带锚固板半灌浆套筒拉伸性能数值分析

为避免半灌浆套筒连接件因黏结滑移产生的连接件失效,提出一种将锚固板应用于半灌浆套筒中的方式,以提高半灌浆套筒连接件的可靠性及力学性能。采用ABAQUS软件,考虑钢筋与灌浆料之间的黏结滑移及灌浆料塑性损伤情况,设置不同直径钢筋、有无锚固板的有限元模拟试件组,采取位移加载方式对试件组进行单调拉伸。结果表明:同一直径下,随着钢筋锚固长度增大,钢筋-灌浆料之间黏结强度增大,半灌浆套筒连接件伸长位移减小;同一锚固长度下,随着钢筋直径增大,钢筋-灌浆料之间相对滑移增大,半灌浆套筒连接件伸长位移增大,同时,增加锚固板后限制效果也更明显;增加锚固板避免了钢筋锚固长度≤8d(d为钢筋直径)时的钢筋拔出破坏形式;无锚固板连接件的钢筋-灌浆料界面的黏结作用范围有限;锚固板发挥承压作用,远离荷载端一侧的钢筋应力显著减小。因此,可以考虑通过带锚固板的方式增加半灌浆套筒连接件的性能。

贵州凯峡河特大桥总体设计

贵州凯峡河特大桥为(180+230)m不对称半飘浮体系独塔结合梁斜拉桥,桥梁依次跨越凯峡河河谷和U形溶蚀槽谷。主梁采用双边“上”字形钢主梁与混凝土桥面板组成的结合梁,全宽30 m,桥面板采用C55高性能混凝土。桥塔采用“人”字形结构,塔高117 m。斜拉索采用环氧喷涂钢绞线成品索,按空间双索面扇形布置,单个索面布置18对,全桥共72根斜拉索。索塔锚固采用钢锚梁;索梁锚固采用锚拉板,为适应空间索面斜拉索锚固,锚拉板与钢主梁腹板采用小角度弯折焊接。桥塔采用爬模法施工,钢主梁采用桥面吊机悬拼。分别采用有限元软件MIDAS Civil和MIDAS FEA对斜拉桥进行总体和局部计算,结果表明该桥各项指标均满足规范要求。

板锚在双层黏土中埋深损失的大变形有限元分析

海洋工程中,海床土体分层现象对吸力嵌入式板锚(SEPLA)在海床中的旋转调节过程有着不可忽视的影响。基于耦合的欧拉‑拉格朗日(CEL)法,建立起用于分析板锚在双层黏土中埋深损失的有限元模型。通过与已有离心机试验及数值计算结果对比,验证模型的有效性。在板锚初始埋深不变的情况下,考察不同系缆点距上下层土体分界线距离(d)及强度比(s_(u1)/s_(u2))对板锚在双层黏土中埋深损失的影响,通过分析板锚周围土体的流动机制,明确了锚在双层黏土中埋深损失增大的原因,并建立起板锚埋深损失经验公式。结果表明,在s_(u1)/s_(u2)<1的双层黏土中,随着d的增大,板锚的埋深损失先增大后减小,并存在一极大值ΔZ_(max),该极值比板锚在下层均质土中埋深损失大74.2%-81.1%,在工程中较为危险;在s_(u1)/s_(u2)>1的双层黏土中,随着d的增大,板锚的埋深损失逐渐减小;d≤-0.5B与d≥1B时,板锚的旋转过程分别仅受上层土体与下层土体的影响。

新型双拉索钢锚箱偏载试验研究

临港公铁两用长江大桥索梁锚固结构采用了新型双拉索钢锚箱,当两根拉索出现一根拉索断索或者换索时,钢锚箱受力出现极端工况,存在破坏的可能性。为探究新型双拉索钢锚箱结构在断索极端状况下的受力性能,根据缩尺理论设计缩尺模型试验进行研究分析。结果表明:在偏载荷载作用下,钢锚箱整体刚度约为450 kN/mm,在2.5倍设计荷载作用下,结构整体仍然处于弹性受力状态;在偏载作用下,偏载侧整体受力大于非偏载侧,锚固板与承压板外缘接触的位置受力较大,偏载侧最容易出现破坏。临港长江桥双拉索钢锚箱具有良好的受力性能,在断索偏载工况下整体仍然处于弹性状态,具有较大的安全储备。

