西堠门大桥索梁锚固部位分析及模型试验

日期：2006.10.18
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图2.1 西堠门大桥桥式图
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二、西堠门大桥概况
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图2.2 西堠门大桥横断面图
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二、西堠门大桥概况
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图2.3 西堠门大桥索梁锚固部位构造图
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三、西堠门大桥索梁锚固部位的有限元分析
（1.7倍设计荷载）； ③在左侧两个销孔处竖向向上分别施加575 kN荷载，共施加1150kN荷载； ④在四个销孔处竖向向上分别施加448.6 kN荷载，水平向主梁侧分别施
加35.3 kN荷载，共施加向锚箱侧偏4.5°的荷载1800kN； ⑤在四个销孔处竖向向上分别施加448.6 kN荷载，水平向风嘴侧分别施
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四、西堠门大桥索梁锚固部位的模型试验
共布置应变测点101点（其中轴向应变测点63点、三向应变花 测点38组计114点)。 各应变测点的布置位置、数量分别为： 连接拉板上布置了9个轴向应变；两块耳板上布置了16个轴向 应变测点，9组三向应变花测点；加劲板共布置了16个轴向应 变测点，11组三向应变花测点（其中中间加劲板上4个轴向应 变测点，3组三向应变花测点，两侧加劲板分别6个轴向应变 测点，4组三向应变花测点）；锚箱横隔板上共布置了10组三 向应变花测点（其中左右两侧横隔板各4组，中间横隔板2 组）；钢箱梁横隔板共布置了8组三向应变花测点（其中左侧 横隔板5组，右侧横隔板3组）；钢箱梁顶板和底板各布置了 11个轴向应变测点。
6、锚拉板式：将钢板作为锚拉板，锚拉板上 部开槽，槽口内侧焊于锚管外侧，斜拉索 穿过锚管并用锚具锚固在锚管底部；锚拉 板下部直接用焊缝与主梁上翼板焊接。为 了补偿开槽部分对锚拉板截面的削弱，以 及增强其横向刚度与整体性，锚拉板的两 侧焊接加劲板。
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二、西堠门大桥概况
主要内容
一、目前索梁锚固部位的主要型式 二、西堠门大桥概况 三、西堠门大桥索梁锚固部位的有限元分析 四、西堠门大桥索梁锚固部位的模型试验 五、计算及试验结果分析 六、结论及建议
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一、目前索梁锚固部位的主要型式
1、散索鞍座加锚固梁：
2、锚箱式：锚固梁采用焊接或高强螺栓与 主梁连接，将斜拉索锚固在锚固梁上。由 于锚固梁在多个方向需要补强，在设计时 一般做成锚箱。
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五、计算及试验结果分析
从上述五种工况的计算及试验结果数据可以分析得出：
1）在各种荷载工况作用下，吊索锚箱结构的位移及各测点的应力随荷载呈线性 变化，实测板件的最大应力在设计限值之内，其位移和应力实测值与有限元计 算值非常吻合。
2）左右两块耳板的应力在两个孔间略下的部位最大，然后承环状，应力由里向 外依次减小。
四、西堠门大桥索梁锚固部位的模型试验
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图4.1 吊索锚箱模型及加载设置
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四、西堠门大桥索梁锚固部位的模型试验
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四、西堠门大桥索梁锚固部位的模型试验
4）锚箱横隔板在与耳板交叉处，存在较大应力集中，外侧横隔板与靠近风嘴交 叉处、中间横隔板与靠近箱梁的耳板交叉处的应力值更高。这说明耳板的传力 状况为靠近风嘴的耳板在上部己经将力向两边传递，而靠近箱梁的耳板至下端 才传力较均匀。
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五、计算及试验结果分析
5）在钢箱梁中，顶板、底板断面上的正应力分布为中间小两边大。模型风嘴 前端的竖向位移为两边小中间大。以上情况表明，吊点的拉力己通过由锚箱 纵、横隔板组成的框式构架，传递到钢箱梁横隔板上。在锚箱模型试验中， 钢箱梁各部位的应力，也均在强度设计的限值内。在钢箱梁横隔板与U肋的交 叉处，以及顶板变坡处由于存在应力集中，应力值较高。 6）耳板的尺寸、加劲板件的设置和纵、横隔板的布置，符合结构竖向和横向 的受力要求，达到了将中间较大的吊点拉力传递至钢箱梁主体结构，理论计 算和实测结果基本相符。
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三、西堠门大桥索梁锚固部位的有限元分析
图3.4 靠箱梁侧耳板在工况1下的应力云图（MPa）
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三、西堠门大桥索梁锚固部位的有限元分析
图3.5 靠风嘴侧加劲板在工况1下的应力云图（MPa）
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加35.3 kN荷载，共施加向风嘴侧偏4.5°的荷载1800kN；
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图3.2 拉板计算分析模型及应力分布
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三、西堠门大桥索梁锚固部位的有限元分析
图3.3 靠风嘴侧耳板在工况1下的应力云图（MPa）
3）加劲板在耳板上、下两端起定位和加劲的作用，对耳板的分布传力作用明显。 由于受风嘴段向上弯曲变形的作用，使得加劲板外侧应力较高，里侧应力较小， 并在同钢箱梁顶板交界的部位产生较大的压应力。中间加劲板整体尺寸较小， 相对刚度大，其下部又直接和锚箱横隔板相联接，因而应力值均较高，在与锚 箱中间隔板相交部位应力值最大，是该结构的控制细节之一。
3、支架或牛腿式：在主梁的两侧各伸出一 个支架或牛腿，斜拉索就锚固在它上面。
4、锚管式：腹板上安装一根钢管，斜拉索 引入这根钢管并用锚头锚固。
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一、目前索梁锚固部位的主要型式
5、耳板式（或销铰式）：它由主梁的腹板向 上伸出一块耳板，斜拉索通过铰或钢管锚 固在耳板上，索力直接由耳板传给主梁的 腹板。
依据索梁锚固部位的实际尺寸，建立ANSYS有限元计算分析模型
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图3.1 锚箱计算分析模型
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三、西堠门大桥索梁锚固部位的有限元分析
计算工况： ①在四个销孔处竖向向上分别施加575 kN荷载，共施加2300kN荷载（设
计荷载）； ②在四个销孔处竖向向上分别施加977.5 kN荷载，共施加3910kN荷载
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三、西堠门大桥索梁锚固部位的有限元分析
图3.6 中间加劲板在工况1下的应力云图（MPa）
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图3.7 靠主梁侧加劲板在工况1下的应力云图（MPa）
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