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。

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。

钢牛腿支承锚梁型索塔锚固结构传力机理分析

运用通用分析软件Ansys,采用三维弹簧单元模拟焊钉连接件的作用,考虑两端固定、两端滑动及一端固定一端滑动3种钢锚梁端部支承形式,对钢牛腿支承锚梁型索塔锚固区端壁板连接件在锚固区自重、斜拉索力、混凝土收缩、塔壁日照温差和内外温差等作用下的传力机理进行分析。研究表明:钢牛腿支承锚梁型索塔锚固区端壁板连接件的受力分布极不均匀,其中作用于牛腿顶面附近连接件的拉拔力最大,约为30kN;钢锚梁端部支承形式对连接件剪力分布的影响不超过7%,对拉拔力分布的影响约为10%;斜拉索力、混凝土收缩对连接件拉拔力和剪力分布的影响约占总作用力的80%。

螺栓接触非线性对钢牛腿-钢锚梁组合结构受力状态的影响研究

为了解螺栓接触非线性对钢牛腿-钢锚梁组合结构受力性能的影响及高强螺栓自身的受力状态,在宏观受力分析的基础上,以在建贵州红水河特大桥为背景,基于ANSYS建立该桥整体及索塔锚固结构的混合单元有限元模型,并进行了计算分析与比较。结果表明:螺栓接触非线性一方面对钢牛腿与钢锚梁的协同受力性能产生有利影响;另一方面,高强螺栓参与受力后,钢锚梁两端的纵向约束加强,钢锚梁中部上拱量明显增大,钢锚梁与钢牛腿之间的相对滑移明显减小,螺栓孔周边局部应力显著增大。综合来看,螺栓接触非线性对钢牛腿-钢锚梁组合结构受力性能的影响偏于不利,不考虑高强螺栓作用的分析结果偏不安全。

内置式钢锚梁索塔锚固结构试验研究

荆岳长江公路大桥索塔锚固结构采用支承于钢牛腿上非对称布置的钢锚梁形式,为了保证索塔结构的安全,验证索塔设计的抗裂性及安全度,了解非对称布置的钢锚梁在多种不同的支承方式下的受力特性,对索塔锚固区作了足尺模型试验研究。结果表明,钢锚梁三种支承状态下,在设计恒载、活载及最不利荷载组合作用下,索塔锚固结构是安全可靠的,且具有足够的安全储备。钢锚梁两端固定时,单根拉索"失效"或换索状态下,索塔锚固结构是安全的。

大型斜拉桥索塔钢锚梁-钢牛腿制造相关问题探讨

索塔锚固结构是大型斜拉桥主要受力结构,质量要求高、制造难度大。针对钢锚梁-钢牛腿这种锚固结构,结合工程实例,对其结构特点及制造难点、制造过程中的注意事项、焊接变形控制措施等进行了介绍,并提出了一些设计优化建议,可供类似工程借鉴。

某斜拉桥钢锚梁-钢牛腿组合结构受力分析与优化

本文对某斜拉桥钢锚梁-钢牛腿组合结构进行了详尽的有限元分析,为索塔锚固区设计提供依据。根据计算结果 ,对塔壁钢板剪力键进行了优化,取消了PBL板的设置,在满足结构受力安全的前提下,简化施工,保证主塔塔壁钢筋的布置;同时考虑极端断索工况,验证了钢锚梁-钢牛腿组合结构安全性。

钢锚梁式钢—混组合索塔锚固体系设计与分析

某斜拉桥主桥是一座跨径布置为(130m+300m+130m)的双塔双索面预应力混凝土梁斜拉桥,索塔采用倒Y型,斜拉索在桥塔端采用新型空间索面钢锚梁式钢-混组合索塔锚固体系进行锚固。该型锚固体系将锚箱焊在钢锚梁两侧,同时采用钢牛腿替换传统的混凝土牛腿结构,提高了施工速度,改善了结构受力。介绍了该种锚固体系的特点,并采用有限元方法对改型索塔锚固体系的受力情况进行了分析,可为该类型索塔锚固体系设计提供参考。

常泰长江大桥主航道桥索塔锚固构造研究

常泰长江大桥主航道桥为(142+490+1176+490+142)m公铁合建双塔斜拉桥,采用钢-混混合结构空间钻石型桥塔,索塔锚固区采用钢箱-核芯混凝土组合结构,S4~S39号斜拉索锚固于核芯混凝土上。为实现索塔锚固区斜拉索竖向分力的有效传递,提出方案A(钢齿块+剪力钉)、方案B[钢齿块(加肋)+剪力钉]、方案C(混凝土齿块)、方案D(钢锚箱+PBL剪力键)以及方案E(钢锚箱+承压板+剪力钉)共5种索塔锚固构造方案,从结构受力及施工工艺对5种方案进行比选,并采用模型试验及有限元分析对所选锚固构造方案进行验证。结果表明:方案E剪力钉受力分布均匀,剪力大小适中,且施工便捷,对于S7~S39号斜拉索,推荐采用方案E;对于斜拉索竖向角度较大的S4~S6号斜拉索,钢锚箱在构造和张拉空间上存在冲突,推荐采用方案C。方案E模型试验和有限元分析表明:结构应力、剪力钉受力及钢锚箱构造各板件应力均有安全储备,锚固构造处于线弹性状态,能满足规范及使用要求。

小干大桥组合索塔锚固区受力特点研究

小干大桥位于329国道舟山普陀勾山至小干岛段,主桥桥跨为130 m+300 m+130 m,混凝土斜拉桥,索塔区采用钢锚梁-钢牛腿组合结构,锚固区结构型式复杂。采用空间有限元理论对其受力特点进行分析,为同类锚固结构提供一定参考依据。

钢锚梁-钢牛腿组合结构水平受力机理试验

为给斜拉桥中钢锚梁-钢牛腿组合锚固结构的设计提供参考,针对钢锚梁边界条件变化导致传力机理不同的特点,基于平面框架理论,推导了斜拉索水平索力在钢锚梁和索塔间分配值的理论计算式,并以实际工程试验为背景,将理论计算结果与足尺模型试验结果、有限元模型计算结果进行对比分析,以验证理论计算式的合理性。结果表明:所提出的理论计算式较为合理;理论计算式计算结果与试验结果、有限元计算结果较为吻合,三者的水平索力分配值之差在10%以内,理论计算结果与有限元计算结果之差在5%以内。

舟山小干大桥主桥总体设计

小干大桥位于329国道舟山普陀勾山至小干岛段,连接本岛和小干岛,跨越繁忙的沈家门航道。主桥采用跨径组合(130+300+130)m的单箱三室混凝土斜拉桥。该项目按双向两车道二级公路标准设计,道路等级较低,桥面净宽15m,宽跨比小;桥梁纵坡达到4%,悬臂施工边中跨对称性差,对结构设计和理论计算提出了更高的要求。现先分析其桥址区的地质、水文、通航等建设条件;接着介绍该桥的桥跨布置、约束条件、混凝土主梁、拉索、桥塔和组合索塔锚固区的构造;最后介绍桥的精细化索力张拉方案和总体计算组合选取。其内容可供同类桥梁设计时参考借鉴。