大跨度斜拉橋索塔鋼錨箱錨固體系橫向受力分析方法.pdf

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1、42世界橋梁2011年第l期大跨度斜拉橋索塔鋼錨箱錨固體系橫向受力分析方法楊允表。蘭昌榮(1．合樂中國有限公司，上海200021；2．浙江交通勘察設(shè)計(jì)有限公司，浙江杭州310014)摘要：大跨度斜拉橋索塔錨固區(qū)鋼錨箱和混凝土塔壁形成一個鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)，其中鋼錨箱拉板和混凝土側(cè)壁共同承受斜拉索的水平分力，而鋼錨箱兩端和混凝土前壁之間則存在比較復(fù)雜的疊合效應(yīng)。以上海長江大橋主跨為730m的5跨連續(xù)分離式鋼箱梁斜拉橋?yàn)槔?，利?個兩維模型簡化分析鋼錨箱和混凝土塔壁的組合結(jié)構(gòu)，進(jìn)行分析比較后得到一個準(zhǔn)確的簡化計(jì)算模型，然后，將推薦的兩維模型和三維空間模型進(jìn)行比較，驗(yàn)證了兩維模型的準(zhǔn)確

2、性，該兩維模型可以推廣應(yīng)用到索塔錨固區(qū)組合結(jié)構(gòu)的橫向受力分析中。關(guān)鍵詞：斜拉橋；索塔錨固區(qū)；組合結(jié)構(gòu)；鋼錨箱；兩維模型；三維模型；橫向受力；分析方法中圖分類號：U448．27；U441．5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671—7767(2011)01_0042—051引言段，節(jié)段高度分別為0．787(預(yù)埋底座)，3．2，2．9，鋼錨箱在大跨度斜拉橋索塔錨固構(gòu)造中的工程2．6，2．4，2．3m，各節(jié)段上、下栓接連成一體。除預(yù)應(yīng)用實(shí)例越來越多_1~“一。在索塔錨固區(qū)混凝土塔柱埋底座外，其余22個節(jié)段分別錨固1對斜拉索。錨的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的總體分析不能提供詳細(xì)設(shè)計(jì)內(nèi)力箱主拉板厚40rnm、高

3、1．3m；腹板為直接傳遞索力作為計(jì)算混凝土塔壁的橫向分布鋼筋與裂縫寬度的結(jié)構(gòu)，根據(jù)索力的大小，腹板的厚度分為45，40，35依據(jù)，所以非常有必要對塔柱進(jìn)行橫向的受力分析。mm；端板厚30mm、寬2．8m。每個節(jié)段拉板之間三維空間模型能夠反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況，但是設(shè)置l道橫隔板，其主要作用是對拉板加勁，并兼作結(jié)構(gòu)建模復(fù)雜、費(fèi)時，對于應(yīng)力集中區(qū)設(shè)計(jì)內(nèi)力的取張拉斜拉索時的施工平臺，橫隔板厚16mm，上面值難以確定，而且從結(jié)構(gòu)分析模型中取出截面應(yīng)力開有1m×0．5m的人孔?；炷了鶄?cè)壁厚1．0并換算為截面內(nèi)力的過程中存在一定的困難。而兩m，前、后壁厚約1．0～1．3m。斜拉索的水平力

4、由2維模型只要能夠準(zhǔn)確把握實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力機(jī)理并忽塊拉板和混凝土塔柱兩側(cè)壁共同承擔(dān)，鋼錨箱端板略一些次要因素，其建模簡單、省時，也能夠非常容和混凝土塔壁之間用剪力釘連接，剪力釘直徑22易而準(zhǔn)確地提供設(shè)計(jì)所需要的截面內(nèi)力。所以，盡mm、長200mm。量利用簡單的兩維模型作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，如有必要再用局部的三維空間模型來進(jìn)行比較驗(yàn)證。3索塔錨固區(qū)傳力機(jī)理以上海長江大橋主橋?yàn)槔?，利用平面有限元方索塔錨固區(qū)鋼錨箱與混凝土塔壁之間的橫向受法，根據(jù)不同的簡化思路提出4個兩維模型來簡化力機(jī)理非常復(fù)雜，需要運(yùn)用有限元方法并通過合理分析鋼錨箱和混凝土塔壁的組合結(jié)構(gòu)；對4個模型的簡化來詳細(xì)分析其作用

5、力的傳遞機(jī)理、鋼與混凝進(jìn)行分析比較，并且通過與三維空間有限元模型進(jìn)土各個部分的作用力分擔(dān)大小等等。行比較，得到一個準(zhǔn)確的簡化計(jì)算模型來指導(dǎo)設(shè)計(jì)。如圖1和圖2所示的索塔錨固區(qū)鋼錨箱一混凝土塔壁組合結(jié)構(gòu)，在斜拉索索力的水平分力作用下2上海長江大橋主橋索塔錨固區(qū)簡介的受力機(jī)理為：水平分力通過鋼錨箱的2塊腹板擴(kuò)上海長江大橋工程的主通航孔橋采用主跨為散并傳遞到兩邊的拉板和端板上；傳遞到拉板的那730m的5跨連續(xù)分離式鋼箱梁斜拉橋方案，其跨部分力使拉板發(fā)生軸向變形，根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，其徑組合為(107+243+730+243+107)m。中一部分拉力通過拉板作用到混凝土前壁上；而部索塔錨固區(qū)

6、的鋼錨箱總高度為55．787m，順橋分由腹板傳遞到端板上的力以接觸壓力的形式由端向長5．4m，橫橋向?qū)?．5m。鋼錨箱共分23個節(jié)板再次擴(kuò)散到混凝土塔柱的前壁上；最后，作用在混收稿日期：2010—06—25作者簡介：楊允表(1969一)，男，高級工程師，加拿大注冊職業(yè)工程師，美國土木工程師協(xié)會會員，l991年畢業(yè)于寧波大學(xué)工民建專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，1993年畢業(yè)于東南大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，工學(xué)碩士，1996年畢業(yè)于東南大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，工學(xué)博士(E—mail：yunbiao—yang@yahoo．ca)。大跨度斜拉橋索塔鋼錨箱錨固體系橫向受力分析方法楊允表，蘭昌榮43凝土前壁的力傳遞到兩

7、側(cè)壁上，由側(cè)壁來承受拉力。傳到塔壁上，從而兩者之間產(chǎn)生摩擦力；但是，關(guān)于所以，斜拉索索力的水平分力是由鋼錨箱的拉板和該摩擦力對剪力釘傳遞機(jī)理的影響如何，在國內(nèi)、外混凝土塔柱的側(cè)壁共同分擔(dān)的，但力的傳遞途徑較均無研究實(shí)例。結(jié)構(gòu)模型二在模型一的基礎(chǔ)上改變復(fù)雜。鋼錨箱端板與混凝土塔壁的結(jié)合條件，假定它們兩者之間完全脫開，只是用剪力釘傳遞剪力和軸力。4越。模型三[見圖3(b)]在模型二的基礎(chǔ)上，在模擬混凝d==寸d==土塔壁時，用梁單元代替平面單元，在剪力釘位置處町==6。：一一～。：’