斜拉桥索塔锚固区焊钉连接件试验研究

索塔锚固区
同济大学桥梁工程系 刘玉擎
22
组合结构在斜拉桥中的新应用—折形钢腹板组合箱梁
◇组合斜拉桥—折形钢腹板组合箱梁低塔斜拉桥
◇日见梦桥 (日本)
索塔锚固区 同济大学桥梁工程系 刘玉擎
23
组合结构在斜拉桥中的新应用—折形钢腹板组合箱梁
◇组合斜拉桥—折形钢腹板组合箱梁低塔斜拉桥
◇日见梦桥 (日本)
15
组合结构在斜拉桥中的新应用—槽形钢箱组合梁
◇东海大桥---采用槽形截面组合梁
2%
2%
索塔锚固区
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16
组合结构在斜拉桥中的新应用—槽形钢箱组合梁
◇东海大桥---焊钉连接件布置
索塔锚固区
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17
组合结构在斜拉桥中的新应用—折形钢腹板组合箱梁
◇组合斜拉桥—折形钢腹板组合箱梁
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2
◇组合斜拉桥
索塔锚固区
组合结构在斜拉桥中的新应用—上海市内组合斜拉桥
長江
上海市内
国際空港
闵浦大桥
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3
组合结构在斜拉桥中的新应用—组合钢板梁
◇南浦大桥（中国，1991年完成）
索塔锚固区 同济大学桥梁工程系 刘玉擎
4
组合结构在斜拉桥中的新应用— -组合箱梁
锚固区焊钉连接件试验研究–-试件形式与尺寸
×
×
×
索塔锚固区
×
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56
锚固区焊钉连接件试验研究–-–加载系统
索塔锚固区
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57
锚固区焊钉连接件试验研究
◇钢锚箱索塔锚固区焊钉的试验研究
索塔锚固区
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58
锚固区焊钉连接件试验研究
◇索塔锚固区焊钉的试验研究
横隔板 t=10 剪力钉 d=22
索塔锚固区
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37
斜拉桥索塔锚固结构形式的新发展
◇钢锚箱端板焊钉连接件布置
索塔锚固区
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38
钢混组合索塔锚固区受力机理分析
=
+
(a) 索塔1/2实体模型
索塔锚固区
(b) 混凝土塔壁
(c) 钢锚箱
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剪力钉剪力值 节段平均剪力值
索塔锚固区
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48
钢混组合索塔锚固区受力机理分析-索力作用时横向剪力
索塔纵向第六列剪力钉水平剪力值 单位(kN)
索塔坐标(m)
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 2 4 6 8 10 12
剪力钉剪力值 节段平均剪力值
索塔锚固区
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No.1 No.2 No.3 No.4 No.5
索塔锚固区
3 3 3 3 3
顶部节段 7565.0 中部节段 4977.0 底部节段 1502.0 无摩擦力 性能试验 -----
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54
锚固区焊钉连接件试验研究–-试件形式与尺寸
×
×
×
索塔锚固区
×
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55
---荷载与相对位移的关系
3200 2800 2400
荷载（kN）
2000 1600 1200 800 400 0 0 2 4 6 相对位移（mm） 8 10 12 SA-1 SA-2 SA-3
索塔锚固区
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59
锚固区焊钉连接件试验研究
◇
焊钉抗剪承载力试验值及屈服承载力
试件 分组 No.1 No.2 预加 压力 P(kN) 134.0 62.8 混凝土 强度 fc(MPa) 39.0 39.0 承载力 试验值 Qu(kN) 236 218 屈服 承载力 Qy(kN) 130 128 123 123 152
51
锚固区焊钉连接件试验研究–试验方案
◇试验模拟对象
◆按照实桥钢锚箱与混 凝土塔壁间剪力钉的布 置方式的试验。
◆具体是在塔高方向取2 行、水平方向取3列的布 置方式配置剪力钉，共4 组12个试件。
索塔锚固区
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52
锚固区焊钉连接件试验研究–试验方案
◇基础性能试验的试件 形状及尺寸
◇杨浦大桥（中国，1993年完成）
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5
组合结构在斜拉桥中的新应用—混合梁
◇徐浦大桥（中国，1997年完成）
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6
组合结构在斜拉桥中的新应用—混合梁
◇木曾川桥（日本） ◇5跨连续混合梁低塔斜拉桥 ◇158.5m＋3*275.0m＋158.5m