新型预制装配式结构体系在水处理构筑物中的应用技术研究

在面对大型的地下污水处理厂大型水池等特殊结构时,现有的预制板或预制墙由于其相对较大的跨度、高度以及较高的防水防腐要求,因而存在较多局限。为解决上述问题,结合上海竹园污水处理厂四期工程1.5标项目的工程实践,详细介绍了预制“双面叠合剪力墙+倒T板”,节点形式采用UHPC连接的新型预制装配式施工技术在地下污水处理厂中的运用。采用HDPE锚固板防腐层与构件一同预制的防腐措施,可为今后大型污水处理厂预制装配式结构工程的施工提供参考。

土体应变软化对串联式双锚定板抗拔性能的影响

为增强锚定板锚固系统的抗拔承载力,提出串联式锚定板锚固系统。基于FLAC3D有限差分软件,建立串联式竖向矩形双锚定板与土体相互作用的有限差分模型;基于粉质黏土室内三轴试验结果,获得考虑土体应变软化时,塑性剪切应变因子与塑性剪应变的关系;研究土体应变软化、前后锚定板间距、锚定板埋深对锚固系统抗拔性能的影响。研究结果表明:为避免前后锚定板相互影响而降低锚固系统的承载能力,前后锚定板的间距不得<3倍锚定板边长;当锚定板埋深<5倍锚定板边长,锚固系统的破坏模式为非对称破坏模式,呈现出浅埋锚定板破坏特征;锚定板埋设深度>5倍锚定板边长,锚固系统的破坏模式为对称破坏模式,表现为深埋锚定板破坏特性;当锚定板位移达到约10mm时,锚定板周围土体将出现应变软化现象。土体应变软化会降低锚定板锚固系统的抗拔承载力。

斜拉桥索导管及钢锚箱精准定位施工技术

洋塘大桥为独塔双索面内倾式斜拉桥,桥梁总长度为607 m。主塔采用H形结构,主塔高度65 m,共设有17条拉索,其中1—8号为索导管、9—17号为钢锚箱。为避免拉索与导管口发生碰撞,提高施工进度,索导管与钢锚箱的精准定位十分重要。该文结合实际工程和施工条件,提出索导管三维坐标定位方法,并研究出导管口精密定位装置及钢锚箱安装技术,以保证索导管和钢锚箱的精准快速施工。

新型客货共线预制箱梁预应力施工技术

铁路箱梁梁型不断更新迭代,导致部分老的施工方法难以高效完成施工。本文以金甬铁路2019版客货共线预制有砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁预应力现场施工为工程背景,从橡胶棒抽拔到封锚多个环节进行研究。最终形成了一套由多项专利工装代替传统施工方法的施工技术。本技术具有工装、设备制作简易、作业工效高、劳力成本省等多个优点,可为今后该梁型施工提供一定的借鉴作用。

双锚拉板-锚箱索梁锚固结构设计研究及疲劳试验

铁路斜拉桥索梁锚固结构既承受着恒载索力,又有活载索力长期的反复作用,铁路活载冲击作用大,活载索力所占比重大,且构造复杂,须合理设计以解决疲劳问题。以渝利铁路韩家沱长江大桥为实例,针对铁路钢桁梁斜拉桥索梁锚固区的受力特征与抗疲劳要求,设计研究了一种新型的索梁锚固结构,即整体式双锚拉板-锚箱复合式索梁锚固结构,建立索梁锚固结构板壳有限元分析模型,进行了数值模拟分析,加工制作了1∶1足尺模型并进行了静力加载与动力疲劳试验。分析与试验验证表明,该锚固结构具有较好的受力与抗疲劳性能,在铁路钢桁梁斜拉桥上具有很好的适用性。

斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构传力机理及疲劳可靠性研究

针对锚拉板式索梁锚固结构部分区域应力集中严重,疲劳性能不明确等问题,对湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固结构分别进行了足尺比例静载和疲劳模型试验,研究了其结构特点、制造工艺、应力集中程度、塑性区大小和分布、关键构造细节的疲劳性能等。通过有限元计算,对影响结构性能的一些重要参数进行了分析。研究结果表明,该结构部分区域存在一定程度的应力集中,在1.7倍设计荷载作用下个别区域出现了屈服,经循环加载疲劳试验结构关键部位未发现疲劳裂纹,结构的静承载力和疲劳性能均能满足设计要求,并具有一定的安全储备。研究结果为类似结构的设计提供了可靠的参考数据,并对结构参数优化、改善结构受力性能等具有一定的指导意义。

湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固区疲劳试验

为评估湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固结构关键构造细节的疲劳性能,对该结构进行了足尺模型疲劳试验.为指导疲劳试验,了解结构受力特性,用通用有限元软件ANSYS对结构进行了分析.结果表明,锚拉板与锚拉筒之间的连接焊缝下端部应力集中明显,最大主拉应力出现在该区域;在设计疲劳荷载作用下,该结构关键构造细节处均未发现疲劳裂纹,结构疲劳性能满足设计要求.

