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大跨度斜拉桥预应力混凝土索塔关键问题研究

陶齐宇  
【摘要】:本文针对大跨度斜拉桥预应力混凝土索塔的两个关键问题展开研究。 对于索塔拉索锚固区小半径U形预应力筋的实测伸长值比理论伸长值偏大这一现象,主要做了以下几个方面的工作: 1、分析影响小半径U形预应力筋伸长值的各种因素,指出了小半径U形预应力筋伸长值的构成特点。 2、从研究张拉过程中小半径U形预应力筋在波纹管内的位置变化入手,得出预应力筋由理想状态至波纹管变形前几何长度的变化量,引入系数ξ(挤压系数),给出了小半径U形预应力筋附加伸长值的计算公式。 3、指出将由波纹管变形引起的预应力筋几何伸长值简单地处理为πS(S为波纹管产生径向压缩变形量)是不妥的,此种处理夸大了由波纹管变形引起的预应力筋几何伸长值,并提出了小半径U形预应力筋因波纹管变形引起的几何伸长值的计算公式。 4、提出了能够体现各种效应和因素影响的小半径U形预应力筋理论伸长值的计算方法。通过多个模型数据对此计算方法进行校验,结果表明:实测伸长值与理论伸长值的偏差基本可控制在规范规定的±6%以内,完全能够满足小半径U形预应力筋张拉的控制要求。 5、通过拟合优度检验,肯定了计算小半径U形预应力筋的理论伸长值时取用变量—挤压系数ξ的合理性。 为获得索塔拉索锚固区塔壁预应力计算公式,主要做了以下几个方面的工作: 1、以力法为手段,依据拉-压杆模型的优化原理,确立了体内单锚的拉-压杆模型。 2、以单锚拉-压杆模型为基础,首次利用拓扑优化成果(Ft2=0),经过力法计算,自下而上全面解答了前壁的拉-压杆模型,揭示出相邻拉索竖向分力间既相互干扰又相对独立的事实,从而,准确反映在拉索竖向分力作用下前壁拉、压应力区的分布状况。 3、通过对实例的研究,提出α3=23.3°,简化了前壁拉-压杆模型,且具有较好的工程精度。 4、创造性地利用几何关系完全确定了拉索侧壁竖向分力作用下拉-压杆模型各杆件的力值和位置,首次建立了在拉索竖向分力作用下完整的索塔锚固区侧壁拉-压杆模型。 5、在对大量索塔水平向尺寸数据进行统计、分析的基础上,建立了可信的水平向系列模型;对水平向系列模型的形状拓扑成果进行矢量化处理,确立了全面的索塔水平向拉-压杆模型,总结出模型参数依塔柱前壁宽厚比变化的规律,给出了拉索水平向分力作用下最大拉杆力值的计算公式。 6、在索塔拉索锚固区竖向拉-压杆模型和水平向拉-压杆模型研究的基础上,提出了全面反映拉索竖向和水平向作用的塔壁预应力的计算方法,定量设计塔壁预应力筋,指导索塔结构的尺寸拟定和预应力筋布置,大大简化了塔壁预应力的设计。


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