钢锚箱式钢—混组合索塔锚固体系受力性能与设计方法研究

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1、分类号:U44，U4510710-2010021054博士学位论文钢锚箱式钢-混组合索塔锚固体系受力性能与设计方法研究逯文茹导师姓名职称周绪红教授狄谨教授申请学位级别博士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2014年11月10日论文答辩日期2015年6月20日学位授予单位长安大学StudyonMechanicalBehaviorandDesignMethodofSteel-ConcreteCompositePylonAnchorageSystemwithSteelAnchorBoxADissertationSu

2、bmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：LuWenruSupervisor：Prof.ZhouXuhongProf.DiJinChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年<

3、月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：in如T年广月>0日导师签名：>/i■年((月只日摘要本文以内置和外露钢锚箱式索塔锚固体系为研究对象，通过建立精细化有限元模型和简化框架分析方法，对锚固体系的受力性能和设计方法进行系统的研究，以推动该结构在我国的推广应用，本文的

4、主要研究内容如下：考虑钢锚箱节段之间连接与不连接两种方式，采用有限元方法，研究钢锚箱节段间的连接方式对多节段内置与外露钢锚箱索塔锚固体系受力特性及索力分配方式的影响。结果显示，钢锚箱之间的连接可以更好的实现钢锚箱各板件的应力扩散，与钢锚箱不连接体系相比，钢锚箱连接体系各构件应力分布和栓钉群剪力分布更加均匀；连接方式对索力在节段间的分配无明显影响，而对节段内各构件之间的分配影响较为显著。采用有限元方法，分别对内置和外露钢锚箱式索塔锚固体系的传力机理进行了研究，得到了双侧索力及单侧换索索力作用下两种形式锚固体系的传力

5、路径，定量分析了索力在各受力构件中的分配大小，明确了单节段索力在多节段锚固体系中的荷载传递路径与荷载分配关系。对内置和外露钢锚箱式索塔锚固体系的受力性能进行有限元对比分析，研究了两种形式锚固体系其钢锚箱各板件的应力分布规律、塔壁的裂缝开展过程以及栓钉群的剪力分布情况的异同；分析了索力在两种形式锚固体系的传递路径及分配关系的差异。采用有限元方法对锚固体系钢-混结合部栓钉剪力连接件的受力性能进行分析。通过对国内外共233个栓钉连接件推出试验数据进行回归分析，提出了栓钉连接件单钉抗剪承载力计算公式。并对群钉剪力连接件的

6、群钉效应及其参数敏感性进行了分析，结果显示：①群钉效应将导致栓钉连接件单钉平均抗剪承载力及抗剪刚度的显著降低，栓钉之间的传力不均匀现象，也将造成栓钉轴向应力大小发生变化，但对栓钉的剪应力和弯曲应力水平及分布形式无明显影响；②随着栓钉排数的增加，单钉平均抗剪承载力及抗剪刚度逐渐减小，栓钉的传力不均匀程度提高；③当栓钉排间距由2.3倍栓钉直径增加至13.6倍栓钉直径时，单钉平均抗剪承载力先增大后减小，单钉平均抗剪刚度逐渐降低，栓钉的传力不均匀程度先降低后提高；④当群钉连接件的破坏形态为栓钉的弯剪破坏时，增大混凝土的强

7、度等级将提高连接件的抗剪刚度以及栓钉传递荷载的不均匀程度；⑤根据计算结果给出了群钉连接件的合理布置排间距。在此基础上，提出了群钉剪力连接件抗剪承载力计算方法。结合内置和外露钢锚箱式索塔锚固体系的受力特点，根据变形协调原理，建立了锚I固体系荷载分配简化计算方法；并对钢锚箱式索塔锚固体系关键构造设计进行了研究，提出了钢锚箱式索塔锚固体系的设计方法。关键词：钢锚箱式钢-混组合索塔锚固体系，钢锚箱节段间连接方式，传力机理，群钉连接件抗剪承载力，设计方法IIAbstractInordertopromotepopulariz

8、ationandapplicationofsteel-concretecompositepylonanchoragesystemwithsteelanchorboxinourcountry,thispapertookbuilt-inandbuilt-outsteelanchorboxanchoragesystemasresearchobjectstostudytheper