白潭湖大桥斜拉索塔上锚固设计研究.pdf

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1、2014年6月第6期城市道桥与防洪桥梁结构145白潭湖大桥斜拉索塔上锚固设计研究张全阳，李坤(中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉430010)摘要：因斜拉索索力大和塔柱截面较宽，在分析总结常用的斜拉索索塔锚固形式优缺点的基础上，白潭湖大桥设计提出了优化后的预应力锚固方式，即在常用的预应力锚固方式基础上，设置隔板并布置预应力钢束，以平衡斜拉索的水平分力，同时改善了塔柱壁弯曲应力。关键词：独塔斜拉桥；索塔锚固；环向预应力；设计中图分类号：U448．27文献标识码：B文章编号：1009—7716(

2、2014)06—0145—040引言1常用的斜拉索塔上锚固形式斜拉桥因具有很好的跨越能力而在现代桥梁斜拉索在主塔内的锚固形式主要有钢锚箱、工程中得到广泛的应用。主梁通过斜拉索将荷载钢锚梁、塔壁在锚固区用环向预应力的预应力锚传递给主塔，因此，斜拉索的锚固点是重要部固等[31。位。相当于主梁、主塔和斜拉索的节点，巨大的1．1预应力锚固索力由它传给主塔。对于锚固部位，受索力的直预应力锚固是在塔柱的横壁上埋设导管，拉接作用，在活载作用下对索力变化产生较大的影索穿过导管锚固在塔柱壁内侧的齿块上，形成对响[1Jc称

3、锚固构造。国内已建斜拉桥大多采用预应力锚斜拉索在主梁上的锚固通常有齿块锚固(混固形式[4-6】，其主要优点是构造简单、施工方便、凝土主梁)、钢锚箱或锚拉板锚固(钢结构主梁)【2J，造价低、后期维护工作量小等。斜拉索的巨大拉其受力机理较明确。斜拉索在索塔上的锚固区域力作用在塔柱上，垂直分力直接由索塔承受，斜受力大，且应力集中，是索塔关键受力部位之拉索水平分力在塔壁上产生的拉应力则由设在塔一。斜拉桥索塔是以受压为主的压弯构件，为施内的平面预应力筋对塔柱产生的预压力来抵消。工方便，斜拉索通常采用塔端张拉，索塔

4、锚固区该锚固方式中斜拉索直接锚固在空心塔壁上，在设计为混凝土空心薄壁结构，这样既满足斜拉索强大的水平分力作用下，索塔侧壁将产生很大的张拉空间的要求，又能充分发挥混凝土材料抗压拉应力，锚固面上会有弯曲应力，受力状态十分强度高的特点。强大的斜拉索力通过锚固区安复杂。索塔锚固区环向预应力可按井字形或环形全、均匀地传递到塔柱中，由于索力较大，锚固布置，其中“井”字形布置一般采用预应力高强钢点相对集中，该区域受力状态十分复杂，是控制筋，环形布置则采用预应力钢绞线，构造形式见设计的关键部位。图l。众所周知，混凝土的

5、抗拉性能较差，斜拉索的水平分力作用在混凝土塔柱内壁时会产生很大的局部弯矩和剪力，甚至会在塔柱的各个面上产生竖向裂缝，严重损伤斜拉桥的安全度和耐久性。近年来，实际工程中应用较多且行之有效的索塔锚固方式有预应力锚固、钢锚梁和钢锚箱三大类[3j。本文在分析此三类锚固方式的构造形式、工作机理和优缺点的基础上，介绍白潭湖大桥斜拉索索塔上锚固形式，为同类型斜拉桥的设计工作提供借鉴和参考。(a)“井”字形布置(b)环形布置收稿日期：2014—01—10作者简介：张全阳(1971一)，男，湖北武汉人，高级工程图1预应力

6、锚固构造形式图师，从事桥梁工程设计工作。2014年6月第6期城市道桥与防洪桥梁结构147钢锚箱的工作机理很明确，斜拉索的拉力首隔板，以平衡斜拉索的水平分力，同时改善塔柱先传到钢锚箱上，顺桥方向的水平分力通过锚箱壁弯曲应力。斜拉索塔上锚固区构造见图5。的水平钢板和塔柱共同承受，斜拉索力的竖向分力传给混凝土索塔，由混凝土承担。钢锚箱中钢材承受了较大的拉力，混凝土承受了较大的压力和较少的拉力，充分发挥了钢材抗拉强度高和混凝土能承受较大压应力的优点，克服了钢材承受较大压应力容易失稳和混凝土承受较大拉应力容易开裂

7、的缺点。钢锚箱采用工厂化制造，质量有保证，容易-A．．．．．．．．．．．．—A—控制锚固点的位置和角度，施工方便，受力较为／I1可靠。此外，还有易于检测维护、便于换索等优一L—一＼：点，具有广泛的应用前景。但也有造价高、后期斜拉索锚固点■l维护费高、对吊装能力和安装精度要求较高的：／＼二＼：缺点，并且锚固区混凝土易开裂，应用于海洋环／I—l．境等对结构耐久性要求高的地区时有一定的局限l生。2白潭湖大桥斜拉索塔上锚固设计2．1概况白潭湖主桥为(150+150)m独塔双索面斜拉桥，主梁为预应力混凝土箱梁，桥

8、塔正面为椭圆形拱塔。图4为主桥效果图。图5斜拉索塔上锚固区构造图斜拉索锚固区每对斜拉索锚固点处设置0．4m厚的隔板一道，每道隔板顺桥向设置6根12+15．2mm的预应力钢束，每两道隔板之间设置6道12+。15．2mm环形预应力钢束，预应力钢束均采用塑料波纹管成孔。预应力钢束布置如图6所示。通过隔板内预应力钢束平衡斜拉索顺桥向图4主桥鸟瞰效果图水平分力；通过设置隔板，减小塔壁横向计算跨2．2斜拉索塔上锚固设计度，以减小弯曲应力。此种锚固形式受