資源描述：
《大跨徑斜拉橋混凝土索塔鋼錨箱設(shè)計(jì)和制造》由會員上傳分享，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。
1、大跨徑斜拉橋混凝土索塔鋼錨箱設(shè)計(jì)和制造 摘要：索塔錨固區(qū)是斜拉橋中的關(guān)鍵部位，受力較為復(fù)雜，直接影響斜拉橋的傳力性能與耐久性，故斜拉橋的錨固區(qū)設(shè)計(jì)一直是重點(diǎn)；隨著鋼混組合結(jié)構(gòu)研究的進(jìn)展，混凝土索塔鋼錨箱由于其受力較為明確、施工方便、耐久性好等特點(diǎn)在大跨度斜拉橋混凝土索塔中得到廣泛應(yīng)用。本文以某斜拉橋索塔鋼錨箱為例，對鋼錨箱設(shè)計(jì)、有限元分析及制造情況進(jìn)行了闡述，說明了其設(shè)計(jì)與制造特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：大跨徑斜拉橋；索塔鋼錨箱；設(shè)計(jì)；有限元分析；制造中圖分類號：U448.27文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0前言近年來，超大跨徑的斜拉橋在我國的建設(shè)方興未艾，索塔錨固區(qū)是斜拉橋中的關(guān)鍵部
2、位，受力較為復(fù)雜，直接影響斜拉橋的傳力與耐久性，故索塔錨固區(qū)設(shè)計(jì)一直是斜拉橋設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)；近年來，國內(nèi)多座大跨徑斜拉橋索塔錨固區(qū)均采用了鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)，如蘇通長江公路大橋、鄂東長江公路大橋、杭州灣跨海大橋、嘉紹大橋、象山港公路大橋等均采用鋼錨箱錨固型式。7鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了鋼材的抗拉性和混凝土的抗壓性，組合后的性能超過了兩種材料各自力學(xué)性能的簡單疊加，有效改善索塔錨固區(qū)混凝土的受力環(huán)境，防止塔壁裂紋產(chǎn)生。同時(shí)采用鋼錨箱可以大大提高施工速度、縮短施工周期、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐久性、經(jīng)濟(jì)性顯著。由于以上特性，鋼錨箱在大跨度斜拉橋索塔中已被廣泛應(yīng)用。1鋼錨箱的設(shè)計(jì)鋼錨
3、箱作為斜拉索錨固結(jié)構(gòu)，一般設(shè)置在上塔柱中。節(jié)段高度根據(jù)吊裝設(shè)備能力及斜拉索錨固點(diǎn)間距確定，長度根據(jù)索塔順橋向?qū)挾茸兓?。單、雙索面斜拉橋鋼錨箱一般為單箱室，四索面斜拉橋鋼錨箱一般為單箱雙室結(jié)構(gòu)。首節(jié)段鋼錨箱底面一般設(shè)置在預(yù)埋鋼底座上，節(jié)段之間為端面金屬接觸傳力，并采用高強(qiáng)螺栓連接。通常每4段鋼錨箱，設(shè)置一道調(diào)整接口，用來調(diào)整安裝過程中的偏差，確保錨固點(diǎn)位置達(dá)到設(shè)計(jì)要求。1.1構(gòu)造設(shè)計(jì)鋼錨箱的傳力途徑為：斜拉索→錨頭→錨腹板單元→側(cè)板→端板→混凝土塔壁。根據(jù)傳力途徑，為了使鋼錨箱各構(gòu)件傳力途徑簡捷、順暢，鋼錨箱的主要構(gòu)件一般設(shè)計(jì)為：錨腹板單元、側(cè)板、端板、隔板、法蘭板、豎
