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《空間六索面斜拉橋鋼橋塔拉索錨固區(qū)受力分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第18卷第1期山東交通學(xué)院學(xué)報(bào)Vo.l18No.12010年3月JOURNALOFSHANDONGJIAOTONGUNIVERSITYMar.2010DOI:10.3969/.jissn.1672-0032.2010.01.010空間六索面斜拉橋鋼橋塔拉索錨固區(qū)受力分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化薛憲政,潘盛山,張哲(大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部,遼寧大連116024)摘要:依據(jù)鋼橋塔的結(jié)構(gòu)形式和受力特點(diǎn),建立鋼橋塔節(jié)段的板殼有限元模型,對(duì)索塔錨固區(qū)進(jìn)行有限元靜力分析,得出索塔錨固區(qū)的應(yīng)力分布特征,通過(guò)減小塔壁與橫隔板厚度、在錨固區(qū)支撐加勁肋間加水平加勁肋等對(duì)錨固區(qū)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,使上橫隔板的應(yīng)力集中現(xiàn)象
2、得到了很好的解決,且傳力較流暢。關(guān)鍵詞:斜拉橋;鋼橋塔;索塔錨固區(qū);應(yīng)力分析;結(jié)構(gòu)優(yōu)化中圖分類號(hào):U448.27文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-0032(2010)01-0038-04城市公園中,為了滿足人們的視覺(jué)享受,景觀橋梁的首選設(shè)計(jì)方案往往是帶索結(jié)構(gòu)橋梁,斜拉橋橋塔是主要的傳力構(gòu)件,橋塔上拉索錨固區(qū)受力復(fù)雜,常會(huì)出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象,關(guān)系到整座橋的安全耐久性。同時(shí),由于鋼橋塔結(jié)構(gòu)的鋼板比較薄,常有鋼板還未達(dá)到破壞強(qiáng)度就因失穩(wěn)而破壞的情況發(fā)生。#因此合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于防止結(jié)構(gòu)失穩(wěn)作用顯著。本文以營(yíng)口青龍公園2橋獨(dú)塔斜拉橋?yàn)槔?著重分析橋塔處拉索錨固區(qū)的受力原理,根
3、據(jù)受力原理合理布置各鋼板構(gòu)件,以便能更有效地傳遞荷載而不發(fā)生屈曲,更好地發(fā)揮鋼材的性能,且經(jīng)濟(jì)性較好。1工程概況#營(yíng)口青龍公園2橋獨(dú)塔斜拉橋總布置圖如圖1,2所示,圖中單位為m。圖1營(yíng)口青龍公園2#橋立面圖收稿日期:2009-09-27作者簡(jiǎn)介:薛憲政(1983),男,山東巨野人,大連理工大學(xué)碩士研究生,主要研究方向?yàn)闃蛄号c隧道工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新.第1期薛憲政等:空間六索面斜拉橋鋼橋塔拉索錨固區(qū)受力分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化39圖2營(yíng)口青龍公園2#橋平面圖該橋主跨長(zhǎng)75m,邊跨長(zhǎng)33m,全橋長(zhǎng)108m,橋?qū)?1m(6m車(chē)行道+3m人行道+2m索區(qū))。主梁采用單
4、箱雙室箱梁混凝土結(jié)構(gòu),橋塔上部的拉索錨固區(qū)采用圓臺(tái)式鋼箱結(jié)構(gòu),下部為圓柱混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu),橋塔下塔柱用3根混凝土柱與地基相連,橋塔鋼混結(jié)合段采用在混凝土塔柱中預(yù)埋鋼板與鋼結(jié)構(gòu)上塔柱相連接的方法。由于主橋路面為單路面,邊跨為分開(kāi)雙路面,因此主跨側(cè)為雙索面,邊跨側(cè)為四索面,故拉索在鋼橋塔中的錨固構(gòu)造就顯得復(fù)雜,受力不明確。2受力機(jī)理及計(jì)算模型2.1受力機(jī)理錨箱錨固區(qū)斷面圖與立面圖如圖3,4所示,圖中單位為mm。中小型索橋鋼橋塔所受的力一般由斜拉索通過(guò)錨杯傳遞給錨墊板,再由承壓板傳給支撐加勁肋,支撐加勁肋通過(guò)熔透焊焊接在橋塔內(nèi)壁,通過(guò)焊縫傳遞拉索的豎向分力,拉索的水平力由橫隔板和橫隔板上下的水
5、平加勁肋承擔(dān)。為了更有效地傳遞拉索的豎向力和水平力,減少塔壁鋼板的環(huán)向應(yīng)力,避免鋼板局部受壓屈曲,在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行如下布置:1)如圖3,在鋼塔壁上布置6道通長(zhǎng)的豎向加勁肋,提高鋼塔[1-2]的承壓面積,從而提高了鋼塔的豎向極限承載力,增加了鋼塔截面的抗彎慣性矩;2)在錨固區(qū)層面處的橫隔板下面布置8道水平加勁肋I,有效傳遞拉索水平方向的分力。為了避免水平加勁肋I屈曲失穩(wěn),在任意2個(gè)水平加勁肋I之間加一豎向加勁肋I,如圖3所示。圖4給出的是斜拉橋最頂層拉索錨固區(qū)1/6拉索錨固的構(gòu)造,主要由鋼塔壁、錨固層處橫隔板、拉索以下065m處第2道橫隔板、支撐加勁肋、錨墊板、承壓板和錨墊板上下腹板組成,構(gòu)造
6、比較簡(jiǎn)單,可以基本滿足拉索力的水平和豎向傳遞。單層錨固區(qū)板件規(guī)格及數(shù)量如表1所示。40山東交通學(xué)院學(xué)報(bào)2010年3月第18卷表1單層錨固區(qū)板件規(guī)格及數(shù)量名稱厚度/mm單節(jié)段數(shù)量/塊名稱厚度/mm單節(jié)段數(shù)量/塊名稱厚度/mm單節(jié)段數(shù)量/塊塔壁301(鋼塔范圍內(nèi)通長(zhǎng))承壓板406豎向加勁肋226支撐加勁肋2812(鋼塔范圍內(nèi)通長(zhǎng))豎向加勁肋128水平加勁肋128墊板406橫隔板2222.2有限元計(jì)算模型為了研究索塔錨固區(qū)局部受力情況,以整橋?yàn)檠芯繉?duì)象,利用有限元分析軟件MidasCivil進(jìn)行整體受力分析,根據(jù)該橋索塔錨固區(qū)的結(jié)構(gòu)
7、形式和索力大小,選取最不利的索塔錨固區(qū)并參照圣維南原理確定合理的計(jì)算塔段長(zhǎng)度,并應(yīng)保證錨箱附近范圍內(nèi)的鋼板應(yīng)力受模擬邊界條[3]件影響較小,選取受力較為不利的索塔頂部1個(gè)節(jié)段進(jìn)行空間分析,其1/2鋼塔錨固區(qū)有限元模型如圖5所示。為了確定實(shí)橋結(jié)構(gòu)中鋼錨箱各部件的承載能力和安全儲(chǔ)備,選取斜拉橋頂部拉索索力最大的一層錨固區(qū)進(jìn)行計(jì)算分析。將斜拉索的最大索力作為外載荷作用于索塔錨墊板處,考慮承壓板對(duì)應(yīng)力的擴(kuò)散作用,外載荷按均布荷載
