天津某斜拉桥钢锚箱受力研究

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1、天津某斜拉桥钢锚箱受力研究　　摘要：采用子结构法选取钢塔和钢梁中的钢锚箱，使用ANSYS有限元软件建立有限元模型，采用试算法计算出钢锚箱临界屈服时的索力，并计算了地震作用下最大索力对应的钢锚箱内力。关键词：斜拉桥；钢锚箱；ANSYS中图分类号：U448.27文献标识码：A文章编号：0引言斜拉桥中的钢锚箱是连接钢塔、钢梁和钢索的重要构件，必须保证地震作用下钢锚箱不发生破坏。本文采用子结构法适应的选取了钢锚箱的边界条件，对其进行了受力分析。1工程概况本工程主体结构为空间扭转索面独塔斜拉桥，主墩布置河中心。主桥采用两跨方式跨越河

2、，跨径布置为2x118m，主跨全长236m。斜拉索采用空间扭转型布置,对称布置13对斜拉索，通过钢锚箱与主塔和主梁连接。钢塔中的锚箱设置在两个箱室的两个腹板之间。每个钢锚箱由锚垫板、承压板、承剪板、加劲板、翼缘板和索导管组成。钢塔锚箱构造形式相同，根据索径不同，分A、B、C三种类型，区别于索导管外径、加劲板间距不同。4主梁上的锚箱设置在边腹板上，钢梁锚箱由锚垫板、承压板、承剪板、加劲板、翼板和索导管等构件组成。承剪板之间设U形加劲板、承剪板与承压板、主梁边腹板、翼板焊接；斜拉索将索力传递到承压板，然后通过承剪板将力传递至腹

3、板；腹板上的力通过箱梁横隔板、顶板和底板，传递到整个截面。钢梁锚箱根据索径不同，及角度不同分为A、B、C、D、E、F六种类型，区别于索导管外径、加劲板间距不同。有限元模型（1）钢塔锚箱钢塔中的锚箱分为A、B、C三类，其中A类锚箱对应S1~S9号拉索，B类锚箱对应S10~S11号拉索，C类锚箱对应S12~S13号拉索。以S1号钢塔锚箱为例，建立有限元模型。板件采用壳单元和双线性随动强化本构进行模拟，弹性模量为206GPa，屈服强度为345MPa，切线模量为0.8GPa。图1S1号钢梁锚箱有限元模型示意图所采用的单元、材料本构

4、均与钢塔锚箱相同。锚腹板与钢梁顶板相接处约束顶板平面内的平动自由度，锚腹板与底板相接处约束底板平面内的平动自由度，锚腹板两侧处约束锚腹板平面内的平动自由度，横隔板边缘处约束横隔板平面内的平动自由度。在锚箱底部锚垫板与承压板接触面施加面荷载。4受力分析3.1钢锚箱屈服时的索力以S1号钢塔锚箱为例，根据试算，当面荷载为22N/mm2时，锚箱最大应力为345.116MPa，达到屈服，此时对应的索力为6841kN。锚箱屈服时的等效应力最大为345.116MPa，最大变形为1.8mm。按照相同的步骤分别分析S2~S13号钢塔锚箱。以

5、S1号钢梁锚箱为例，根据试算，当面荷载为16N/mm2时，锚箱最大应力为345.083MPa，达到屈服，此时对应的索力为4975kN。锚箱等效应力最大为345.083MPa，最大变形为2.4mm。按照相同的步骤分别分析S2~S13号钢梁锚箱。钢锚箱屈服应力及对应的索力如表1所示。表1钢锚箱屈服应力及对应的索力3.2人工波作用下钢锚箱的受力分析各种工况下拉索的最大索力如表2所示。表2各种工况下拉索最大拉力对比表1和表2可见，各种工况下拉索的最大拉力均明显小于钢锚箱屈服时对应的索力值，因此钢锚箱处于弹性受力阶段。4结论通过分析

6、可知，在3条人工地震波作用下，钢锚箱均处于弹性阶段，可以满足工程要求。参考文献[1]范立础．桥梁抗震[M]．上海：同济大学出版社，1997．1．[2]尚晓江，苏建宇，王化锋．LS-DYNA动力分析方法与工程实例．北京：中国水利水电出版社，2008．10—11．[3]王新敏．ANSYS工程结构数值分析[M]．北京：人民交通出版社，2007．4