外露型钢锚箱索塔锚固结构受力机理试验

通过缩尺比例为1∶2的节段模型试验,揭示了外露型钢锚箱索塔锚固结构的受力机理,重点分析了塔壁预应力在结构中的作用效应.研究结果表明:外露型钢锚箱索塔锚固结构在中小跨径桥梁中具有较好的适用性;在塔壁不开裂的情况下,预应力不会改变水平索力在钢锚箱和混凝土塔壁之间的分配关系;预应力能够明显减少塔壁混凝土的拉应力,提高塔壁的抗裂性能,但也会降低钢板的利用率和增大焊钉剪力顺桥向作用的剪力.     

斜向索力下钢-混凝土组合索塔锚固区荷载传递与分配关系分析

为了研究斜拉桥钢混凝土组合索塔锚固区在斜向索力作用下的特殊传力形式,利用变形协调原理分别讨论了水平分项索力和竖向分项索力在索塔锚固区的传力过程和分配关系.在此基础上推导了水平分项索力在钢锚箱和混凝土塔壁之间的分配计算公式.并通过算例比较荷载分配计算公式和有限元模拟分析的结果,验证公式的准确性和适用性.研究结果表明,水平分项索力通过钢锚箱侧板和混凝土侧壁的拉伸以及混凝土端壁的弯曲三者变形协调进行索力传递和分配,钢锚箱侧板承担大部分的水平索力,而混凝土塔壁只分担其余少部分.另一方面竖向分项索力的传递需考虑钢锚箱端板,剪力钉和混凝土端壁的变形协调.可见通过变形协调原理可以有效地分析斜向索力在组合索塔中的传力机理和传递过程,并且根据有限元结果的对比证明荷载分配计算公式能够满足较高的精度.     

索梁锚固区应力状态单因素影响分析

为研究不同锚固区节段长度对索梁锚固区应力状态的影响,建立2种锚固构造的8个壳单元模型进行双重非线性(几何非线性和材料非线性)分析,比较8个模型中钢锚箱、钢锚梁、腹板和横隔板的应力分布情况。对比结果表明:不论锚固构造横桥向设置还是顺桥向设置,锚固区节段长度对钢锚箱的应力影响相对较小,而对钢锚梁、腹板和横隔板的应力影响较大;当所选锚固区节段长度远离锚固区大于2倍梁高时,计算结果差值在5%以内。所得结论可供锚固区数值模拟参考。     

苏通大桥索塔栓钉剪力连接件的力学性能试验

利用剪力钉将钢锚箱和混凝土塔壁结合形成的一种新型锚固形式开始用于大跨度斜拉桥中.结合苏通大桥工程,进行了4组12个试件不同水平压力下的剪力钉性能试验,试验结果表明,随着压力的增大,剪力钉的极限承载力增加,苏通大桥索塔中,预压力对剪力钉极限承载力影响最大为9.3%.利用3个试件进行了剪力钉基本力学性能的标准推出试验,得到苏通大桥索塔剪力钉的极限抗剪强度、屈服抗剪强度、容许抗剪强度、抗剪刚度等基本力学指标,并将其与国内外其他计算方法进行了比较.     

组合索塔锚固区水平受力机理的理论与试验

在总结和分析组合索塔结构形式的基础上,依据变形协调原理推导了组合索塔锚固区主要构件承担水平力的计算公式,并推导了计算主要构件内力的一般算式。结合一实际工程进行了组合索塔锚固区水平受力分析的足尺模型试验,得到了主要构件的应力分布规律。通过与试验结果进行对比,验证了本文提出的公式的准确性。     

分丝管索塔锚固区劈裂极限行为分析与试验

针对分丝管索塔锚固区受力状态问题,以南盘江特大桥(108m+180m+108m三跨矮塔斜拉桥)为背景,进行锚固区混凝土劈裂行为与受力机理研究。首先,综合考虑拉索对索鞍的压力和摩擦力作用,推导拉索沿纵桥向的压力分布公式;然后,建立ABAQUS实体模型并按压力分布公式加载,分析其空间应力分布规律。最后,开展锚固区节段足尺模型试验,采用自平衡反力梁法,分四级张拉斜拉索,最大张拉力为1.09倍设计张拉力,观测并验证锚下混凝土的受力特征。研究结果表明:作用在鞍下混凝土上的压力受摩擦力影响较小,沿纵桥向基本服从均匀分布;锚固区混凝土压应力及拉应力均低于规范限值要求,处于安全工作状态;设计荷载作用下,最大劈裂应力出现在两分丝管索鞍之间的混凝土部分,但应力水平较小,此外两索鞍两侧及与索鞍接触的混凝土区域亦出现较小劈裂应力;索鞍底缘附近的混凝土劈裂应力沿竖向衰减迅速,劈裂应力沿竖向的叠加效应不明显。有限元模型显示,当拉索索力达到25 100kN时,锚固区混凝土达到劈裂极限应力而开裂;在横桥向,竖向压应力由核心区域向两侧逐渐减小,近似成二次抛物线分布;有限元模型应力分布计算结果与模型试验实测结果基本一致,具有可靠性。     

