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建筑结构

JIANZHUJIEGOU杨吉新，等：钢锚梁-钢牛腿组合锚固结构受力性能分析

钢锚梁-钢牛腿组合锚固结构受力性能分析

杨吉新，王德

（武汉理工大学交通与物流工程学院，湖北武汉430063）

摘要：为了解钢锚梁-钢牛腿组合锚固结构的受力性能，本研究以云南省某大桥为背景，分别通过有限元软件MIDASCivil和

Workbench建立该桥的空间整体模型和索塔锚固区局部三维精细化模型，将全桥空间整体模型中得到的最不利索力值作为锚

固区局部模型边界条件，分析钢锚梁与钢牛腿在不同连接体系下的应力分布情况。研究结果表明，两种连接体系下索塔锚固区

应力分布规律基本一致；并且在施工阶段采用一端固定一端滑动连接体系可以使钢锚梁承担更大的不平衡索力，并减小索塔处

应力，进而在拉索终张完成后转变为两端固结体系。

关键词：斜拉桥；钢锚梁；钢牛腿；索塔锚固区；应力分布

中图分类号：U443.4文献标志码：A文章编号：1673-5781(2024)06-1332-04

0引言小纵梁形成钢格构，其上架设预制混凝土桥面板。两片边主梁

横向中心距为28.0m，桥面全宽为30.5m，边主梁中心线处

斜拉桥索塔锚固区是将斜拉索所承担的集中力安全、均匀梁高3.0m。索塔采用钻石形结构，总高253.5m；其中塔墩

地传递到整个塔柱截面的重要构造，其结构复杂，受力集中1，高95.5m，下塔柱高50m，中塔柱高53.5m，上塔柱高

是斜拉桥受力最复杂的部位之一。因此，斜拉桥索塔锚固区理54.5m。上塔柱为单箱单室空心矩形等截面，截面尺寸为

论与设计的研究一直是桥梁界的热门话题，索塔锚固区的设计7.5m（顺桥向）X4.2m（横桥向），顺桥向壁厚为1.0m，横桥

与施工也是斜拉桥建设的重点与难点，其可靠度也直接关系到向壁厚为1.0m。两侧主塔每个塔柱上均布置15对斜拉索，

全桥的安全[2。目前常用的索塔锚固结构有环向预应力锚标准索距为12m。

上塔柱锚固区采用钢锚梁对斜拉索进行锚固，每套钢锚梁

固[3]、钢锚梁锚固[4和钢锚箱锚固[5]。其中钢锚梁锚固形式

主要由钢锚梁和钢牛腿组合而成，若同一节段内两侧的斜拉索锚固一对斜拉索，包含一个钢锚梁及两个钢牛腿。拉索的顺桥

索力与角度相同，则水平分力由钢锚梁的轴向拉力及两端的偏向水平分力分为两部分：恒载索力由锚梁承担，后期使用荷载

心弯矩来平衡；若两侧斜拉索索力或角度不等时，产生的不平索力由锚梁与塔壁共同承担。要达到此受力模式，应采取以下

衡水平分力通过钢锚梁下支承的摩阻力或顺桥向两侧水平限措施：①施工过程中，锚梁和牛腿一端固定一端自由。②斜拉

位装置传递至牛腿再传至塔壁[6]。其中，钢锚梁与钢牛腿主要索终张完毕后将钢锚梁两端都与钢牛腿栓接。

有三种连接方式，即两端固结、两端滑动和一端滑动一端固2有限元模型

定[7。经过综合考虑，云南省某大桥从施工到成桥状态分别采

用了两种不同的连接方式，分别是桥梁施工过程中的一端滑动2.1全桥实体模型

一端固定体系和成桥状态下的两端固结体系。为研究两种连采用有限元分析软件MIDASCivil建立该桥的全桥实体

接体系下钢锚梁与塔柱的受力情况[8，本研究采用有限元软空间模型，全桥共划分为8451个节点，8427个单元。其中

件MIDASCivil建立桥梁整体空间模型，求解斜拉索索力，选塔、梁、墩采用梁单元模拟，拉索采用只受拉桁架单元模拟。

取不平衡索力最大，受力最不利钢锚梁节段作为局部研究该桥为半漂浮体系，故桥墩与索塔固结，主梁与索塔之间以

对象，并采用通用有限元软件ANSYSWorkbench建立锚固区弹性连接的刚性进行模拟，并在边跨两侧距梁端54m处设

局部受力模型进行分析，为同类型锚固方式桥梁的顺利安全修置辅助墩支座用以代替辅助墩，全桥实体有限元模型如图1

建提供数据参考。所示。

双“工”字形边主梁采