小沙湾黄河桥主塔锚固区应力分析

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1、110桥梁结构城市道桥与防洪2013年8月第8期小沙湾黄河桥主塔锚固区应力分析宋晓辉，白洁(中交集团北京建达道桥咨询有限公司，北京市100015)摘要：该文首先介绍了小沙湾黄河特大桥的结构组成，并详细介绍了索塔的构造及环向预应力的布置；然后介绍了模型建立的过程和计算参数的选取；最后通过计算结果的分析，证明该桥主塔锚索区应力满足规范要求。关键词：索塔锚固区；环向预应力；有限元；应力分析中图分类号：U448．27、U441~．5文献标识码：A文章编号：1009—7716(2013)08—0110—031工程概况2模型的建立与计

2、算参数的选取小沙湾黄河特大桥位于内蒙古与山西交界2．1计算模型处，跨越黄河。主桥为160m+440m+160m双塔双计算选取A型索塔三角区域锚索区十个节段索面预应力混凝土斜拉桥，主跨跨径440131，在混为模型，模型高24．75m，根据实际尺寸分别模拟凝土斜拉桥中位居前列。桥面宽28．41TI，中心梁高了混凝土锚块、环向预应力筋、钢套筒及锚垫板等2．874m，主梁采用双边箱断面。索塔为A型塔，由锚索端细部构造。分析中考虑了预应力效应、斜拉塔冠、上塔柱、中塔柱、下塔柱、上横梁、下横梁组索的斜度，斜拉索锚垫板等。计算中将整个结

3、构视成。桥型总体布置见图1所示。作匀质弹性体，混凝土弹性模量E取34500MPa，泊松比v。取0．2，容重取26kN／m，模型中未考虑普通钢筋对结构的影响。预应力筋弹性模量E取195000MPa，泊松比取0-3，容重^y取＼78．5kN／m3，热膨胀系数为0．000012，锚下张拉控制应力取1395MPa。环向预应力损失主要考虑了图1桥型布置图锚具回缩、钢筋松弛、预应力筋转角、管道摩阻力、管道偏差。模型中采用了预应力钢筋杆单元，并定索塔单个索面设置26对斜拉索。上塔柱为斜拉索锚固区，采用混凝土箱型截面，顺桥向长8m，义好单

4、元的材料、截面特性以及预应力损失参数横桥向宽4．5In，壁厚1．2m。塔柱内壁设置拉索锚后，施加钢筋的张拉控制应力。块，为平衡斜拉索的水平分力，在锚索区范围内布2．2单元构成置19l5．2、1615．2及1215．2的环向预应力计算采用大型通用有限元分析软件Ansys软束加固(见图2)。由于主塔为重要受力构件，桥塔件，混凝土采用Solid65单元模拟，有X、Y、z轴三个锚索区段受力复杂，环向预应力由于弯曲半径较方向的自由度；环向预应力采用link8单元模拟，小，预应力损失较大，因此需对该部位进行三维空有3个自由度，分别为X

5、、Y、z轴三个方向的位移。间分析，以便准确地反映结构真实受力情况。2．3边界条件根据圣维南原理，约束模型底截面XYZ三个方向的自由度，划分网格如图3所示。2．4荷载模型荷载考虑结构自重和斜拉索最不利索力，根据拉索实际型号和空间角度模拟斜拉索索图2索塔断面及环向预应力布置图(单位：cm)力的大小和方向。选取平面杆系程序计算的斜拉收稿日期：2013—04—25索索力最大值作为计算荷载值，按面荷载施加于作者简介：宋晓辉(1980一)，男，河南人，硕士研究生，工程师从事道桥工程技术咨询工作。锚垫板上。112桥梁结构城市道桥与防洪2

6、013年8月第8期足规范限制。￡===345_0．354×10EE．~1010⋯⋯’式中：O"s为钢筋应力；为混凝土应力。4结论根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵在使用阶段最不利荷载组合作用下，索塔三设计规范》第6．4．3条，钢筋混凝土构件裂缝宽度角区域圆弧段表面及塔顶内壁表面顺桥向出现计算：1．O1MPa的拉应力，横桥向出现2．34MPa的拉应=CG2G蚤()力(区域很小，占4．9％)；拉索锚固区顺桥向及横桥向均出现1．22MPa的拉应力。最大拉应力作用下=1．o×1．5×1．2×0．354×l04×_构件裂缝宽度0

7、．O1mm，满足规范限制。因此索塔=O．O1(mm)的拉索区域应力满足要求，环向预应力满足受力其中：配筋率p丽A(~6+Ap；ct为钢筋表面要求。，—形状系数；C2为何在效应系数；Ca为构件受力性质参考文献系数；d为钢筋直径；b、‰、bs、hi为混凝土构件截面【1]范立础．桥梁工程[M]．北京：人民交通出版社，2002．尺寸。【2]JTG／TD65一O1—2007，公路斜拉桥设计细则【s]．规范第6．4．2条规定：采用钢绞线的预应力混[31YrGG62—2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范凝土构件允许裂缝宽度

8、0．1mm．因此，裂缝宽度满『S1．32项工程喜获第十一届詹天佑奖第十一届中国土木工程詹天佑奖(以下简称“詹天佑奖”)颁奖典礼近日在北京举行，天津环球金融中心等32项科技创新工程喜获詹天佑奖，227家主要承建单位获得表彰。住房城乡建设部副部长、中国土木工程学会理事长郭允冲，中国科协党组成员沈爱民讲话，交