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组合结构在斜拉桥中的新应用—折形钢腹板组合箱梁
◇组合斜拉桥—折形钢腹板组合箱梁低塔斜拉桥
◇栗东桥 （近江大岛桥）(日本)
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组合结构在斜拉桥中的新应用—折形钢腹板组合箱梁
◇组合斜拉桥—折形钢腹板组合箱梁低塔斜拉桥 ◇栗东桥 （近江大岛桥）(日本)
索塔锚固区
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7
组合结构在斜拉桥中的新应用—混合梁
◆木曾川桥布置图
索塔锚固区
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8
组合结构在斜拉桥中的新应用—混合梁
◆箱梁横截面
(a) 混凝土梁部
(b) 钢箱梁部
两座桥的主梁截面构造(单位: mm)
索塔锚固区
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9
组合结构在斜拉桥中的新应用—混合梁
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24
组合结构在斜拉桥中的新应用—折形钢腹板组合箱梁
◇组合斜拉桥—折形钢腹板组合箱梁低塔斜拉桥
◇日见梦桥 (日本)
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25
组合结构在斜拉桥中的新应用—折形钢腹板组合箱梁
◇组合斜拉桥—折形钢腹板组合箱梁低塔斜拉桥
◇日见梦桥 (日本)
索塔锚固区
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10
组合结构在斜拉桥中的新应用—组合桁架
◇闵浦大桥（中国，设计中）
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11
组合结构在斜拉桥中的新应用—组合桁架
◇组合斜拉桥—芜湖长江大桥**组合桁梁
索塔锚固区
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12
组合结构在斜拉桥中的新应用—组合桁架
斜拉桥索塔锚固结构形式的新发展
◇钢锚箱与混凝土塔壁的组合
立剖面
1000 1000
B
N2,t=30 N3,t=40
B
1300
N7,t=80 横隔板
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36
斜拉桥索塔锚固结构形式的新发展 ◇钢锚箱与混凝土塔壁的组合
B-B
1200
1000
N7,t=80
2400
N8,t=40
◆按照较常用的加载试验方 法，高度方向取单行、水平 向取2根的剪力钉布置形式， 对所用剪力钉的基本力学性 能进行测试。该组共3个试 件。
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锚固区焊钉连接件试验研究–加载计划
试件 试件 分组 个数 测试 目的 水平 索力 (kN) 实塔单侧 试件单侧剪力钉 试件单侧 单根钢筋 剪力钉 分担水平压力 剪力钉 施加预加 (kN) (个) ( 个) 压力 P(kN) 180 180 276 ----42.0 27.7 5.4 ----6 6 6 6 2 33.5 15.7 4.8 0.0 0.0
斜拉桥索塔锚固区焊钉连接件试验研究
同济大学桥梁工程系 报告人 刘玉擎
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0
内容构成
◆组合结构在斜拉桥中的新应用 ◆斜拉桥索塔锚固结构形式的新发展 ◆钢混组合索塔锚固区受力机理分析 ◆钢混组合索塔锚固区焊钉连接件试验研究
索塔锚固区
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1
组合结构在斜拉桥中的新应用—形式、分类 ◇钢板梁+混凝土桥面板 ◇钢箱梁+混凝土桥面板 ◇钢桁梁+混凝土桥面板 ◇钢梁+混凝土梁=混合梁 ◇槽形钢箱梁+混凝土桥面板 ◇折形钢腹板梁+混凝土桥面板 ◇钢管·型钢混凝土塔 ◇钢塔+混凝土塔混合结构 ◇钢锚箱·梁+混凝土塔壁
剪力值(kN)
Y=67.92m处 Y=23.76m处 Y=18.64m处 Y=5.093m处
剪力钉横向编号
索塔锚固区
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47
钢混组合索塔锚固区受力机理分析-索力作用时横向剪力
索塔纵向第一列剪力钉水平剪力值 单位(kN)
索塔坐标(m)
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25
索塔锚固区
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33
斜拉桥索塔锚固结构形式的新发展—形式分类
(a) 侧立面
(c) 正立面
新名西桥的钢锚箱构造(单位: mm)
(b) 横截面
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34
斜拉桥索塔锚固结构形式的新发展 ◇钢锚箱与混凝土塔壁的组合
索塔锚固区
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35
39
钢混组合索塔锚固区受力机理分析
◇锚固区--板壳实体模型
索塔锚固区
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40
钢混组合索塔锚固区受力机理分析—焊钉模型
◇模型一： 梁单元，混凝土塔壁与钢锚箱的端板结合
索塔锚固区
