红水河特大桥钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构设计研究

红水河特大桥是贵州省第一座采用混合式叠合梁的大跨度斜拉桥,其桥跨布置、主梁结构形式及索力分布均不对称。针对其突出的非对称受力特征,该桥索塔锚固区拟采用钢牛腿-钢锚梁组合结构形式。根据钢锚梁的不同受力模式,该文提出了两种钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构设计方案,基于Ansys分别建立了两种设计方案的钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构精细化有限元模型,并进行了计算分析与比较。结果表明:采用以钢锚梁纵向拉伸变形为主的小偏拉设计方案,可以显著降低钢牛腿-钢锚梁组合结构的应力水平,加大钢锚梁与钢牛腿接触面的相对滑移,使钢锚梁偏向于轴向拉伸的理想受力状态,结构整体力学性能更好、更安全。红水河特大桥索塔锚固结构设计最终采纳了小偏拉设计方案。

斜拉桥索塔钢混组合锚固结构力学性能分析和试验研究

采用自平衡式加载反力架对苏通大桥索塔钢混组合锚固结构进行足尺模型试验,观测模型的应力、裂缝分布和变形情况。采用ANSYS有限元软件对模型进行数值分析。试验和分析结果表明:索孔出口面上方的混凝土表面最易出现裂缝;钢混结合面表现为弯剪共同作用的特性,顶推荷载水平分力主要由钢锚箱结构承担,混凝土亦承担一小部分,竖向分力可全部由剪力钉传递给混凝土承受;单节段模型的有限元计算结果比多节段模型的计算结果偏大,用单节段模型试验结果代表实桥受力状况偏于安全。

拱桥吊杆锚拉板式组合锚固结构设计分析

针对目前拱桥吊杆疲劳与腐蚀破坏的问题日益突出,以某大跨径拱桥工程为背景,研究提出一种新型组合结构实现吊杆在梁端的锚固,充分发挥钢与混凝土各自材料的优点,大幅度提高吊杆梁端锚固结构的安全性与耐久性。

常泰长江大桥组合索塔锚固结构钢-混传剪构造足尺模型试验研究

常泰长江大桥索塔锚固结构采用钢箱-核芯混凝土组合结构,为研究该新型组合索塔锚固结构钢-混传剪构造的受力特性,进行钢-混传剪构造足尺模型试验研究。制作2个锚固结构足尺节段试验模型,通过压剪试验研究锚固结构的荷载~滑移曲线及应力、应变分布等受力特性,并通过有限元模型分析锚固结构的传力机理和各组件的内力分配比例,推导剪力钉剪力计算方法。结果表明:在2.14倍单索最大索力荷载作用下,锚固结构保持弹性状态,钢壁板未产生明显滑移,钢-混界面最大滑移不超过0.25 mm,该锚固结构中钢-混传剪构造至少具有2.14倍的安全系数;荷载作用下,剪力钉剪力从上至下逐渐增大,锚腹板附近底部3排剪力钉剪力较大,钢-混传剪构造至少存在剪力钉和界面摩擦力2种传剪机制,钢-混传剪构造的承载能力显著提高;钢-混传剪构造受力过程分为粘结力传力阶段和局部滑移阶段,剪力钉剪力分布不仅与沿剪切方向长度分布有关,也与荷载的大小线性相关。

斜拉桥钢-混凝土组合索塔锚固结构节段模型试验研究

重庆嘉悦大桥桥塔采用内置式钢锚的钢-混凝土组合索塔锚固结构形式,最大设计索力达1100kN。通过对该钢-混凝土组合索塔锚固结构的足尺(1∶1)模型试验,结合空间有限元仿真计算分析,对该钢-混凝土组合索塔锚固结构的受力行为和传力机理进行了研究,得出一些结论。试验结果对重庆嘉悦大桥的建设起到了重要的指导作用。

