斜拉桥索梁锚固区受力性能分析.pdfVIP

第1期(总第102期) 翘建建前 试验与研究● 斜拉桥索梁锚固区受力性能分析 梅利芳，张 军 (湖北工业大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430068) 摘 要 斜拉桥索梁锚固区受办}生能复杂，锚拉板作为斜拉索与钢主梁连接的主要受 力构件，是全桥控制设计的关键部位。本文对斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构空间受力性能 进行数值分析，得出了一些有价值的结论，为今后类似工作提供了理论依据。 关键词 斜拉桥；索梁锚固；锚拉板；受办陛能；数值分析 斜拉桥是一种组合体系桥梁，其上部结构由梁、索、塔 全桥的主要受力点，锚固区域受力集中、结构复杂，是控制 三类构件组成，结构体系以主梁受压，斜拉索受拉及桥塔受 设计的关键部位。索梁锚固区受力十分复杂，对其纯理论上 压为主的桥梁。其主要特点是利用由桥塔引出的斜拉索作为 的应力应变分析几乎是不可能的，甚至对局部构件的应力应 梁跨的弹性中间支撑，借以降低梁跨的截面弯矩、减轻梁 变分布特征进行理论上的判断有时也相当困难，这就要求进 重、提高梁的跨越能力。 行力学模型试验。同时，现代电子技术的发展日新月异，各 斜拉索强大的索力斜向并集中地作用于斜拉桥的主梁 专业应用程序的开发层出不穷，这就为应用有限元技术分析 锚固点，斜拉索的锚固结构必须能顺畅地将索力传递给主 复杂的受力结构提供了条件。为了弥补模型试验随机性大、 梁，因此斜拉索的锚固结构是斜拉桥的关键部位，斜拉索锚 成本高、周期长的欠缺，使试验与数值分析相结合，利用有 固的可靠与否直接关系到整个大桥的安全度。 限元分析软件ANSYS对斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构空间受 1 斜拉索与钢梁的锚固型式及工程实例 力性能进行分析，并与试验结果进行比较，探索索梁锚固区 斜拉索与钢梁的锚固型式有：散索鞍座加锚固梁、锚 的索力传递机理、应力分布状况。 箱式、支架或牛腿、锚管式、耳板式、锚拉板式。其中锚拉 2．1 有限元模型的建立 板式具有结构简单、受力明确、施工简单、便于加工、易于 (1)钢材料非线性特性及应力一应变关系的确定。 维护等优点，近年来在国内外各斜拉桥都常见此种索梁锚固 求解塑性问题的困难主要来自应力一应变关系的复杂 方式。锚拉板连接是将钢板作为锚拉板，直接焊接在钢主梁 性。为了使求解塑性问题成为可能，除了对材料的塑性行为 上缘顶板上，锚拉板由上、中、下三部分组成，锚拉板上部 作必要的假定之外，还需要对应力一应变关系曲线加以理想 开槽，槽口内侧焊于锚管外侧，斜拉索穿过锚管并用锚具锚 化，也就是根据不同的问题对实际材料特性作不同的简化。 固在锚管底部；锚拉板下部直接用焊缝与主梁上翼板焊接； 常用的有以下一些简化模型：理想弹性、理想刚塑性、刚线 锚拉板中部除了满足安装锚具的空间需要之外，还需连接 性强化、理想弹塑性、弹一线性强化。为了考虑钢材的强化 上、下两部分。为了补偿开槽部分对锚拉板截面的削弱，以 特性和使非线性求解不致发生困难并综合已有的狡算经验， 及增强其横向刚度与整体性，锚拉板的两侧焊接加劲板。另 本文选取弹一线性强化模型，考虑1％强化。 外，为确保索力均匀地传给主梁，与锚拉板连接区域的主梁 (2)强化模式的确定。 上翼板加厚，钢主梁腹板增设加劲板。 众所周知，材料的后继屈服应力一般将随塑性应变的 某大桥是一座特大型斜拉桥，桥梁全长1818．96m，主 增加而增加。同时，一个方向上后继屈服应力的这种变化 梁采用工字形钢梁，主梁中心间距34m，中间