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斜拉桥索塔锚固区节段受力特性研究

刘路  
【摘要】: 自1955年瑞典建成第一座现代斜拉桥(跨径为186.2m的Stromsund桥)以来,斜拉桥的发展犹如雨后春笋,显示出其强劲的势头。斜拉桥主塔拉索锚固区是斜拉桥的关键部位,其受力十分复杂。在大跨度斜拉桥中,索塔锚索区塔柱大多采用预应力混凝土箱形截面形式,以增加截面的惯性矩,并通过施加环向预应力来抵抗拉索的强大拉力。随着斜拉桥的发展,环向预应力的应用也逐渐成熟,但是仍有很多相关的技术难题还有待进一步研究。 在大跨径斜拉桥的设计中,有限单元法是目前锚固区应力分析广泛采用且行之有效的数值方法,然而,由于锚固区构造上有一定的个体差异,锚固区受力复杂,应力集中明显,加上斜拉桥结构是逐步形成的施工工艺以及现场施工条件等因素的影响。因此,对于索力较大的重要大型斜拉桥索塔锚固区除采用空间有限元方法进行分析外,进行足尺模型的试验验证也是十分必要的。 本文以某斜拉桥为工程背景,对其索塔的索塔锚固区进行了节段足尺模型试验[0]研究,获取了大量的试验数据,并对试验结果进行了细致的分析;采用大型通用有限元软件ANSYS对其索塔节段锚固区进行了比较详细的空间应力及变形分析,分别计算了拉索锚固区索塔的三节段计算模型、一节段计算模型以及现场试验模型三种情况;最后进行模型试验结果与有限元计算结果比较。通过对比有限元计算结果与试验测试结果,对索塔锚固区U形预应力束的预应力损失以及其合理布置形式进行了探讨,并阐述了索力作用下锚固区索塔混凝土的应力及变形情况,同时研究索塔锚固区的开裂荷载及破坏荷载。得出对斜拉桥索塔设计有益的结论和建议。


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