钢桁梁斜拉桥索梁锚固结构局部受力研究

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1、总第l3期钢桁梁斜拉桥索梁锚固结构局部受力研究29钢桁梁斜拉桥索梁锚固结构局部受力研究张安户，赵承新(中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034)摘要：桂平郁江双线铁路桥为钢桁架斜拉桥，相对于2桥梁概况公路桥梁，承受的列车活载大，其索梁锚固结构构造复杂，在相对较小的范围内板件多、焊缝多，应力集中明显，是大跨度桂平郁江双线铁路桥为五跨连续钢桁梁双塔斜钢斜拉桥控制设计的关键部位。采用模型试验与有限元计拉桥，主桥桥跨布置为(36+96+228+96+36)m。算相结合的方式，分析荷载作用F锚固结构中各板件应力分斜拉桥主梁为钢桁梁，为三角形桁架，2片

2、主桁，桁布情况以及力在钢锚箱中的传递途径，结果表明结构在荷载间距15m，桁高14m，节间长度12m。主桁采用焊作用下处于弹性工作状态，应力在构件中传递流畅，N2板倒接整体节点结构形式，最大板厚50mm主桁上弦角可较显著减小应力集中。杆采用箱形截面，截面尺寸1000mm×1260mm；关键词i斜拉桥；钢桁梁；索梁锚固；模型试验；有限元法；应力分布根据受力不同，腹杆采用箱形截面和H形截面，箱形截面为1000minx1040mm和1000mmX940mm，H形截面高1000mm，翼缘截面宽900mm。1引言斜拉索强大的索力斜向集中地作用于斜拉桥的3有限元计算索梁锚固结

3、构，该结构的功能是将斜拉索巨大的拉力顺畅、可靠地传递到主梁上去。但索梁锚固结构采用1：2比例建立实桥索梁锚固结构有限元受力集中、结构复杂，在相对较小的范围内板件多、模型见图1，有限元模型一板件采用Shell63单元模焊缝多，极易导致应力集中产生破坏，为大跨度钢斜拟，由于锚垫板N8较厚，采用Solid45单元模拟(模拉桥控制设计的关键部位，而各国规范中对于大跨型一)，另外采用Solid45单元建立单独的锚箱结构桥梁索梁锚固结构的设计均未给出较为详尽的说模型(模型二)进行对比分析，根据全桥计算结果与明。许多研究成果表明，尽管现代有限元方法已经相似原理，施加在锚垫板上

4、的荷载取450kN，并按能够分析复杂的局部应力问题，但由于单元类型选斜拉索锚具与锚垫板接触圆环面积折算为均布荷载择、结构离散程度、边界条件模拟等的近似使计算结施加在锚垫板上。果与实际存在一定差异，有时还需要通过试验验证计算简化是否合理；合理设计索梁锚固结构，以便将索力顺畅地传递到主梁保证结构安全已成为大跨斜拉桥发展面I临的重要问题【。鄢余文[、满洪高[。]等分别以安庆长江大桥和苏通长江大桥为背景，采用足尺模型试验研究了锚箱式索梁锚固结构的疲劳强度及安全储备情况；刘亮_4]采用1：2的缩尺模型试验，检验了重庆朝天门长江大桥纵横梁连接节点的疲劳强度。本文以南广线桂平

5、郁江双线铁路桥为依托，设计1：2的缩尺模型，分析了铁路钢桁架斜图1索梁锚固区有限元模型拉桥索梁锚固结构的局部受力性能。收稿日期：2014一O3—27作者简介：张安户(1985一)，男，助理工程师，2008年毕业于四川大学土木工程专业，工学学士，2011年毕业于西南交通大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士。30桥梁检测与加固2014，7(1)4模型试验5结果及分析根据桂平郁江双线铁路桥整体计算结果，选取5．1N1板应力M2索对应的锚固结构作为研究对象。根据圣维南N1板是连接钢桁架上弦杆与钢锚箱的主要板原理_5]，为减小约束条件对主节点板应力分布的影件，通过该板将斜拉索

6、索力传递到主桁架上。图3响，并考虑实验室空间限制，试验模型平躺放置，如为最大加载工况下N1板测点正应力(两侧两向应图2所示。通过建立不同边界条件下锚固结构有限变花)与等效应力(中间三向应变花)实测值。分析元模型，将其应力分布与全桥约束条件下锚固结构可知，在对称荷载作用下，对称测点的正应力或等效应力分布对比，确定了如图2所示的上弦杆靠近桥应力基本一致，并且沿索道管方向(图中X轴负方塔一端固结，远离桥塔一端自由，两斜腿固结的边界向)正应力呈增大趋势，最大正应力在第四排测点(4约束。号、10号、2O号、26号)，平均值为32．5MPa，同一高度处测点等效应力最大，平均

7、值为28。0MPa(16号、32号)。单位：MPa图2试验模型布置示意图3N1板最大加载工况测点实测应力采用美国产电液伺服结构试验系统MTS模拟图4为最大加载工况下N1板等效应力理论索力加载，试验分6级加载：0—0．2尸n一0．4Pl眦一值。分析可知，板顶部区域应力小于5MPa，板底部0．6P一0．8P一P(PHm一450kN)，每级加载区域应力约为40MPa，且在N2板与N1板焊接部后持荷5min，然后读数，分2级卸载。位存在小范围的应力集中。由图5可知，沿索道管考虑钢锚箱构造特点并参照有限元计算结果，反方向等效应力从1MPa逐渐增大到15MPa，应试验模型共

8、布置应变片74个，其中三