钢锚箱连接对索塔锚固体系受力性能的影响

 为明确多节段钢锚箱式索塔锚固体系的传力机理,以杭州湾跨海大桥北通航孔桥为例,采用有限元分析软件(ANSYS11.0),研究了钢锚箱之间连接与不连接两种方式对索塔锚固体系受力性能的影响。结果显示,钢锚箱之间是否连接对锚固体系各节段以及节段内各构件承担的水平力影响较小,对各节段整体承担的竖向力无影响,而对各节段钢锚箱及塔壁承担的竖向力影响较大;钢锚箱之间是否连接对钢锚箱板件应力、混凝土塔壁应力以及栓钉剪力的分布规律具有明显影响,与钢锚箱不连接体系相比,钢锚箱连接体系各构件的应力或剪力分布更为均匀。     

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.     

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.     

斜拉桥索塔塔冠区应力分析及优化

以塔冠区为例,研究预应力混凝土索塔锚固区应力优化设计的方法。对塔冠区锚固段进行有限元分析。以反映预应力筋张拉量的张拉系数为设计变量,以预应力筋的强度和结构裂缝宽度为约束条件,以裂缝平均宽度和标准差最小为目标函数,建立锚固段危险区域应力优化数学模型,并在ANSYS软件平台上,利用零阶和一阶优化方法获得设计变量的最优解。分析结果表明:齿板凸起处和齿板交接处是锚固区的危险区域,其第一主应力均超过了允许值;通过减小环向预应力张拉量可改善危险区域应力情况。优化结果表明,采用自上而下逐渐减少的环向预应力张拉量,索塔应力的分布状态更加合理。     

拱塔斜拉桥索塔锚固区应力分析

文章以某拱塔斜拉桥为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS对其索塔锚固区进行空间应力分析;通过索塔锚固区不同工况下的应力分析,总结了锚固区应力分布特性,并研究了锚固区应力在索力及预应力单独作用时沿高度方向的衰减情况,为相关设计给出了相应的建议.     

斜拉桥索塔锚固区直向短束预应力损失研究

为克服斜拉桥混凝土索塔锚固区布置环形预应力筋在受力和施工方面的不足,提出一种新型单向预应力布置型式.该布置型式下预应力筋长度较短,其损失规律和施工工艺与普通长束预应力筋有所不同.为研究这种直向短束预应力筋的损失特点,进行了足尺模型试验,重点对摩阻(包括孔道摩阻和锚具摩阻)损失,锚固回缩损失以及伸长量控制方法进行了研究,并对锚下预应力筋进行了短期观测.结果表明:预应力总损失约为26%,锚固回缩损失占总损失的50%以上;孔道摩阻损失占总损失的12%左右,锚圈口摩阻损失占20%,此二项不同于大多文献和规范建议的作忽略考虑;"伸长量控制"在短束预应力施工控制中同样适用,但其对施工误差极为敏感,必须保证张拉质量,控制误差应放宽至±9%.     

汕头海湾大桥悬索桥下部结构施工技术

汕头海湾大桥是我国第一座现代悬索桥。下部结构主要包括索塔和锚碇。本文介绍了该桥下部结构施工的一些关键技术环节,包括主缆锚碇锚固系统的安装,大体积混凝土的温控防裂,主塔基础和承台的海上施工,塔柱滑模施工控制等。     

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。     

型钢高强混凝土短肢墙—连梁锚固性能试验研究

为了揭示动力作用下型钢高强混凝土短肢剪力墙—连梁节点的锚固性能,设计了2个型钢高强混凝土短肢剪力墙—连梁节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙—连梁节点试件进行了低周反复荷载试验。研究结果表明,节点内钢筋和型钢分别采用直线锚固和自然锚固(端部不设锚固件)的方式均能满足锚固要求,钢筋和型钢翼缘表面的粘结应力呈指数分布,建议钢筋的锚固长度不宜小于25d,若按现行混凝土规范计算是偏于安全的,型钢的锚固长度不宜小于525 mm。     

预应力混凝土折线塔拉索锚固区结构特性

以沈阳市某斜拉桥为工程背景,对该桥特殊结构的力学特点进行研究,采取模型实验及Madis/Civil数值分析相结合的方法,对预应力混凝土折线塔主塔锚固区进行研究,将实验及数值分析的结果进行对比及分析.结果表明:预应力混凝土折线塔主塔锚固区模型试验与理论分析的结果基本一致,在斜拉索的作用下,折线塔外壁斜拉索的索孔上方处较其他外壁处应力集中,易产生裂缝;折线塔在倒角处最先开裂,倒角处的应力集中较为严重,为折线塔设计的关键部位.     

