丹江口水库特大桥多格室钢-混结合段设计

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,主跨主梁采用分离式双钢箱+正交异性钢-UHPC组合桥面结构轻型组合梁,边跨主梁采用PC边主梁。组合梁与PC梁连接过渡段总长6.0 m,其中钢梁段长1.0 m,钢梁加强段长3.0 m,钢-混结合段长2.0 m。为解决钢-混结合段边箱部分截面刚度过渡剧烈、应力集中明显、格室内填充混凝土施工困难等问题,利用外腹板和风嘴箱室构造边箱多格室断面,形成“钢格室+后承压板”的结构,提高钢-混结合段边箱部分截面刚度过渡均匀性;格室内钢-混连接区域采用开孔板剪力键和剪力钉,提高结合段的抗剪强度及延性,增强整体连接的可靠性;格室内填充料采用活性粉末混凝土,并综合考虑结构性能需求和技术指标进行配合比优化,改善结合段的耐久性和施工可靠性。结构受力分析结果表明,各构件受力均满足设计要求。

丹江口水库特大桥地锚式桥台设计

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,1号、4号桥台采用地锚式设计。基于桥台规模限制及结构耐久性考虑,地锚式桥台创新采用了空腔式箱形台身结构(由底板、墙身、盖板和锚台段主梁等组成)。桥台全长45.8 m、顶宽31.6 m,共设置18个空腔,采用矩形扩大基础。为实现传力平顺,地锚式桥台台梁过渡段台身采用肋墙式构造;为降低桥台整体应力水平、提升桥台的抗裂性能,在台身侧墙设置竖向预应力;为增强1号桥台的抗滑稳定性,在台身侧墙设置CFRP岩土锚杆,锚杆锚入中风化基岩。采用有限元法对地锚式桥台构造的受力性能及抗滑稳定性进行验证,结果表明:桥台总体应力分布均匀,台梁过渡段应力过渡平顺,桥台纵、横隔墙应力以压应力为主,并且关键部位有一定的压应力储备;1号桥台设置CFRP岩土锚杆后其抗滑稳定系数提升了20%以上。

部分地锚式斜拉桥钢-混结合段力学性能分析

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔部分地锚式混合梁斜拉桥,主梁钢-混结合段设置在主跨侧距桥塔中心线20 m处,总长6 m,采用多格室后承压板式构造,由后承压板、钢格室和预应力钢绞线等组成。为验证大桥钢-混结合段构造设计的合理性,明确钢-混结合段的受力性能及传力特征,采用ANSYS软件建立钢-混结合段有限元模型,分析承载能力极限状态轴力最不利荷载组合下钢-混结合段钢格室、承压板、格室填充混凝土、开孔板剪力键等主要部件的受力,以及主要传力构件的传力比。结果表明:钢-混结合段总体应力分布均匀,各构件受力指标均满足设计要求,钢-混结合段刚度过渡均匀,传力平顺,有效避免了刚度突变导致的应力集中;钢-混结合段剪力传递以边箱格室剪力键为主,顺桥向随格室填充混凝土与开孔板相对滑移累积,开孔板剪力键剪力逐渐增大;承压板承压传递与钢格室承剪传递轴力比例相当。该桥采用的多格室后承压板式构造,实现了承压板与钢格室承压传剪协同作用,改善了钢-混结合段的受力性能。