基于地震作用的斜拉桥钢锚箱的疲劳性能研究

钢锚箱是索塔端锚固斜拉索的关键部位,承受着巨大的集中力。为了分析地震作用下钢锚箱的疲劳损伤,以某斜拉桥为工程背景,建立了整体和局部的三维仿真模型。运用S-N曲线和Miner线性累计损伤理论分析,按照等效原则,将地震作用下索塔端钢锚箱的疲劳损伤折算成同等损伤程度下标准疲劳车辆当量数,对其疲劳损伤进行量化。分析了钢锚箱各疲劳关注点的疲劳损伤随地震加速度峰值水平不同的变化规律,确定了疲劳损伤控制点的位置,为人对震后钢锚箱进行疲劳损伤评估,管理与养护提供借鉴。     

地震作用下沉管隧道节段接头剪力键的力学性能

基于有限元法结合黏弹性人工边界，将地震波输入转化为等效节点力，建立了基于波动理论的三维平面SV波入射方法.半空间算例证明了SV波入射方法及其数值实现的准确性，并在该地震波输入方法的基础上，考虑上覆海水对沉管隧道的静、动水压力，研究了港珠澳大桥沉管隧道节段接头剪力键的力学性能.研究结果表明:水平地震作用下也会产生竖向加速度，但竖向加速度值较小；地震作用下剪力键受力最大的是压应力，拉应力相对较小；剪力键拉应力主要集中在剪力键与沉管主体连接的部位，该处易产生拉伸裂缝，水平剪力键的破坏形式主要是拉伸破坏；接头剪力键的布设方向决定了剪力键根部的剪力分布，绝大部分剪力被布设方向和节段位移方向相一致的剪力键所承担.     

佛陈大桥钢锚箱应力仿真分析计算

建立了钢锚箱结构分析的有限元模型，分析了钢锚箱在两种组成情况下各构件的应力，检验了设计的安全性与合理性，提出了改善锚箱部分构件应力过大的措施和方法。     

钢管混凝土斜拉拱桥斜拉索锚箱模型静载试验研究

通过湘潭四桥主拱节段静载模型试验,研究这种新型斜拉锚箱的传力途径、应力分布,特别是锚箱与主拱K型节点的焊缝区域应力集中现象.试验表明:锚箱式索拱锚固结构索力传递流畅, 传力途径明确.除局部存在应力集中外,整个锚箱处于弹性工作状态,承载能力达到设计要求.     

多向受力状态焊钉连接件受力特性分析

 鉴于索塔锚固结构中焊钉受力状态的特殊性,对混凝土竖向承压、水平力及两者共同作用下焊钉连接件的受力特性进行研究。通过对单钉推出试验进行有限元分析,验证了有限元模拟方法的正确性。采用有限元方法,研究了在混凝土竖向承压、水平力及两者共同作用下,焊钉连接件抗剪承载力、剪切刚度以及焊钉变形、应力的变化规律。研究表明,混凝土竖向承压对焊钉连接件抗剪承载力和剪切刚度均产生影响;在幅值变化相同的情况下,水平拉力的变化对焊钉极限承载力的影响显著,而水平压力的变化则对焊钉剪切刚度的作用明显;两种受力状态下焊钉变形和应力分布规律相近;混凝土竖向承压和水平力共同作用下,钢板与混凝土接触状态不同,焊钉连接件抗剪承载力和剪切刚度的变化规律则不同。     

桥面板徐变对曲线组合梁桥剪力钉受力性能的影响

钢-混组合梁桥中桥面板与钢主梁通过剪力键连接,混凝土板徐变效应会对剪力键内力产生影响。为探究这种影响,本文以某座钢-混组合曲线梁桥为背景,使用ANSYS建立精细化实体有限元模型,按金属蠕变原理模拟混凝土板徐变效应,在考虑施工阶段的基础上研究混凝土板徐变效应下剪力钉的力学行为。研究表明：钢纵梁处剪力钉横桥向徐变内力约为顺桥向2.0倍,但徐变内力变化趋势均相同即每跨跨中向两侧支点逐渐递增,徐变内力极值均出现在支点湿接缝附近剪力钉上。钢横梁剪力钉横桥向、顺桥向内徐变内力均由横截面中线向两侧逐渐增加,但受“弯扭耦合”影响,横梁内、外侧剪力钉徐变内力相反。徐变影响下全桥剪力钉顺桥向徐变滑移分布较横桥向更加均匀,绝大多数剪力钉顺桥向徐变滑移量仅为横桥向的30%~50%。混凝土板徐变效应对剪力钉内力影响随时间的增加而减弱,内力影响最大是成桥初期3个月;增加混凝土板预制龄期可显著降低成桥时剪力钉的徐变内力,推荐采用龄期为180d的桥面板,并计入10年徐变效应可满足工程要求。     

