大跨度公铁同层斜拉桥锚箱式索梁锚固结构传力机理及参数分析

鉴于锚箱式索梁锚固结构构造和受力复杂,以某在建四塔大挑臂公铁同层斜拉桥锚箱式索梁锚固结构为研究对象,采用数值模拟分析该结构在设计索力作用下应力分布规律及荷载传递机理,通过参数分析研究合理的结构设计参数。研究结果表明,该桥索梁锚固结构各受力板件均存在不同程度的应力集中,应力集中主要出现在板件开孔边缘以及板件间交界处;锚固结构通过支承板与主梁腹板间4条连接焊缝以剪力的形式传递92.5%的索力,索力传递效率较传统钢锚箱更高;锚固结构中,各受力板件厚度变化对各板件力学行为影响具有耦合性,封端板和支承板受力对其自身厚度变化最为敏感,且封端板和支承板厚度增加能够缓解各板件的应力集中,但2片外侧加劲板对锚固结构各板件受力影响很小。建议该类型索梁锚固结构在保留封端板和支承板原设计的基础上去除两侧加劲板,将更具经济性。

公铁同层大挑臂钢箱梁正交异性桥面板疲劳特性研究

为深化认识大挑臂钢箱梁正交异性钢桥面板的疲劳问题,以世界首座公铁同层大挑臂钢箱梁斜拉桥——金海大桥为背景,采用ANSYS软件建立钢箱梁节段精细化有限元模型,分析了多种工况下箱梁在有挑臂和无挑臂处顶板、U肋及横隔板关键疲劳细节的应力状态、应力影响面等,并对比分析了箱梁疲劳特性在横桥向的差异。结果表明,大挑臂钢箱梁的顶板-U肋细节应力影响面长宽约为2个U肋和2道横隔板,与普通闭口钢箱梁无异,而横隔板-U肋细节应力影响面长宽约为7个U肋和3道横隔板,远超普通闭口钢箱梁同类细节应力影响范围;箱梁在不同区域的部分同类疲劳细节受力状态存在明显差异,沿纵桥向,分别在有挑臂和无挑臂处的横隔板开孔底边细节应力差距高达85.4%;沿横桥向,靠近箱梁中心线的内侧车道为最不利加载车道,该车道内横隔板侧边开孔细节最不利应力幅可高出其他车道57%;箱梁各疲劳细节对轮载横向分布位置十分敏感,其沿横桥向疲劳特性差异主要由横梁整体弯剪变形引起,同时,邻车道疲劳荷载对横隔板侧边开孔细节应力幅影响超过38%。因此,多车效应不宜忽略,根据重车车流量统计推算,本桥多车效应系数建议取值1.05。