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锚箱式索塔锚固结构竖向静力传力机理及模型试验研究

陈多  
【摘要】: 本文在对钢锚箱式组合索塔锚固结构已有研究成果进行总结分析的基础上,结合黄河三桥工程试验项目,从索塔锚固区剪力钉的受力性能入手,对锚箱式索塔锚固结构竖向受力进行数值分析,并设计了足尺节段模型试验对钢锚箱式索塔锚固结构竖向受力机理进行了全面的研究,填补了以往研究多注重于该结构水平受力性能,而忽略了其竖向受力性能分析研究的不足。本文通过理论分析结合试验结果提出了锚箱式索塔锚固结构竖向受力分配的简化计算公式,完善了该结构的设计理论。 本文首先依据实桥情况设计了剪力钉构件模型试验,对剪力钉侧立状态下的受力性能,摩擦力对剪力钉受力性能的影响,钢锚箱上下节段剪力钉竖向受力性能之间的相互影响等问题进行了试验分析。参考剪力钉受力性能基本数据,本文提出了考虑剪力钉影响的钢锚箱式索塔锚固结构竖向受力分析简化模型,推导了相应的解析计算公式并应用公式对黄河三桥实桥结构索塔锚固区进行了分析。同时,应用三维空间弹簧单元建立精细化的空间有限元模型对锚固结构进行分析,将解析结果和有限元分析结果进行对比,验证了本文解析计算公式的可靠性,本文公式总结了钢锚箱式索塔锚固结构竖向传力的规律,揭示了其竖向受力机理。 在理论分析的基础上,本文设计了节段足尺模型试验,对钢锚箱式索塔锚固结构竖向受力特性进行验证分析,重点分析了钢锚箱端板剪力钉的竖向传力性能、剪力钉剪力不均匀分布特性,以及节段钢锚箱的群钉效应等问题,并对钢锚箱结构竖向承载能力进行了试验验证。试验加载结果与分析结果符合较好,证实了本文对锚箱式索塔锚固结构竖向受力机理的分析结论,试验得到了黄河三桥索塔钢锚箱式锚固结构的竖向承载能力及安全储备。 文章最后对黄河三桥索塔锚固结构设计进行了一些讨论,对钢锚箱节段底部是否需要设置竖向支承,钢锚箱上下节段的连接等问题进行讨论并提出了本文的建议,依据本文数据给出了钢锚箱和混凝土塔壁承担竖向力比例简化计算公式参数的建议取值范围。


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