斜拉桥异形钢索塔锚固区受力敏感性因素分析

新首钢大桥主桥为主跨280 m的不对称倾斜拱形钢塔斜拉桥,斜拉索为空间异形索面。由于斜拉索锚固区与变截面扭曲钢塔的空间衔接关系不断变化,导致异形钢索塔锚固区的受力非常复杂。为了解复杂钢索塔锚固区的受力特性,以为该区域局部合理优化提供依据,采用CATIA软件建立索塔锚固区有限元模型,对影响该区域局部受力的主要因素进行敏感性分析。结果表明:影响索塔锚固区的主要敏感性因素包括斜拉索横向偏角、钢锚箱腹板厚度、锚腹板的底部夹角;斜拉索有横向偏角时,锚腹板角点应力对角点约束刚度敏感,且在距离角点4~5 cm处布设加劲肋最为有效;在锚腹板高度一定的前提下,锚腹板与承压板衔接点应力对锚腹板底部夹角较为敏感;锚固区应力扩散区域有限,边、中跨锚固区之间受力相互影响小。

东莞滨海湾大桥主桥总体设计

东莞滨海湾大桥主桥采用对称空间扭索独柱塔斜拉桥,跨径布置为(60+200+200+60)m,塔梁固结体系。桥塔采用钢-钢壳混凝土混合塔,高149.8 m,中、下塔柱采用钢壳混凝土组合结构,利用钢材的可塑性满足桥塔建筑造型及外观质量的需求,利用内、外壁钢壳与混凝土的相互约束作用提高钢结构稳定性并形成核心混凝土,充分发挥两种材料优势;上塔柱采用纯钢塔,局部构件传力清晰且有效减轻结构自重;钢塔柱与钢壳混凝土组合塔柱交界面通过承压隔板、塔壁板、竖向加劲肋等保证传力连续。主梁采用分离式钢箱梁,全宽60 m。塔梁固结处桥塔结构连续,主梁通过局部加厚的顶、底板及多道纵、横隔板与桥塔连接。斜拉索为锌铝合金镀层平行钢丝索,标准抗拉强度1770 MPa。结构分析表明,该桥静力、抗震、抗风性能均满足规范要求。该桥利用BIM平台融合建筑、设计、计算、钢结构智能化制造及装配化架设等应用场景,可为类似桥梁建设提供参考。

多肢钢管-钢管混凝土复合主塔钢混结合段受力性能分析

某部分斜拉桥的异型主塔采用多肢钢管-钢管混凝土复合结构,在其塔底钢混结合段5根钢管混凝土塔柱相贯焊接在钢筋混凝土塔座的加劲板上,结构十分复杂。为分析钢混结合段的受力性能,利用通用有限元软件ABAQUS建立精细化三维实体有限元模型,并充分考虑结构复杂的空间几何形状、网格划分精度材料非线性、部件之间的接触关系以及边界条件等问题。最不利荷载工况下的荷载分析结果表明:钢混结合段整体受力较为均衡,变形连续协调;塔柱钢管应力均小于屈服强度,中塔柱与次塔柱相贯处出现较为明显的应力集中现象,管内混凝土局部出现较大的拉应力;管底钢板和加劲板的应力由边缘至中心逐渐增加,最大应力点均位于中塔柱和次塔柱交界处;混凝土塔座未出现开裂或压碎现象,但与管底钢板和加劲板相交处易出现应力集中现象。研究结果可为其他相似工程中钢混结合段的设计与施工提供参考。

异形钢塔临时固结系统刚度参数识别与架设优化

北京市长安街西延永定河大桥为主跨约280 m的高低塔斜拉刚构组合体系桥,桥塔采用双肢非一致倾斜、空间不对称扭转变截面拱形钢塔。由于初始计算模型中未考虑临时固结系统(由“支座+砂箱+锚杆”组成)的实际压缩刚度,导致该桥矮塔架设过程中锚杆力变化偏离预期。为保证临时固结系统的安全性,开展现场专项试验测试各构件的压缩变形,基于空间平截面假定与位移法构建平衡方程识别支座、砂箱刚度,并将刚度识别结果代入有限元模型评估临时固结系统的可靠性。结果表明:支座压缩刚度为30083 kN/mm,砂箱平均压缩刚度为3370 kN/mm;后续架设阶段中,E1锚杆的初张力有濒临损失殆尽的风险,临时固结系统的可靠性难以保证;采取提前架设部分中跨主梁的措施调整工序后,锚杆力变化值均在可控范围内,临时固结系统处于安全状态。

异形桥塔斜拉桥结构性能分析

以一座异形钢桥塔的斜拉桥为例,对该桥的结构设计进行了介绍;针对该桥的特殊造型,采用Midas Civil有限元软件进行了总体计算分析;采用ANSYS对异形钢桥塔进行了实体分析。分析结果表明,该结构在运营阶段均能满足规范各项指标要求。