锚拉板式索梁锚固区足尺模型承载性能试验研究

为了研究锚拉板式索梁锚固结构在设计荷载下的应力分布及传力机理,对某斜拉桥锚拉板式索梁锚固区进行了足尺模型静力加载试验,得到各受力区域在不同荷载等级下的应力分布情况;利用ABAQUS建立索梁锚固有限元模型,按Von Mises强度理论分析其承载性能,并与试验结果对比。结果表明:在设计荷载作用下,该结构整体处于弹性工作状态,满足设计承载能力的要求;锚拉板与锚拉筒的侧焊缝根部圆弧区出现较大应力集中;上加劲板以上的锚拉板部分,最大应力出现在中部槽口中间位置;钢箱梁区域的整体应力水平较低;该结构各构件应力传递路径明确,设计时建议加大锚拉板与锚拉筒侧焊缝根部圆弧半径。

锚拉板式混凝土索梁锚固体系实桥试验研究

为研究索力作用下锚拉板式混凝土索梁锚固体系的受力性能,以五河淮河大桥为工程背景进行实桥试验和有限元分析。选取该桥0号节段混凝土锚拉板进行实桥试验,测试锚拉板在分级索力作用下的应力及变形,采用ANSYS软件建立有限元模型,计算2种连接方式下(考虑混凝土主梁与钢锚拉板的固结与滑移)的应力分布与锚拉板变形。结果表明,钢锚拉板与混凝土主梁在固结或滑移连接方式下,斜拉索锚固区域的应力分布基本相同,但连接区域的应力分布及锚拉板变位差别显著;测试的锚拉板应力和位移与荷载呈现良好线性相关性,最大测点应力296 MPa,结构仍处于弹性工作状态;锚拉板应力分布的实测值与有限元计算值吻合,板件应力扩散和传递效果良好;连接区域的实测应力和位移与滑移方式下的有限元分析较吻合,但摩擦系数不主导滑移结果。

大跨度铁路钢箱梁斜拉桥对接式无肋锚拉板疲劳试验研究

锚拉板索梁锚固结构具有构造简单、传力明确、维护方便等优点,但在铁路斜拉桥中应用极少。针对新型铁路斜拉桥对接式无肋锚拉板,开展其受力仿真分析,以应力等效准则设计出足尺疲劳试验模型,并实施300万次疲劳试验。研究表明:疲劳索力幅下疲劳应力基本在50 MPa以内,量值不高;锚筒焊缝、锚板开孔处、锚板对接焊缝两端为主要疲劳敏感区域。疲劳实测应力值与理论值相符良好。在设计寿命等效的200万次疲劳后测点应力基本无变化;试验后未见表面疲劳裂纹,疲劳敏感区解剖试验显示对接焊缝两端内部存在微小焊接缺陷及疲劳裂缝,未见其他内部裂缝。焊接残余应力及微小缺陷是疲劳开裂的主要影响因素,结构总体疲劳性能良好。

厦漳跨海大桥北汊主桥锚拉板锚下区域受力分析

厦漳跨海大桥北汊主桥为主跨780m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,斜拉索在主梁上的锚固采用锚拉板式结构。由于锚拉板锚下区域是应力集中最为明显的地方,为改善该区域结构受力,寻求该区域结构过渡最优方案,采用有限元软件ANSYS建立完整锚拉板结构的节段模型,分别采用弹性材料模型及理想弹塑性材料模型,对锚拉板锚下区域的不同过渡形式进行应力分析,并比较其塑性应变。结果表明,随着过渡区曲率半径的增大,应力集中区的最大应力值逐渐减小,塑性区范围也随之发生变化。根据比较分析结果,结合锚拉板结构的紧凑性要求,厦漳跨海大桥北汊主桥锚拉板过渡区选用了半径为40mm的1/4圆弧过渡形式。

湛江海湾大桥索梁锚固结构足尺模型试验

为了深入研究锚拉板式索梁锚固结构的传力机理和应力分布规律,评估其安全性和可靠性,以湛江海湾大桥为工程背景,对锚拉板式索梁锚固结构进行了足尺模型试验,并与非线性有限元仿真结果进行了比较．研究表明:锚拉板与锚拉筒连接焊缝处应力水平较高,远离焊缝应力分布趋于均匀;结构整体受力合理,具有足够的安全储备,但局部存在应力集中,设计时应予以注意.

