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.     

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。     

车载作用下大跨径缆索支承桥桥型对铺装层受力的影响研究

以润扬长江公路大桥为工程背景，通过有限元数值模拟技术，分析建立其北汊斜拉桥和南汊悬索桥的三维整桥模型，进行整桥力学分析，提出整体—局部分析方法，进而分析铺装层的受力特点；悬索桥的桥型对铺装层的受力影响较大，作者计算的铺装层拉应力明显大于以往模型；对于斜拉桥跨中位置，考虑整桥后铺装层的受力略大于局部模型，对于承受斜拉索水平分力挤压的主梁部分，其铺装的受力略小于局部模型。     

苏通大桥300米高塔的设计与施工

苏通长江公路大桥索塔为世界上建成的最高桥塔。索塔锚固区采用钢混组合结构,其构造及受力机理复杂,结构耐久性问题需高度关注;300 m塔高使得结构对风和环境因素相当敏感;高塔施工的抗风安全尤为重要。从索塔锚固区设计、索塔形态控制、抗风安全3个方面介绍苏通大桥索塔工程设计与施工的关键技术。     

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。     

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.     

拉索失效和主梁损伤斜拉桥静力性能退化模型试验

为研究构件损伤对斜拉桥结构静力性能的影响,以合江长江二桥为原型,基于相似比理论和刚度相似原理,设计缩尺比为1/40的斜拉桥节段模型.建立原型桥和模型桥的有限元模型,对其进行静力相似对比分析.对8组拉索断裂工况和12组主梁损伤工况下的斜拉桥模型进行试验,研究不同损伤工况下拉索索力、主梁应力和挠度的分布规律,揭示拉索失效和...     

斜拉桥单向预应力体系索塔锚固区足尺模型试验研究

为研究布置单向预应力的混凝土索塔锚固区的传力机理,明确该类新型索塔锚固区的实际受力状况,以广中江高速公路西江水道桥为工程背景,进行了索塔节段足尺模型试验和有限元数值分析,试验中特制了与实桥一致的平行钢丝索短索,并设计了斜向加载反力梁,以模拟斜拉索的大吨位斜向荷载;试验过程中观测结构的应力、变形以及裂缝发展.研究结果表明:理论分析与试验结果吻合较好,结构在1.2倍设计荷载下仍处在弹性受力状态,主要受力部位未发现裂缝;推算抗裂安全系数为2.04,布置在顺桥向塔壁的单向预应力能够提供足够的压应力储备.     

大跨钢桥钢箱梁损伤时变模型及疲劳可靠性评估

以润扬长江公路大桥北汊斜拉桥为研究对象,建立了包含桥梁整体结构、索梁锚固区构件及含表面裂纹焊接细节的多尺度模型,采用子模型法获得了索梁锚固区域中应力集中区和裂纹尖端应力场分布,分析了疲劳裂纹长度对应力强度因子的影响,研究了不同长度的初始裂纹的疲劳寿命和考虑检测信息的疲劳可靠度的更新情况.研究结果表明,采用损伤时变特性尤其是易发生的裂纹信息进行多尺度模型更新,可实现桥梁索梁锚固区域中复杂受力区的局部应力分布和疲劳状态可靠度的更新分析,为含裂纹桥梁结构的疲劳状态评定提供了一种精确分析方法,一定程度上可弥补桥梁健康监测系统无法反映复杂构型局部焊缝区域应力分布规律的不足.     

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。     

斜拉桥拱塔大缩尺比模型试验研究

大跨度缆索承重桥梁桥塔模型试验研究多采用大比例节段模型为研究对象,但该节段模型无法完整反映索塔的整体受力机理。文章采用1∶10大比例全模型,对马鞍山长江大桥右叉斜拉桥的拱形索塔进行试验研究,解决了模型试验设计中的恒载补偿设计、拱塔环向预应力加载和斜拉索张拉模拟等关键技术问题;采用等应变原理设计拱塔模型,并模拟了斜拉索拱塔的受力特性。研究结果表明,除个别点位外,试验结果与有限元数值模拟结果的误差不超过15%。该研究对马鞍山长江大桥右叉斜拉桥以及类似工程的设计和施工均具有借鉴作用。     

