独塔斜拉桥拉索锚固区混凝土设计与应力计算

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1、学兔兔www.xuetutu.com146桥梁结构城市道桥与防洪2014年7月第7期独塔斜拉桥拉索锚固区混凝土设计与应力计算谢宝健(天津市市政设计研究院深圳分院，广东深圳518000)摘要：该文采用ANSYS大型三维有限元软件对东平东江大桥独塔斜拉索锚固区混凝土进行应力分析。建立全塔仿真模型，在模型中模拟环向预应力系统，并考虑预应力损失，通过计算得出拉索锚固区应力分布情况。结果表明该计算方法较为准确，环向预应力设计较为合理。关键词：独塔斜拉桥；拉索锚固区；应力分析中图分类号：U441’．5文献标识码：B文章编号：1009—7716(2014)07—0146—0

2、3塔冠横桥向成“V”型，并考虑挖空，形成艺术造0前言型。塔上斜拉索直接锚固于内塔壁凸出的锯齿状独塔斜拉桥因为结构优美、大气简洁，适用混凝土块上，凸出的锯齿锚固要比内凹的锯齿锚跨径灵活而受到广泛采用。独塔斜拉桥的主塔通块做法更安全可靠，拉索锚固区部分采用二次张过拉索的传递承担主梁的恒载和活载。主塔的承拉预应力钢绞线。载能力、使用性能及耐久性事关整座桥梁的安全2计算荷载及环向预应力系统及服务性能，因此，主塔的设计具有十分重要的地位。拉索锚固区又是将索力牢靠、均匀地传递2_1计算模型中考虑的荷载到主塔塔身的重要受力构件，拉索锚固区的设计(1)恒载：是整个主塔设计的关

3、键点。主塔的斜拉索锚固区混凝土主塔采用C60混凝土，混凝土容重取混凝土受到恒载、拉索索力、环向预应力等等多为26kN／m。种荷载的综合作用，受力非常复杂。本文基于东(2)斜拉索索力：平东江大桥实际工程案例，采用大型有限元软件斜拉索索力采用MIDAS2012程序建立全桥整ANSYS对主塔建立整体模型，对主塔拉索锚固区体模型进行静力计算分析，主梁、主塔、墩身、混凝土进行应力分析。桩基采用梁单元模拟，拉索采用只受拉索单元模1工程概况拟，采用Ernst公式修正拉索弹模，从而考虑拉索东平东江大桥总体位于$255(东江大桥)和垂度的影响。X195(石洲大桥)之间，呈南北走

4、向，桥长约l816m，取使用阶段最不利荷载组合下索力工况，塔其中主桥为2×148m独塔斜拉桥。该桥双孔单向顶从上至下依次为：L21(R21)为6364kN；L20(R20)通航，采用独塔布置，这样可减少主桥长度，采为6138kN；L19(R19)为5878kN；L18(R18)为用塔、梁固结的预应力混凝土独塔单索面斜拉5703kN；L17(R17)为5381kN；L16(R16)为桥，主梁采用流线形单箱五室断面。桥梁宽度为5221kN。成桥索力为L21(R21)索力为5600kN；34．1m；该桥拉索为单索面、辐射形布置，梁上L20(R20)索力为5479kN

5、；L19(RI9)为5347kN；索距6m，塔上索距1．8m。拉索采用技术较为成L18(R18)为5224kN；L17(R17)为4940kN；L16熟的低应力双层HDPE防护平行热镀锌钢丝拉索，(R16)为4841kN(其他略)。实际施加时，相应为抗拉强度1670MPa的7mm高强平行钢丝组换算为锚固块索孔周围的节点力，其作用方向与成，规格为PES(C)7一l39一PES(C)7—265。相应索孔的倾角一致。桥面以上塔柱高75．5In，塔柱采用矩形空心(3)温度作用：断面，断面尺寸为360cm(横桥向)×700cm(Jl~,桥体系升温20~(2，降温25cI

6、=；主塔左右侧面温向)；桥面以上15m，顺桥向宽度由7m变化~lJ8m。差按《公路斜拉桥设计细~}(JTG／TD65—01—2007)第5．2．5条第3款考虑±5cc。收稿日期：2014—04—02(4)风荷载：作者简介：谢宝健(1982一)，男，江西赣州人，硕士。工程师从事桥梁工程设计与咨询lT作。基本风速取31．3m／s，风荷载大小按《公路桥学兔兔www.xuetutu.com2014年7月第7期城市道桥与防洪桥梁结构147梁抗风设计规范》(JTG／TD60—01—2004)采用。(3)钢筋松弛引起的预应力损失：J-●●引●●f2．2环向预应力系统=(0．

7、52一0．26)=217(MPa)<0，取0斜拉索锚固在混凝土塔壁上，在索塔锚固区、Jpk(4)混凝土收缩、徐变引起的预应力损失：内，斜拉索强大的水平力将在索塔侧壁内产生很大的拉应力，并在锚固面上产生较大的弯曲应(rf6=0．9×[(tt0)+(7_pc咖(t，to)]=79(MPa)综上，永存预应力r，=l395—457—0—79=859力，并且索塔锚固区构造复杂、受力集中，应力(MPa)。分布十分复杂。为确保锚同区混凝土具有足够的2．3计算荷载工况承载能力和抗裂安全性，必须在锚固区设置预应计算采用最不利荷载工况为：恒载(自重)+力以平衡混凝土的拉应力。该项

8、T程主塔拉索锚固区设置环向预应力系统，