大跨度斜拉桥索塔钢锚箱锚固体系横向受力分析方法

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1、42世界桥梁2011年第l期大跨度斜拉桥索塔钢锚箱锚固体系横向受力分析方法杨允表。兰昌荣(1．合乐中国有限公司，上海200021；2．浙江交通勘察设计有限公司，浙江杭州310014)摘要：大跨度斜拉桥索塔锚固区钢锚箱和混凝土塔壁形成一个钢一混凝土组合结构，其中钢锚箱拉板和混凝土侧壁共同承受斜拉索的水平分力，而钢锚箱两端和混凝土前壁之间则存在比较复杂的叠合效应。以上海长江大桥主跨为730m的5跨连续分离式钢箱梁斜拉桥为例，利用4个两维模型简化分析钢锚箱和混凝土塔壁的组合结构，进行分析比较后得到一个准确的简化计算模型

2、，然后，将推荐的两维模型和三维空间模型进行比较，验证了两维模型的准确性，该两维模型可以推广应用到索塔锚固区组合结构的横向受力分析中。关键词：斜拉桥；索塔锚固区；组合结构；钢锚箱；两维模型；三维模型；横向受力；分析方法中图分类号：U448．27；U441．5文献标志码：A文章编号：1671—7767(2011)01_0042—051引言段，节段高度分别为0．787(预埋底座)，3．2，2．9，钢锚箱在大跨度斜拉桥索塔锚固构造中的工程2．6，2．4，2．3m，各节段上、下栓接连成一体。除预应用实例越来越多_1~“一。

3、在索塔锚固区混凝土塔柱埋底座外，其余22个节段分别锚固1对斜拉索。锚的设计中，结构的总体分析不能提供详细设计内力箱主拉板厚40rnm、高1．3m；腹板为直接传递索力作为计算混凝土塔壁的横向分布钢筋与裂缝宽度的结构，根据索力的大小，腹板的厚度分为45，40，35依据，所以非常有必要对塔柱进行横向的受力分析。mm；端板厚30mm、宽2．8m。每个节段拉板之间三维空间模型能够反映结构的实际受力情况，但是设置l道横隔板，其主要作用是对拉板加劲，并兼作结构建模复杂、费时，对于应力集中区设计内力的取张拉斜拉索时的施工平台，横

4、隔板厚16mm，上面值难以确定，而且从结构分析模型中取出截面应力开有1m×0．5m的人孔。混凝土塔柱侧壁厚1．0并换算为截面内力的过程中存在一定的困难。而两m，前、后壁厚约1．0～1．3m。斜拉索的水平力由2维模型只要能够准确把握实际结构的受力机理并忽块拉板和混凝土塔柱两侧壁共同承担，钢锚箱端板略一些次要因素，其建模简单、省时，也能够非常容和混凝土塔壁之间用剪力钉连接，剪力钉直径22易而准确地提供设计所需要的截面内力。所以，尽mm、长200mm。量利用简单的两维模型作为结构设计的依据，如有必要再用局部的三维空间模

5、型来进行比较验证。3索塔锚固区传力机理以上海长江大桥主桥为例，利用平面有限元方索塔锚固区钢锚箱与混凝土塔壁之间的横向受法，根据不同的简化思路提出4个两维模型来简化力机理非常复杂，需要运用有限元方法并通过合理分析钢锚箱和混凝土塔壁的组合结构；对4个模型的简化来详细分析其作用力的传递机理、钢与混凝进行分析比较，并且通过与三维空间有限元模型进土各个部分的作用力分担大小等等。行比较，得到一个准确的简化计算模型来指导设计。如图1和图2所示的索塔锚固区钢锚箱一混凝土塔壁组合结构，在斜拉索索力的水平分力作用下2上海长江大桥主桥

6、索塔锚固区简介的受力机理为：水平分力通过钢锚箱的2块腹板扩上海长江大桥工程的主通航孔桥采用主跨为散并传递到两边的拉板和端板上；传递到拉板的那730m的5跨连续分离式钢箱梁斜拉桥方案，其跨部分力使拉板发生轴向变形，根据变形协调条件，其径组合为(107+243+730+243+107)m。中一部分拉力通过拉板作用到混凝土前壁上；而部索塔锚固区的钢锚箱总高度为55．787m，顺桥分由腹板传递到端板上的力以接触压力的形式由端向长5．4m，横桥向宽2．5m。钢锚箱共分23个节板再次扩散到混凝土塔柱的前壁上；最后，作用在混收

7、稿日期：2010—06—25作者简介：杨允表(1969一)，男，高级工程师，加拿大注册职业工程师，美国土木工程师协会会员，l991年毕业于宁波大学工民建专业，工学学士，1993年毕业于东南大学结构工程专业，工学硕士，1996年毕业于东南大学结构工程专业，工学博士(E—mail：yunbiao—yang@yahoo．ca)。大跨度斜拉桥索塔钢锚箱锚固体系横向受力分析方法杨允表，兰昌荣43凝土前壁的力传递到两侧壁上，由侧壁来承受拉力。传到塔壁上，从而两者之间产生摩擦力；但是，关于所以，斜拉索索力的水平分力是由钢锚箱的

8、拉板和该摩擦力对剪力钉传递机理的影响如何，在国内、外混凝土塔柱的侧壁共同分担的，但力的传递途径较均无研究实例。结构模型二在模型一的基础上改变复杂。钢锚箱端板与混凝土塔壁的结合条件，假定它们两者之间完全脱开，只是用剪力钉传递剪力和轴力。4越。模型三[见图3(b)]在模型二的基础上，在模拟混凝d==寸d==土塔壁时，用梁单元代替平面单元，在剪力钉位置处町==6。：一一～。：’