开孔板连接式组合索塔锚固结构参数敏感性分析

为研究开孔板连接式组合索塔锚固结构竖向剪力分布与影响因素,以石首长江公路大桥(主桥为主跨820 m的双塔单侧混合梁斜拉桥,钢锚梁-钢牛腿组合索塔锚固结构采用开孔板式连接件)为背景,基于连续弹性介质层法,取钢锚梁、钢牛腿和钢壁板作为脱离体单独分析,得到竖向剪力计算公式,对开孔直径、同高度开孔数量、竖向开孔间距和钢壁板厚度等参数进行敏感性研究。结果表明:开孔板连接式组合索塔锚固结构竖向剪力随节段高度的降低而增大;最大竖向剪力对同高度开孔数量和竖向开孔间距的变化较为敏感;适当减小开孔直径、竖向开孔间距和钢壁板厚度,或增大同高度开孔数量、塔壁厚度和混凝土弹性模量,可不同程度地降低开孔板连接件的最大竖向剪力。

组合索塔锚固结构连接件布置参数分析

笔者建立斜拉桥索塔组合索塔锚固区有限元模型,通过改变钢锚箱和混凝土塔壁之间的连接件直径以及布置的间距和数量,分析不同连接件布置方式下锚固区的混凝土应力分布和连接件受力,研究连接件对组合索塔锚固结构受力的影响,从而提高索塔锚固结构传递索力的可靠性,为优化连接件布置提供参考。

可滑动钢锚箱组合索塔锚固结构力学性能试验研究

佛山富龙西江特大桥4~26号斜拉索塔上锚固采用可滑动钢锚箱组合索塔锚固结构,为掌握这种新型索塔锚固结构的力学性能,开展1∶2缩尺模型试验,对滑动副的工作性能、钢锚箱和混凝土塔柱应力状态、钢锚箱与混凝土塔柱间竖向相对滑移量、斜拉索索力传递路径及混凝土塔壁裂缝的发展规律进行研究。结果表明:镜面不锈钢与双组份石墨烯改性氟碳漆涂层组成的滑动副摩擦系数为0.055,适合作为可滑动钢锚箱的滑动副;钢锚箱侧拉板在斜拉索索力作用下处于拉、弯、剪复合受力状态,最大应力为150 MPa,应力水平较低,混凝土塔柱顺桥向最大拉应力仅为0.57 MPa,即使不设预应力也无开裂风险;钢锚箱与混凝土塔柱间的竖向相对滑移量很小,二者间连接可靠,能够很好地共同承受竖向索力;滑动端锁定前,竖向索力几乎全部由钢锚箱的固定端通过剪力连接件传递给混凝土塔柱,水平索力几乎全部由钢锚箱承担,滑动端锁定后,斜拉索索力增量由钢锚箱与混凝土塔柱共同承担;加载至2.5倍标准组合索力过程中,结构依次出现竖向裂缝和水平裂缝,所有裂缝宽度均较小,最大宽度仅0.2 mm。

环向预应力筋对斜拉桥索塔锚固区的受力影响分析

本文以泉厦漳城市联盟路泉州段安海湾特大桥斜拉桥为研究对象,在全桥模型分析计算的基础上,应用MIDAS/FEA有限元软件对索塔锚固区和钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构进行实体单元建模,通过在螺母实体单元上施加各最不利工况下的等效均布力,对比分析索塔锚固区及组合锚固结构在有无加设环向预应力筋状态下的受力特点,了解环向预应力筋对索塔结构整体受力的影响程度,为国内同类桥梁的设计提供了一定的参考价值。

钢锚梁-钢牛腿组合索塔锚固结构混合剪力连接件受力特性研究

鉴于混合剪力连接件受力特性的复杂性,以厦漳跨海大桥北汊主桥为工程背景,在模型试验研究的基础上,采用壳-梁-实体精细化有限元数值方法对钢锚梁-钢牛腿组合索塔锚固结构混合剪力连接件受力状态、传力机理及其影响因素进行研究。结果表明:焊钉群竖向剪力横桥向上整体呈现边缘大、中间小的分布趋势;竖向上牛腿顶板以上钉群竖向剪力自上向下逐渐增加,顶板以下区域呈马鞍形分布。焊钉群较大轴向拉力出现在牛腿顶板对应位置,较大轴向压力出现在牛腿腹板高度对应位置。PBL剪力键群承担的竖向力和水平力均表现出中间大、边缘小的分布规律。混凝土塔壁承压、竖向力的变化以及面外弯矩的作用,对索力竖向分力在混合剪力连接件间分配的影响依次增大。