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41
钢混组合索塔锚固区受力机理分析—焊钉模型
◇模型二： 梁单元，混凝土塔壁与钢锚箱的端板分离
索塔锚固区
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31
斜拉桥索塔锚固结构形式的新发展—形式分类
(a) 嵌入式锚固
(b) 外包式锚固
组合索塔锚固的构造形式
索塔锚固区
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32
斜拉桥索塔锚固结构形式的新发展—形式分类
(c) 1-1截面
(d) 2-2截面
(a) 侧立面
(b) 正立面
新名西桥的主塔构造(单位: mm)
49
钢混组合索塔锚固区受力机理分析-索力作用时横向剪力
索塔剪力钉水平剪力横向变化图
剪力值(kN)
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6
Y=67.92m处 Y=23.76m处 Y=18.64m处 Y=5.093m处
8
10
12
14
剪力钉横向编号
索塔锚固区
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索塔锚固区
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42
钢混组合索塔锚固区受力机理分析—焊钉模型
◇模型三： 虚拟三维弹簧元，混凝土塔壁与钢锚箱的端板分离
Ky Kz Kx
索塔锚固区
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43
苏通长江大桥组合索塔锚固区—焊钉计算结果
索塔锚固区
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44
钢混组合索塔锚固区受力机理分析-索力作用时竖向剪力
索塔纵向第一列剪力钉竖向剪力值 单位(kN)
索塔坐标(m)
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
剪力钉剪力值 节段平均剪力值
索塔锚固区
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45
钢混组合索塔锚固区受力机理分析-索力作用时竖向剪力
索塔纵向第七列剪力钉竖向剪力值 单位(kN)
50
钢混组合索塔锚固区受力机理分析-索力作用时总剪力
索塔剪力钉剪力合力横向变化图
剪力值(kN)
45 40 35 30 25 20 15 10 0 2 4 6
Y=67.92m处 Y=23.76m处 Y=18.64m处 Y=5.093m处
8
10
12
14
剪力钉横向编号
索塔锚固区
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◇组合斜拉桥—紫洞斜拉桥**空间桁式组合梁
索塔锚固区
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13
组合结构在斜拉桥中的新应用—槽形钢箱组合梁
上海市
东海大桥
洋山港
索塔锚固区
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14
组合结构在斜拉桥中的新应用—槽形钢箱组合梁
◇东海大桥 桥长：32km，主橋最大跨径：420ｍ
索塔锚固区
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索塔锚固区 同济大学桥梁工程系 刘玉擎
26
组合结构在斜拉桥中的新应用—折形钢腹板组合箱梁
◇组合斜拉桥—折形钢腹板组合箱梁低塔斜拉桥 ◇日见梦桥 (日本)
索塔锚固区
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27
组合结构在斜拉桥中的新应用—钢管混凝土塔
◇淮北市长山路斜拉桥
索塔锚固区
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28
组合结构在斜拉桥中的新应用—钢混主塔
◇矢作川桥（日本）
索塔锚固区
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18
组合结构在斜拉桥中的新应用—折形钢腹板组合箱梁
◇组合斜拉桥—折形钢腹板组合箱梁
◇矢作川桥（日本）
索塔锚固区
Leabharlann Baidu
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19
组合结构在斜拉桥中的新应用—折形钢腹板组合箱梁
◇组合斜拉桥—折形钢腹板组合箱梁 ◇矢作川桥（日本）
索塔锚固区
◇南京长江三桥
索塔锚固区
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29
组合结构在斜拉桥中的新应用—钢混主塔
◇南京长江三桥--塔柱结合部
索塔锚固区
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30
斜拉桥索塔锚固结构形式的新发展—形式分类
◆组合结构在斜拉桥中的新应用 ◆斜拉桥索塔锚固结构形式的新发展 ◆钢混组合索塔锚固区受力机理分析 ◆钢混组合索塔锚固区焊钉连接件试验研究
索塔坐标(m)
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35
剪力钉剪力值 节段平均剪力值
索塔锚固区
同济大学桥梁工程系 刘玉擎
46
钢混组合索塔锚固区受力机理分析-索力作用时竖向剪力
索塔剪力钉竖向剪力横向变化图 40 35 30 25 20 15 10 0 2 4 6 8 10 12 14