4、向連接板、套筒等構(gòu)件，單箱室鋼錨箱構(gòu)造見圖1，單箱雙室鋼錨箱構(gòu)造見圖2。7圖1單箱室鋼錨箱構(gòu)造示意圖圖2單箱雙室鋼錨箱構(gòu)造示意圖某橋索塔鋼錨箱側(cè)面拉板厚40mm，表面設(shè)置豎向人孔，為增加鋼錨箱鋼板的豎向穩(wěn)定性，側(cè)面拉板外側(cè)焊有豎向加勁肋；端部承壓板與混凝土塔壁相連，板厚40mm，寬2700mm，表面焊有剪力釘；索力通過腹板傳遞至豎向拉板上，腹板厚40～48mm，高度隨斜拉索角度不同而變化，腹板兩側(cè)焊有加勁肋；兩塊側(cè)面拉板之間設(shè)置橫隔板，為厚度16mm帶肋鋼板，上面開有人孔，在斜拉索張拉時(shí)作為施工平臺使用；錨板厚48mm，錨墊板厚80mm；鋼錨箱與索塔之間連接的主要構(gòu)件
5、是焊釘，剪力釘采用直徑22mm的圓柱頭焊釘，長200mm，水平間距200mm和100mm，豎向間距150mm。1.2受力分析為了考慮最大索力作用下鋼錨箱的受力情況，取索力最大處錨箱建模，按照鋼錨箱和混凝土作為組合構(gòu)件共同受力進(jìn)行計(jì)算，其中混凝土塔壁采用實(shí)體單元模擬、鋼錨箱采用板單元模擬、剪力釘采用梁單元進(jìn)行模擬；不考慮鋼錨箱與混凝土塔壁的粘結(jié)效應(yīng)。圖3鋼錨箱及混凝土塔壁模型圖4鋼錨箱模型圖5剪力釘與鋼板、混凝土塔壁的連接（1）鋼錨箱計(jì)算結(jié)果表1鋼錨箱主要板件計(jì)算結(jié)果7（2）混凝土塔壁分析結(jié)果混凝土塔壁主拉應(yīng)力在與剪力釘接觸的地方有應(yīng)力集中現(xiàn)象，名義主拉應(yīng)力約為4.5M
6、Pa，通過計(jì)算分析配置預(yù)應(yīng)力鋼束可有效減小主拉應(yīng)力水平。（3）剪力釘分析結(jié)果每個(gè)節(jié)段內(nèi)橫向布置14列剪力釘，豎向布置15排剪力釘。由于錨箱結(jié)構(gòu)對稱，只給出7列剪力釘?shù)呢Q向剪力值。表2剪力釘豎向剪力值（單位：噸）每個(gè)錨箱上施加的索力為542噸，斜拉索傾斜角度為27.03°，故豎向力為246.32噸，在此種邊界條件下，剪力釘承擔(dān)了244.92噸的豎向力，占索力豎向力的99.43%。圖6和圖7給出了剪力釘?shù)呢Q向剪力及拉拔力的云圖，剪力釘?shù)淖畲筘Q向剪力為2.775噸，最大拉拔力為2.334噸。圖6剪力釘豎向剪力云圖圖7剪力釘拉拔力云圖剪力釘抗剪承載性能分析根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者的物理
7、試驗(yàn)測得的與本橋相同型號的剪力釘?shù)目辜舫休d力為11噸左右，本次計(jì)算剪力釘最大剪力值為2.775噸，故滿足要求。剪力釘抗拉拔承載性能分析7基于Leigh-University的研究成果（式-1）算得的抗拉拔承載能力最小值為2.866t，歐洲規(guī)范規(guī)定的公式（式-2）算得的結(jié)果是2.921t。本次計(jì)算的最大拉拔力為2.334t，滿足要求。（1）（2）拉拔力與剪力同時(shí)作用時(shí)的承載性能分析國外對拉拔力與剪力共同作用時(shí)的力學(xué)性能也進(jìn)行了很多研究，其中德國對直徑為22mm的焊釘進(jìn)行了試驗(yàn)研究，提出的拉拔力與剪力共同作用的承載力計(jì)算公式為：（3）本次計(jì)算的結(jié)果為，結(jié)