黄冈公铁两用长江大桥主桥钢梁设计

黄冈公铁两用长江大桥主桥为(81+243+567+243+81)m五跨连续钢桁梁斜拉桥。该桥采用塔墩固结、塔梁分离的结构体系;采用双层钢桁梁结构,上层为双向4车道高速公路,桁宽27.5m,下层为双线铁路,桁宽16m;钢桁梁采用倒梯形斜主桁断面,桁高15.5m,节间长13.5m;主桁为N形桁架,主桁上、下弦杆均采用平行四边形截面,斜杆采用平行四边形截面或斜工字形截面;节点为焊接整体节点,节点位置的杆件均采用等强对拼连接,斜拉索通过内置式钢锚箱锚固在上弦节点内部;公路及铁路桥面系采用板桁结合的正交异性板整体桥面系;在上弦节点位置设置三角形桁架式横向联结系。

斜拉桥钢锚拉板区域焊接应力消除试验研究

对重庆江津观音岩大桥索梁锚固区域部分进行了3个足尺比例试件的焊接残余应力测试,并对其焊缝进行了超声波冲击试验,以研究超声波冲击对钢锚拉板区域各焊缝应力的影响情况。测试和试验研究结果表明,钢锚拉板区域各焊缝存在着相当大的焊接残余应力,特别是在平行于焊缝长度方向的应力,不少测点已接近屈服强度。通过采用超声波冲击工艺,大幅度地减小和消除了该区域的焊缝残余拉应力,3个试验试件的各焊缝在平行和垂直于焊缝长度方向的应力平均下降50%以上,最大的下降96.5%,不少测点应力已由拉应力变为了压应力,有效地改善了应力的状态,从而使结构的受力更合理,应力分布趋于均匀。超声波冲击可以作为一种解决斜拉桥桥钢锚拉板区域焊接应力过大问题的有效的方法,对提高接头的疲劳寿命有明显作用。

大跨度铁路钢箱梁斜拉桥对接式锚拉板受力及传力特性研究

针对新型大跨度铁路钢箱梁斜拉桥对接式锚拉板,采用仿真分析与室内足尺模型试验相结合的研究方法,研究原结构在最不利索力下的受力传力特性,并分析不同设计参数对结构受力传力的影响。结果表明:斜拉桥对接式锚拉板主要传力板件为锚筒、锚筒加劲肋和锚板;锚板与锚筒连接焊缝及锚板与腹板对接焊缝是关键传力部位;仅在锚板开孔圆弧过渡处、锚筒及其加劲肋与承压板相接处、锚板与锚筒连接焊缝端点、承压板与锚板焊缝端点存在小范围应力集中,结构整体应力水平在150 MPa以内;试验实测与理论应力结果吻合较好;随着锚筒与锚板焊缝长度缩短,焊缝应力分布曲线整体向高应力区移动,且低应力区段应力增长幅度大于高应力区段;随锚板厚度的增加,锚筒与锚板焊缝整体应力呈现显著降低的趋势,但应力降低的速率随锚板厚度增加而降低;锚拉板结构具有良好的受力传力性能。

观音岩大桥锚拉板区域焊接应力试验

针对钢结构斜拉桥索梁锚固区域焊接应力较为集中的特点,以重庆江津观音岩大桥索梁锚固区域为研究对象,制作了三个足尺比例的试件,对锚拉板区域相关焊缝的残余应力进行试验研究。结果表明,锚拉板区域各条主要焊缝都不同程度地存在着焊接残余应力,局部地方接近屈服强度。研究分析了锚拉板区域各类焊缝的残余应力特征、分布规律、产生原因及影响因素,并提出相关的意见和建议,为同类桥梁索梁锚固区域的设计和制作提供科学的依据。