上海長江大橋索塔錨固區(qū)模型試驗與分析研究.pdf

1、斜拉橋索塔錨固區(qū)是將斜拉橋上部結構自重和所承受的所有外荷載傳遞到索塔的重要結構。鋼錨箱方案，錨固區(qū)荷載大、空間小、構造復雜、傳力路徑多、應力分布不均勻、破壞機理復雜。本文以正在設計研究中的長江大橋為背景，針對鋼錨箱結構索塔錨固區(qū)的受力特性和極限承載能力問題進行了試驗與分析研究。 試驗模型截取索塔典型的受力最大的節(jié)段，制作1∶2.5比例的縮尺模型。模型試驗表明，在1.0倍設計索力P作用下，主跨橫橋向塔壁凹槽折角處最大裂縫寬度0.1

2、5mm，邊跨橫橋向塔壁凹槽折角處最大裂縫寬度0.12mm，鋼錨箱上所布置測點均沒有超過鋼材屈服強度。加載到1.7P時(對應于鋼錨箱是1.48P)，主跨凹槽折角處實測最大裂縫寬度0.30mm，邊跨凹槽折角處實測最大裂縫寬度0.24mm，鋼錨箱上除側板外，鋼錨箱上其余測點均處于彈性工作狀態(tài)。 應用有限元方法從整體結構上分析了斜拉索索力的傳遞規(guī)律，定量計算了斜拉索水平分力、豎向分力在鋼錨箱各板件和混凝土塔壁之間的分配關系。同時將實際索

3、塔節(jié)段簡化為平面框架模型，從理論上推導了各構件拉力分配公式，研究了各參數變化對拉力分配和塔壁控制點應力的影響。 對長江大橋索塔錨固區(qū)建立空間有限元模型，研究剪力釘內力在豎向和橫橋向的分布規(guī)律，比較了改變剪力釘橫向間距對剪力釘受力的影響，討論了剪力釘抗剪剛度對剪力釘受力的影響，另外采用實測剪力釘荷載位移曲線，研究剪力釘非線性剛度對剪力釘受力的影響。 在索塔錨固區(qū)有限元模型中，引入接觸單元，考慮鋼混結合面的接觸效應，研究摩擦

4、力對塔壁和剪力釘的受力影響。分析表明，鋼混結合面考慮接觸對剪力釘受力影響較大，對塔壁受力的影響可以忽略?？紤]接觸后，剪力釘內力分布規(guī)律和不考慮接觸的結果基本一致，剪力釘最大剪力減小了15﹪左右。 在最后部分，針對線彈性有限元分析得到橫橋向混凝土塔壁名義拉應力遠大于混凝土抗拉強度，塔壁丌裂嚴重的情況，考慮了混凝土丌裂引起的材料非線性，采用ANSYS分析了混凝土丌裂對索塔受力的影響。分析表明，采用規(guī)范建議的混凝土彈性模量0.67的折