混合梁斜拉桥钢混结合段试验与传力机理研究

武汉二七长江大桥为三塔混合梁斜拉桥,为验证其主梁钢混结合段构造的合理性,设计并制作了几何缩尺比为1∶3的主梁钢混结合段试验模型.对模型进行了试验研究,分别考察了在正常使用荷载作用下、设计极限荷载作用下及1.7倍设计极限荷载作用下钢混结合段钢构件与混凝土构件的应力分布情况及钢混结合段的承载性能,基于对钢混结合段钢板与混凝土之间2种不同连接方式的假设,分别建立了相应的有限元计算模型,研究2种不同的传力机理.模型试验和有限元计算分析表明：武汉二七长江大桥主梁钢混结合段的承载能力满足设计要求,剪力钉的剪切刚度对钢混结合段的受力与传力影响较大.     

装配式剪力墙竖向焊接节点抗剪性能

为了对装配式剪力墙结构节点干式连接方案进行研究,在已有研究成果新型预制复合墙板体系的基础上提出了采用焊接连接的装配式剪力墙干式节点方案,并通过两批共5个焊接节点试件的单调静力加载试验来考察竖向节点的抗剪性能和变形能力.试验表明,节点试件具有较好的抗剪性能和变形能力;试件破坏始于节点周围区混凝土出现裂缝,终于连接钢板和锚筋剪断致使节点试件失去承载能力.在此基础上通过ABAQUS有限元分析软件对节点试件受力过程进行了模拟,并对各种材料参数进行了详细比较和分析.通过比较可知该类节点抗剪性能和变形能力主要由连接钢板、锚筋抗剪承载力和节点周围区混凝土抗压承载力决定,纵筋、箍筋、预埋钢板等材料参数变化对节点试件影响不大.最终,得到了竖向节点焊接连接方案可用于装配式剪力墙结构节点连接之中的结论.     

三县洲斜拉桥主梁锚固区应力分析

运用现代有限元方法分析了三县洲斜拉桥主梁锚固区的局部应力分布及索力传递规律．分析结果表明,索力引起主梁顶板内局部较大的横桥向拉应力,与锚块固结的横隔板和箱梁腹板则传递和承受了大部分的索力垂直分量．     

基于有效约束集法的混合梁斜拉桥合理成桥状态确定方法

 针对混合梁斜拉桥的结构特点,提出基于有效约束集法的混合梁斜拉桥合理成桥状态优化方法.以混合梁斜拉桥主梁、桥塔的弯曲及拉压能量之和为目标函数,以钢箱梁段竖向位移、桥塔水平位移、主梁上下缘及桥塔两侧应力、斜拉索索力及其均匀性为约束条件,建立混合梁斜拉桥合理成桥状态的二次规划数学模型,采用有效约束集算法进行合理成桥状态的优化.实例优化及比较结果显示,优化所得成桥状态,主梁竖向位移-22~8 mm,桥塔塔顶水平位移为向主跨侧偏20 mm,结构整体线形平顺;钢箱梁上下缘及钢桥塔两侧应力为-84.43~16.38 MPa,混凝土主梁上下缘及混凝土桥塔两侧应力为-16.31~-0.003 MPa,结构内力及应力均与无约束最小弯曲能量法计算结果相近;斜拉索索力为2061~2457 kN,其分布比无约束最小弯曲能量法的计算结果更均匀,且边墩具有更大的压力储备,表明该方法的有效性和优越性.     

Study in the design and manufacture process ofthe elastic cable anchor box in steel box girder of Taizhou Bridge

Taizhou Yangtze River Highway Bridge is a large span suspension bridge with three pylons. The elastic cables are installed to connect the steel tower and the steel box girder. The constraints can increase the safety coefficient of the middle saddle, and improve the stress conditions of the middle pylon and decrease the deflection in the middle of the main girder, as well as the longitudinal displacement of the main girder caused by live loads. The anchorage boxes of the elastic cable are installed in the wind fairing outside the vertical web plate of the box girder. Two anchor boxes form a pair and are arranged parallelly. Eight anchor boxes are installed in the bridge. In this paper, the design scheme and the technical difficulties in manufacturing are briefly discussed with the precision control techniques.     

钢-混凝土混合梁接合面受力分析

应用大型空间有限元软件ABAQUS对某大桥混合梁钢—混接合段模型进行分析,探讨了接合面上接触摩擦作用对接合面受力的影响以及剪力钉受剪规律.结果表明:钢-混接合面位置、构造形式、传力均较合理;考虑接触摩擦会降低剪力钉受到的剪力,但不影响钢和混凝土箱梁以及剪力钉群的内力分布规律;接合面的剪力钉离中和轴越远受到的竖向剪力越大,实际应用中应加以重视.