不同材质腰梁对锚索预应力损失的影响研究

为研究不同材质腰梁对锚索预应力损失的影响规律,依托青岛海天中心桩锚支护深基坑工程,结合现场实测和ABAQUS有限元数值模拟,阐明了3种不同材质腰梁作用下锚索预应力变化规律,并将模拟结果与实测结果进行对比分析。结果表明：模拟结果与实测结果变化规律基本一致;锚索预应力随时间的变化趋势较平缓,分为快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段;加载过程中,锚索应力由自由段向锚固段传递,逐渐传递到支护桩及桩后土体;影响锚索预应力损失的主要因素为突然卸荷引起的锚索回缩、土体蠕变和岩土体流变变形。最后对比分析了玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer, GFRP)腰梁、混凝土腰梁和钢腰梁作用下锚索预应力损失规律,整体损失率分别为6.89%、14.74%、16.84%,表明GFRP腰梁具有控制锚索预应力损失的绝对优势,研究成果可为类似深基坑工程的设计提供参考和借鉴。     

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．     

型钢框架-锚索-岩土体耦合蠕变行为

通过现场试验，揭示了型钢框架-锚索-岩土体的耦合蠕变行为，建立了支护体系耦合效应下锚索蠕变模型和锚固力损失计算模型.基于蠕变损伤理论构建了锚固力损失过程中等效蠕变刚度损伤计算模型.研究结果表明，粉土地层中，拉力型锚索在有效锚固长度范围内增加锚固段长度可提高其抵抗蠕变能力，压力型锚索受锚固体挤胀作用影响，可有效减小锚固力损失.型钢框架-锚索-岩土体耦合蠕变模型及锚固力损失计算模型皆展现出较好的计算效果，等效蠕变刚度损伤模型可有效预测等效蠕变刚度的损失状态，并准确描述锚固力的衰减规律.     

光纤光栅传感器对预应力锚索的受力监测

预应力锚索的受力状态监测特别是锚索内应力分布的监测是目前工程领域一大难题。本文提出将准分布式光纤布拉格光栅（FBG）内嵌至锚索材料-钢绞线中心丝的技术,以实现对其受力状态及应力分布进行监测。基于此技术,结合FBG监测原理和锚索锚固理论,以锚索锚固长度、FBG布设位置及数量为主要变化参数,设计了FBG自感知钢绞线材料并将其浇筑于钢管内作为锚索模型试件;并对FBG自感知钢绞线材料进行张拉标定试验和钢管锚索拉拔试验。张拉标定试验表明,内嵌于钢绞线中心丝材料中的准分布式FBG传感器成活率为100％,应变灵敏度集中在0.0012,应变-波长的拟合度皆超过0.999。拉拔试验结果表明,内嵌式FBG传感器可有效监测全长粘结型锚索轴力分布规律;且传感器可实现对锚固段、自由段应力传递规律的定点监测;为锚索浇筑长度的设计、张拉应力的补充提供了计算依据。     

折线塔斜拉桥主塔力学特性的研究

以沈阳某折线塔斜拉桥为背景，从混凝土折线塔的受力特点出发，通过有限元数值法对混凝土折线塔主塔折角等关键部位的力学特性进行了分析研究.结果表明:主塔折角处存在严重的应力集中现象，但高应力区范围较小.折角处设置加劲板后，折角截面应力集中系数下降，加劲板消除了中跨侧塔壁平面外弯曲现象，同时折角部位加劲板内出现竖向拉应力.因此，设计时应适当加大加劲板腋角尺寸，并适当加强加劲板内的竖向主拉钢筋和表面防裂钢筋网.     

独塔自锚式悬索桥主缆锚固节点三维光弹性试验研究

对福州鼓山大桥主缆锚固区进行三维光弹试验,分析主缆锚固区局部应力分布规律和应力集中程度.结果表明:锚固区与箱梁间传力顺畅;锚垫块作用处、索孔周边、截面突变处、凹角等区域应力集中现象较为明显;索孔核心区上方、锚固区后部的横隔板出现较大的拉应力,在设计中应加强这些部位的构造措施和配筋.     

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.     

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.