白潭湖大橋斜拉索塔上錨固設(shè)計(jì)研究.pdf

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1、2014年6月第6期城市道橋與防洪橋梁結(jié)構(gòu)145白潭湖大橋斜拉索塔上錨固設(shè)計(jì)研究張全陽(yáng)，李坤(中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北武漢430010)摘要：因斜拉索索力大和塔柱截面較寬，在分析總結(jié)常用的斜拉索索塔錨固形式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，白潭湖大橋設(shè)計(jì)提出了優(yōu)化后的預(yù)應(yīng)力錨固方式，即在常用的預(yù)應(yīng)力錨固方式基礎(chǔ)上，設(shè)置隔板并布置預(yù)應(yīng)力鋼束，以平衡斜拉索的水平分力，同時(shí)改善了塔柱壁彎曲應(yīng)力。關(guān)鍵詞：獨(dú)塔斜拉橋；索塔錨固；環(huán)向預(yù)應(yīng)力；設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：U448．27文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1009—7716(

2、2014)06—0145—040引言1常用的斜拉索塔上錨固形式斜拉橋因具有很好的跨越能力而在現(xiàn)代橋梁斜拉索在主塔內(nèi)的錨固形式主要有鋼錨箱、工程中得到廣泛的應(yīng)用。主梁通過斜拉索將荷載鋼錨梁、塔壁在錨固區(qū)用環(huán)向預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力錨傳遞給主塔，因此，斜拉索的錨固點(diǎn)是重要部固等[31。位。相當(dāng)于主梁、主塔和斜拉索的節(jié)點(diǎn)，巨大的1．1預(yù)應(yīng)力錨固索力由它傳給主塔。對(duì)于錨固部位，受索力的直預(yù)應(yīng)力錨固是在塔柱的橫壁上埋設(shè)導(dǎo)管，拉接作用，在活載作用下對(duì)索力變化產(chǎn)生較大的影索穿過導(dǎo)管錨固在塔柱壁內(nèi)側(cè)的齒塊上，形成對(duì)響[1Jc稱

3、錨固構(gòu)造。國(guó)內(nèi)已建斜拉橋大多采用預(yù)應(yīng)力錨斜拉索在主梁上的錨固通常有齒塊錨固(混固形式[4-6】，其主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、凝土主梁)、鋼錨箱或錨拉板錨固(鋼結(jié)構(gòu)主梁)【2J，造價(jià)低、后期維護(hù)工作量小等。斜拉索的巨大拉其受力機(jī)理較明確。斜拉索在索塔上的錨固區(qū)域力作用在塔柱上，垂直分力直接由索塔承受，斜受力大，且應(yīng)力集中，是索塔關(guān)鍵受力部位之拉索水平分力在塔壁上產(chǎn)生的拉應(yīng)力則由設(shè)在塔一。斜拉橋索塔是以受壓為主的壓彎構(gòu)件，為施內(nèi)的平面預(yù)應(yīng)力筋對(duì)塔柱產(chǎn)生的預(yù)壓力來抵消。工方便，斜拉索通常采用塔端張拉，索塔

4、錨固區(qū)該錨固方式中斜拉索直接錨固在空心塔壁上，在設(shè)計(jì)為混凝土空心薄壁結(jié)構(gòu)，這樣既滿足斜拉索強(qiáng)大的水平分力作用下，索塔側(cè)壁將產(chǎn)生很大的張拉空間的要求，又能充分發(fā)揮混凝土材料抗壓拉應(yīng)力，錨固面上會(huì)有彎曲應(yīng)力，受力狀態(tài)十分強(qiáng)度高的特點(diǎn)。強(qiáng)大的斜拉索力通過錨固區(qū)安復(fù)雜。索塔錨固區(qū)環(huán)向預(yù)應(yīng)力可按井字形或環(huán)形全、均勻地傳遞到塔柱中，由于索力較大，錨固布置，其中“井”字形布置一般采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼點(diǎn)相對(duì)集中，該區(qū)域受力狀態(tài)十分復(fù)雜，是控制筋，環(huán)形布置則采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線，構(gòu)造形式見設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位。圖l。眾所周知，混凝土的