科技短讯

南京长江三桥通车 世界上第一座“人”宁弧线形钢塔斜拉桥 ——南京长江第三大桥10月7日正式通车。 位于南京长江大桥上游约19公里处的南 京长江三桥,首次采用高215米、“人”字弧线形 全钢结构索塔。该桥 的建成使纵贯华东 至西南的沪蓉干线 实现了真正意义上 的贯通。     

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。     

望东桥超大跨组合梁收缩效应下受力行为分析

文章根据相对湿度沿截面分布的经典理论,提出了考虑收缩应变沿截面分布不均匀性的混凝土桥面板收缩作用简化计算方法。据此对斜拉桥组合梁混凝土桥面板预制存放期和成桥后的收缩效应进行了有限元计算分析,探讨了桥面板和斜拉桥组合梁过渡段在收缩作用下的受力性能。研究结果表明,在组合梁斜拉桥主梁采用节段吊装的施工方法时,采用钢梁横桥向预弯反拱的方法能够有效地施加横桥向预应力,对望东长江公路大桥的施工提出了建设性意见。     

珠江黄埔大桥斜拉桥拉索锚固区结构施工技术

斜拉桥的拉索锚固区有着施工精度高、施工难度大等特点，是每座斜拉桥的控制要点，详细对珠江黄埔大桥斜拉桥拉索锚固区施工技术进行介绍，拟对同类项目有借鉴。     

长江新济洲汊道演变与整治

在分析长江新济洲汊道段河床演变特点及发展趋势的基础上,通过模型试验对整治方案进行了研究,结合长江中下游分汊河道整治原则,认为长江新济洲汊道段的整治采用中汊封堵方案,虽然对新生洲、新济洲左右汊分流条件稍有影响,但有利于新济洲河段向稳定的双分汊河道发展.     

千米级斜拉桥空间非线性合理恒载索力分析

建立了斜拉桥索力调整的空间非线性有限元分析模型，以斜拉桥主梁和索塔的弯曲应变能为目标函数、结构应力及索力为约束条件，采用一阶最优化计算方法进行求解，用以确定成桥合理状态的索力。应用该法分析了某千米级斜拉桥的合理成桥状态，计算结果表明，该方法简单、有效。     

大型斜拉桥的索塔施工测控技术探讨

针对大型斜拉桥的索塔施工测控技术进行探讨，分析了斜拉桥索塔的施工测量特点，对相对基准法在索塔施工测量中的应用，以及主塔索道管的精密定位技术，可为实际大型斜拉桥工程的施工测控提供参考。     

钢筋混凝土斜塔爬模施工技术

湖南长沙洪山大桥位于长沙市北环浏阳河上,为单塔单索面无背索斜拉桥,主跨径220米。该桥主桥跨为钢箱梁,索塔为钢筋混凝土,因为索塔主轴线与水平面的夹角为59度,钢筋混凝土巨大的重量使得该桥的索塔施工成为该桥的难点。笔者有幸参加了这一富有挑战性工程的施工,现就该施工做以下探讨。     

超高程泵送钢纤维混凝土的抗裂性能

针对超高索塔锚固区的特点,按照抗裂最优,又能高空泵送的原则,制备了钢纤维混凝土,并对其构件的抗裂性能进行了研究.优选出的钢纤维混凝土1h内泵送性能良好,可以实现一次泵送到306m的目标.经过计算,纤维体积率为0.8%的钢纤维混凝土能使混凝土结构裂缝的最大宽度降低32%.通过对索塔锚固区的足尺模型试验研究得出:该钢纤维混凝土不仅能够显著提高索塔锚固区混凝土结构的抗裂度和极限载荷,而且能使混凝土结构正常使用极限状态下的载荷增大了将近40%.试验结果也表明其能显著抑制塑性收缩,并且能使干燥收缩值降低50%,同时又具有较高的抗拉强度和钢筋握裹力.