： Ｂ
０ 引 言
斜拉 桥 拉索锚 固区是 将 一 个 拉 索 的局 部 集 中 力 安全 、 均匀 地传 到塔 柱 的重要 受 力 构 件 ， 由于 局 部 拉力作 用 、 预 应 力 钢 束 或 剪 力 钉 的锚 固 以 及 孔
倒 Ｙ型 ， 斜拉索在桥塔端采用新型空间索面钢锚梁式钢 一 混组合索塔锚 固体 系进 行锚 固。该型锚 固体系将锚箱
焊在钢锚梁两侧 ， 同时采用 钢牛腿替 换传 统的混凝土牛腿结构 ， 提 高了施工 速度 ， 改善 了结构受 力。介绍 了该 种 锚 固体系 的特点 ， 并采 用有 限元 方法对改型索塔锚固体系 的受 力情况进 行了分析 ， 可 为该类 型索塔锚 固体 系设 计提供参考 。 关键词 ：斜拉桥 ；钢 一混组合结构 ；索塔锚 固体 系；钢锚梁 ；有限元法
固结 构应 用 早 期 ， 常见 形 式 为 钢锚 梁 和 混 凝 土 牛
由于 塔壁 内侧 混 凝 土 牛腿 的存 在 ， 导 致 了塔 柱 爬 模 施 工 困难 ， 安装 工艺复杂 ， 施工 进度慢 ， 混 凝 土 区域 传力 途径 紊乱 ， 再 加 上 混凝 土抗 拉 强 度 较 小 ， 在拉 索竖 向分 力作 用 下混 凝 土 牛 腿根 部极 易 出现 裂缝 ， 传统 钢 锚 梁 式 索 塔 锚 固体 系 不 适 用 于 空 间
宜太小 。
了更 大 的索 力水 平 力 ， 温 度 与混 凝 土 收 缩 、 徐 变 对
桥塔 内力影 响 也会 增 大 ， 严 重 时会 引 起 塔 壁 开 裂 。
１ ９ ９ １年 ， 钢 锚 梁 式 索 塔 锚 固体 系 在 我 国上 海 南 浦 大桥上 首 次应 用 。钢 锚梁 式 钢 混 组 合 索塔 锚
索面 斜拉 桥 。
腿 的组合体系。钢锚梁 一 混凝 土牛腿组合索塔锚 固体 系 中 ， 钢 锚 梁 作 为独 立 、 稳 定 的构 件 ， 支 承 在
箱 型 塔柱 内壁 的混 凝 土 牛腿 上 。根 据 钢 锚 梁 与 混 凝 土 牛腿 之 间 连 接 方 式 的不 同 ， 钢锚 梁 一混 凝 土