5、抗拉性能較差，斜拉索的水平分力作用在混凝土塔柱內(nèi)壁時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的局部彎矩和剪力，甚至?xí)谒母鱾€(gè)面上產(chǎn)生豎向裂縫，嚴(yán)重?fù)p傷斜拉橋的安全度和耐久性。近年來，實(shí)際工程中應(yīng)用較多且行之有效的索塔錨固方式有預(yù)應(yīng)力錨固、鋼錨梁和鋼錨箱三大類[3j。本文在分析此三類錨固方式的構(gòu)造形式、工作機(jī)理和優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，介紹白潭湖大橋斜拉索索塔上錨固形式，為同類型斜拉橋的設(shè)計(jì)工作提供借鑒和參考。(a)“井”字形布置(b)環(huán)形布置收稿日期：2014—01—10作者簡(jiǎn)介：張全陽(yáng)(1971一)，男，湖北武漢人，高級(jí)工程圖1預(yù)應(yīng)力

6、錨固構(gòu)造形式圖師，從事橋梁工程設(shè)計(jì)工作。2014年6月第6期城市道橋與防洪橋梁結(jié)構(gòu)147鋼錨箱的工作機(jī)理很明確，斜拉索的拉力首隔板，以平衡斜拉索的水平分力，同時(shí)改善塔柱先傳到鋼錨箱上，順橋方向的水平分力通過錨箱壁彎曲應(yīng)力。斜拉索塔上錨固區(qū)構(gòu)造見圖5。的水平鋼板和塔柱共同承受，斜拉索力的豎向分力傳給混凝土索塔，由混凝土承擔(dān)。鋼錨箱中鋼材承受了較大的拉力，混凝土承受了較大的壓力和較少的拉力，充分發(fā)揮了鋼材抗拉強(qiáng)度高和混凝土能承受較大壓應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)，克服了鋼材承受較大壓應(yīng)力容易失穩(wěn)和混凝土承受較大拉應(yīng)力容易開裂

7、的缺點(diǎn)。鋼錨箱采用工廠化制造，質(zhì)量有保證，容易-A．．．．．．．．．．．．—A—控制錨固點(diǎn)的位置和角度，施工方便，受力較為／I1可靠。此外，還有易于檢測(cè)維護(hù)、便于換索等優(yōu)一L—一＼：點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。但也有造價(jià)高、后期斜拉索錨固點(diǎn)■l維護(hù)費(fèi)高、對(duì)吊裝能力和安裝精度要求較高的：／＼二＼：缺點(diǎn)，并且錨固區(qū)混凝土易開裂，應(yīng)用于海洋環(huán)／I—l．境等對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性要求高的地區(qū)時(shí)有一定的局限l生。2白潭湖大橋斜拉索塔上錨固設(shè)計(jì)2．1概況白潭湖主橋?yàn)?150+150)m獨(dú)塔雙索面斜拉橋，主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，橋

8、塔正面為橢圓形拱塔。圖4為主橋效果圖。圖5斜拉索塔上錨固區(qū)構(gòu)造圖斜拉索錨固區(qū)每對(duì)斜拉索錨固點(diǎn)處設(shè)置0．4m厚的隔板一道，每道隔板順橋向設(shè)置6根12+15．2mm的預(yù)應(yīng)力鋼束，每?jī)傻栏舭逯g設(shè)置6道12+。15．2mm環(huán)形預(yù)應(yīng)力鋼束，預(yù)應(yīng)力鋼束均采用塑料波紋管成孔。預(yù)應(yīng)力鋼束布置如圖6所示。通過隔板內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束平衡斜拉索順橋向圖4主橋鳥瞰效果圖水平分力；通過設(shè)置隔板，減小塔壁橫向計(jì)算跨2．2斜拉索塔上錨固設(shè)計(jì)度，以減小彎曲應(yīng)力。此種錨固形式受