拱形鋼塔斜拉橋索塔錨固區(qū)受力性能分析.pdf

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1、拱形鋼塔斜拉橋索塔錨固區(qū)受力性能分析李明r，孫潔(1．交通運輸部公路科學研究院，北京100088；2．i日橋檢測與加固技術交通行業(yè)重點實驗室，北京100088；3．杭州交通投資建設管理有限公司，浙江杭州310005)摘要：以之江大橋拱形鋼塔斜拉橋為背景，通過空間有限元分析對索塔錨固區(qū)在運營階段最大索力作用下的受力性能進行了研究。結果表明：錨箱在運營階段索力最大的荷載組合工況，最大VonMises應力不超過150MPa，結構具有足夠的安全儲備。關鍵詞：橋梁工程；索塔錨固區(qū)；有限元方法；斜拉橋；鋼錨箱中圖分類號：U443．37文獻標識碼：B斜拉橋索塔錨固區(qū)是將

2、斜拉索的索力安全、均勻厚；為材料泊松比。地傳遞到塔柱的重要構造。素塔錨固形式一般可分為由式(1)可得等效板厚為鞍座式、錨固梁式、支承板式和鋼錨箱式，其中鋼錨3(2)箱式錨固形式構造復雜且受力集中，是控制設計的關式(2)中：t、t分別為錨箱承壓板厚度與錨墊板鍵部位。采用此種錨固形式的橋梁有南京長江三橋、厚度，由公式(2)可得到之江大橋索塔鋼錨箱承壓日本多多羅(Tatara)橋等。鋼錨箱主要由上下端板和錨墊板的等效厚度。板、頂?shù)装?、前后側板以及上下加勁板等組成。鋼索1．3構件材料參數(shù)塔由前后腹板、側板以及隔板組成。鋼錨箱式錨固形索塔錨固區(qū)各板件采用的鋼材均為Q

3、345D鋼，式的傳力路徑為：斜拉索一底板一承壓板一隔板一鋼取彈性模量為2．1×10MPa，泊松比為0．3，容重為塔柱。本文以之江大橋拱形鋼塔斜拉橋為背景，通過78．50kN／m?？諉栍邢拊治鰧λ魉^固區(qū)錨箱受力性能開展研究。1．4邊界條件及荷載1索塔錨固區(qū)空間有限元分析模型選取具有代表性的索塔TI2塔段及鄰近塔段作為研究對象，有限元模型邊界條件的處理方法是：在索1．1單元類型的選取塔上端設置剛性面，從而將平面分析結果中提取的索本文采用大型通用有限元分析軟件ANSYS對之塔上端面內(nèi)力施加在其幾何形心位置處，對索塔節(jié)段江大橋索塔錨固區(qū)進行分析。鋼錨箱及鋼索塔

4、各組成下部固結，在對稱面施加對稱約束。斜拉索索力采用板件都屬于薄板，選用彈性殼單元SHELIA3對索塔運營階段最大索力，按照面力施加在面積相當于錨墊錨固區(qū)各個板件進行離散。板面積的等效板上。索塔錨固區(qū)有限元模型半結構如1．2錨墊板和錨箱承壓板接觸問題的近似處理方法圖1所示，鋼錨箱有限元模型如圖2所示。鋼錨箱承壓板與錨墊板緊密貼在一起，兩者為接觸非線性問題。鑒于錨箱在施加了很大的索力之后，承壓板與錨墊板之問的摩擦力很大，不易產(chǎn)生相對滑動，并且兩者協(xié)調(diào)受彎，因而屬小撓度、小轉動問題。張拉完畢后，錨墊板一般與錨箱承壓板焊接。因此，錨箱承壓板與錨墊板之間的接觸非線

5、性問題可近似采用等效板厚法處理。等效板厚法的原理是將錨墊板和錨箱承壓板的抗彎剛度等效為一塊板的抗彎剛度。單位寬度板的抗彎剛度：D=Et／[12(1一。)](1)圖1索塔錨固區(qū)有限元模型式(1)中：D為抗彎剛度；E為彈性模量；t為板1142013年1期(總第97期)