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1、總第l3期鋼桁梁斜拉橋索梁錨固結(jié)構(gòu)局部受力研究29鋼桁梁斜拉橋索梁錨固結(jié)構(gòu)局部受力研究張安戶，趙承新(中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司，湖北武漢430034)摘要：桂平郁江雙線鐵路橋?yàn)殇撹旒苄崩瓨?，相對?橋梁概況公路橋梁，承受的列車活載大，其索梁錨固結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，在相對較小的范圍內(nèi)板件多、焊縫多，應(yīng)力集中明顯，是大跨度桂平郁江雙線鐵路橋?yàn)槲蹇邕B續(xù)鋼桁梁雙塔斜鋼斜拉橋控制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位。采用模型試驗(yàn)與有限元計(jì)拉橋，主橋橋跨布置為(36+96+228+96+36)m。算相結(jié)合的方式，分析荷載作用F錨固結(jié)構(gòu)中各板件應(yīng)力分斜拉橋主梁為鋼桁梁，為三角形桁架，2片
2、主桁，桁布情況以及力在鋼錨箱中的傳遞途徑，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)在荷載間距15m，桁高14m，節(jié)間長度12m。主桁采用焊作用下處于彈性工作狀態(tài)，應(yīng)力在構(gòu)件中傳遞流暢，N2板倒接整體節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式，最大板厚50mm主桁上弦角可較顯著減小應(yīng)力集中。桿采用箱形截面，截面尺寸1000mm×1260mm；關(guān)鍵詞i斜拉橋；鋼桁梁；索梁錨固；模型試驗(yàn)；有限元法；應(yīng)力分布根據(jù)受力不同，腹桿采用箱形截面和H形截面，箱形截面為1000minx1040mm和1000mmX940mm，H形截面高1000mm，翼緣截面寬900mm。1引言斜拉索強(qiáng)大的索力斜向集中地作用于斜拉橋的3有限元計(jì)算索梁錨固結(jié)
3、構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的功能是將斜拉索巨大的拉力順暢、可靠地傳遞到主梁上去。但索梁錨固結(jié)構(gòu)采用1：2比例建立實(shí)橋索梁錨固結(jié)構(gòu)有限元受力集中、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在相對較小的范圍內(nèi)板件多、模型見圖1，有限元模型一板件采用Shell63單元模焊縫多，極易導(dǎo)致應(yīng)力集中產(chǎn)生破壞，為大跨度鋼斜擬，由于錨墊板N8較厚，采用Solid45單元模擬(模拉橋控制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位，而各國規(guī)范中對于大跨型一)，另外采用Solid45單元建立單獨(dú)的錨箱結(jié)構(gòu)橋梁索梁錨固結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)均未給出較為詳盡的說模型(模型二)進(jìn)行對比分析，根據(jù)全橋計(jì)算結(jié)果與明。許多研究成果表明，盡管現(xiàn)代有限元方法已經(jīng)相似原理，施加在錨墊板上
4、的荷載取450kN，并按能夠分析復(fù)雜的局部應(yīng)力問題，但由于單元類型選斜拉索錨具與錨墊板接觸圓環(huán)面積折算為均布荷載擇、結(jié)構(gòu)離散程度、邊界條件模擬等的近似使計(jì)算結(jié)施加在錨墊板上。果與實(shí)際存在一定差異，有時(shí)還需要通過試驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算簡化是否合理；合理設(shè)計(jì)索梁錨固結(jié)構(gòu)，以便將索力順暢地傳遞到主梁保證結(jié)構(gòu)安全已成為大跨斜拉橋發(fā)展面I臨的重要問題【。鄢余文[、滿洪高[。]等分別以安慶長江大橋和蘇通長江大橋?yàn)楸尘?，采用足尺模型試?yàn)研究了錨箱式索梁錨固結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度及安全儲備情況；劉亮_4]采用1：2的縮尺模型試驗(yàn)，檢驗(yàn)了重慶朝天門長江大橋縱橫梁連接節(jié)點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度。本文以南廣線桂平
5、郁江雙線鐵路橋?yàn)橐劳?，設(shè)計(jì)1：2的縮尺模型，分析了鐵路鋼桁架斜圖1索梁錨固區(qū)有限元模型拉橋索梁錨固結(jié)構(gòu)的局部受力性能。收稿日期：2014一O3—27作者簡介：張安戶(1985一)，男，助理工程師，2008年畢業(yè)于四川大學(xué)土木工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，2011年畢業(yè)于西南交通大學(xué)橋梁與隧道工程專業(yè)，工學(xué)碩士。30橋梁檢測與加固2014，7(1)4模型試驗(yàn)5結(jié)果及分析根據(jù)桂平郁江雙線鐵路橋整體計(jì)算結(jié)果，選取5．1N1板應(yīng)力M2索對應(yīng)的錨固結(jié)構(gòu)作為研究對象。根據(jù)圣維南N1板是連接鋼桁架上弦桿與鋼錨箱的主要板原理_5]，為減小約束條件對主節(jié)點(diǎn)板應(yīng)力分布的影件，通過該板將斜拉索
6、索力傳遞到主桁架上。圖3響，并考慮實(shí)驗(yàn)室空間限制，試驗(yàn)?zāi)Ｐ推教煞胖?，如為最大加載工況下N1板測點(diǎn)正應(yīng)力(兩側(cè)兩向應(yīng)圖2所示。通過建立不同邊界條件下錨固結(jié)構(gòu)有限變花)與等效應(yīng)力(中間三向應(yīng)變花)實(shí)測值。分析元模型，將其應(yīng)力分布與全橋約束條件下錨固結(jié)構(gòu)可知，在對稱荷載作用下，對稱測點(diǎn)的正應(yīng)力或等效應(yīng)力分布對比，確定了如圖2所示的上弦桿靠近橋應(yīng)力基本一致，并且沿索道管方向(圖中X軸負(fù)方塔一端固結(jié)，遠(yuǎn)離橋塔一端自由，兩斜腿固結(jié)的邊界向)正應(yīng)力呈增大趨勢，最大正應(yīng)力在第四排測點(diǎn)(4約束。號、10號、2O號、26號)，平均值為32．5MPa，同一高度處測點(diǎn)等效應(yīng)力最大，平均
7、值為28。0MPa(16號、32號)。單位：MPa圖2試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒贾檬疽鈭D3N1板最大加載工況測點(diǎn)實(shí)測應(yīng)力采用美國產(chǎn)電液伺服結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)MTS模擬圖4為最大加載工況下N1板等效應(yīng)力理論索力加載，試驗(yàn)分6級加載：0—0．2尸n一0．4Pl眥一值。分析可知，板頂部區(qū)域應(yīng)力小于5MPa，板底部0．6P一0．8P一P(PHm一450kN)，每級加載區(qū)域應(yīng)力約為40MPa，且在N2板與N1板焊接部后持荷5min，然后讀數(shù)，分2級卸載。位存在小范圍的應(yīng)力集中。由圖5可知，沿索道管考慮鋼錨箱構(gòu)造特點(diǎn)并參照有限元計(jì)算結(jié)果，反方向等效應(yīng)力從1MPa逐漸增大到15MPa，應(yīng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸?/p>
8、布置應(yīng)變片74個(gè)，其中三
