武汉二七长江大桥锚拉板模型试验研究.pdfVIP

钢结构工程研究⑧ 钢结构》2010增刊 武汉二七长江大桥锚拉板模型试验研究 郑纲 刘宏 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北省，武汉市，430034 提要：介绍了武汉二七长江大桥锚拉板模型试验研究的设计、制作和测试过程。采用随机车列对二七桥 进行模拟加载，对锚拉板结构的应力和受力特点进行了理论分析，并制作了锚拉板模型对二七桥锚拉板结 构进行试验测试。 关键词：斜拉桥；锚拉板：模型试验；疲劳 1 引言 在大跨度的斜拉桥中，主梁多为钢粱， 斜拉索与钢主梁的锚固型式有多种，使用较多 的是锚箱式、耳板、锚拉板式及锚管式[11。 斜拉索与钢主梁之间的锚固连接 通常称为索 梁锚固区 处理是设计的关键问题之一【21。 武汉二七长江大桥 简称二七桥 作为武汉二环线控制工程之一，北岸连接汉口中心 区，南岸连接武昌中心区，通航孔主桥采用三塔斜拉桥方案，跨径布置为 90+160+2× 616+160+90 m。主线设计行车速度为80km／h，设计汽车荷载为城一A级。 二七桥主梁为纵横梁体系的钢主梁，两边设置两道纵梁，中间用横梁连接，纵梁截面 为工字形截面。斜拉索在钢梁上的锚固采用了锚拉板结构形式。锚拉板结构主要由锚拉板、 加劲肋、锚拉板锚管及锚垫板等组成。斜拉索的锚头穿过锚拉板锚管锚固在锚垫板上，锚 拉板与锚拉板锚管、主梁上翼缘由全熔透焊缝连接。锚拉板焊在主梁上翼缘上，并在连接 处用圆弧圆滑过渡。这种锚固方式传力途径明确，构造简单，工地施工作业方便，但在焊 接处荷载应力和焊接残余应力集中程度都较大。锚拉板为直接承受、传递斜拉索索力的结 构，其质量好坏直接关系到大桥的成败，必须保证该结构质量及焊缝质量。对于该处构造 细节的应力分析和I型主梁顶板焊接部位的抗疲劳性能，除作进一步分析研究外，需同时 进行足尺的结构模型疲劳试验予以验证。 2模型试验的主要内容 本次试验主要通过模型的方式来研究锚拉板及连接各部位在静力及疲劳荷载下的受力 状况和疲劳承载能力。根据锚拉板构造特点，主要研究内容如下： 1 锚拉板有限元理论计算分析。 钢结构工程研究⑧ 《钢结构》2010增刊 2 锚拉板静力实测应力分布与计算理论值对比验证：1 3 验证锚拉板抗疲劳承载力能否满足设计要求； 4 锚拉板及连接构件疲劳试验期间的应力大小及分布情况，及随加载次数的变化情况。 3模型设计 3．1研究部位的选择和疲劳检算荷载计算 二七桥有多根斜拉索，各斜拉索的空间角度和拉力均不相同，所以各节段的索梁锚固 区受到的荷载也各不相同，本次试验首先就必须确定针对哪一节段的索梁锚固区进行试验。 本次模型试验的重点是疲劳试验，所以首先需要进行疲劳检算荷载的计算，即确定试验疲 劳加载的荷载值。 在我国的公路桥梁规范中，未对桥梁疲劳荷载的大小、形式以及加载方式作出具体的 规定，仅在《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 JTJ025．1986 中提到：“验算疲劳强度 时，可根据桥梁实际行车情况，选用实际经常发生的荷载组合中的车辆荷载进行计算。”因 此疲劳检算荷载将参考国外规范并结合国内的实际情况来考虑，在缺少统计数据的时候， 将按照偏于安全地原则进行。 ． 并不相同，比如：BS5400是按照英国交通的状况制定，设计寿命为120年，而我国桥梁的 设计寿命一般为100年。由于国外规范与我国的规范不能完全相容，所以直接采用随机车 列对桥梁斜拉索的受力过程进行模拟。 3．1．1随机车列的生成 模拟过程分成三步骤，第一步骤为产生随机车列，并加载到桥梁上；第二步骤为对索 力的变化过程采用雨流计数法进行计数，第三步骤为换算成等效的常幅疲劳荷载。 随机车列主要包括随机车重p，和随机车头间距五两个部分，见图1的示意。 随机疲劳荷载谱 趔P1P2 P3 P4 Pi I 2I!上 薹2 土翼≥I ……． 1……．