斜拉桥索塔锚固区及组合锚固结构受力性能分析

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wujie365
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斜拉桥作为大跨度桥梁的主要桥型,在实际工程应用中越来越广泛,随着斜拉桥的受力性能研究的逐步深入和施工技术的发展创新,桥梁跨径不断地得到突破,而索塔锚固区及锚固结构作为传递荷载的关键部位,由于其受力复杂,且不同桥梁之间存在较大的差异性,故在工程应用上一直备受关注。本文以安海湾特大桥主桥为研究对象,通过全桥杆系模型分析斜拉桥的整体受力性能,而后针对混凝土索塔锚固区及钢牛腿-钢锚梁组合锚固结构进行局部构件分析,了解结构的应力分布规律及受力特点。进行的主要工作和得到的主要结论如下:(1)利用MIDAS/Civil有限元软件建立了安海湾斜拉桥的全桥杆系模型,对其各阶段受力情况进行分析,了解桥梁在施工阶段、成桥状态及运营阶段基本组合等不利工况下各主要结构的受力特点。分析结果表明:索塔表现为压弯构件,在不同的阶段中,其最不利的受力截面均出现在索塔底部,其中运营阶段基本组合工况下受力最大;主梁表现为受弯构件,在施工阶段和运营阶段,其纵桥向正弯矩最大值出现在边跨端部,在成桥状态下出现在中跨跨中处,而最大负弯矩区在施工阶段位于尾索处,跨中10#拉索主梁顶部,在成桥状态下位于1#拉索主梁顶部,在运营阶段位于索塔支承处。(2)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,通过在螺母截面上施加施工阶段、运营阶段基本组合及单侧受力等最不利工况静力荷载的等效均布力,分析了解各工况下结构的应力分布情况。分析结果表明:在各阶段静力荷载作用下,结构的应力分布规律基本一致,在各构件之间的接触位置上均存在不同程度上的应力集中现象;随着施加荷载的增大,各构件的受力也愈加明确,整体结构受力均在容许范围内,结构可靠安全。(3)考虑到加设环向预应力筋所带来的结构安全储备与工程预算的矛盾,本文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结构的整体受力的影响程度。分析结果表明:设置环向预应力筋对索塔锚固区域的影响较大,对组合锚固结构的影响仅局限于平衡梁结构,对于其余受压结构几乎没有影响;设置环向预应力筋可以一定程度上减小索塔锚固区的主拉应力,但在正常运营过程中,其主要起到安全储备的作用;环向预应力筋更适用于双侧受力均衡的索塔结构。
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