曹妃甸工业区1号桥外露式钢锚箱设计与分析

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1、◎s一⋯一s曹妃甸工业区1号桥外露式钢锚箱设计与分析周伟翔，陈亮，卢永成(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海200092)摘要：外露式钢锚箱锚固结构受力方式明确、施工方便、张拉空间大，能有效解决中小跨径斜拉桥索塔锚固区受力复杂、截面尺寸小等问题。结合曹妃甸工业区1号桥索塔锚固区的设计，对外露式钢锚箱结构特点进行介绍；并利用Ansys建立索塔全真的有限元计算模型，对焊钉连接件、钢锚箱腹板及混凝土塔壁等锚固区主要结构的安全储备进行评估，为工程设计提供技术支撑。关键词：索塔锚固区；外露式钢锚箱；

2、有限元；连接件1工程概况式的2种方式，如图2所示。外露式是钢锚箱被夹在曹妃甸工业区1号桥是河北省唐山市曹妃甸工业混凝土塔壁之间，斜拉索索力由锚箱两侧钢板的连接区规划道路框架“三纵七横”中的重要组成部分，桥址位件承担，采用该方案的斜拉桥有法国Normandy大桥、于曹妃甸规划网路“三纵七横”路网骨架的三号路上。希腊Rion—Antirion大桥、杭州湾大桥等。内置式是大桥由通航孔桥、非通航孔桥及陆上段引桥组成，全长钢锚箱封闭在混凝土塔壁内侧，斜拉索索力由锚箱两2019m。设计技术标准为城市主干道工级，双

3、向六车端钢板的连接件承担，采用该方案的斜拉桥有苏通长道，设计时速60km／h，荷载等级为城一A级，公路I级江大桥、沪崇苏长江大桥、香港昂船洲大桥以及日本的验算。新名西桥以及栗东桥等几座低塔斜拉桥口]。通航孔桥采用跨径为138m+138m的独塔单索面结合箱梁斜拉桥，全长276m，桥宽40m。斜拉索采用扇形布置，主塔两侧各16对索。梁端顺桥向标准索距／＼7m，塔端竖向标准索距2．0m，横桥向成对布置，间距-5山·IIiI1．1m。塔梁分离体系。主塔为变截面圆端型钢筋混凝：：：：目Il一一，土塔，总高约12

4、0．4m，其中上塔柱高103．2m，横桥向，-．-一’，。-’’lIq宽5m，顺桥向宽6．25～7．5m。主梁采用单箱三室钢＼／一混凝土箱形结合梁，顶板宽40m，梁高4m，桥面板一般厚度为0．26m。通航孔桥总体布置如图1所示_2]。(a)外露式锚固I1]]]1IJIIIIj田I一一97Il97【q图1通航孑L桥总体布置图(单位：m)2外露式钢锚箱设计(b)内置式锚固2．1钢锚箱构造形式钢锚箱与混凝土塔壁的组合主要有外露式和内置图2组合索塔锚固的构造形式收稿日期：2012-08—24采用两种钢锚箱锚固

5、方案，钢锚箱自身应力水平24上冯么咯No．42012◎相差不大。外露式钢锚箱张拉空间大，可适应小尺寸钢锚箱与混凝土塔之间依靠焊钉连接件连接，焊塔柱；但顺桥向伸长量较大，混凝土塔壁水平应力较钉连接件采用22mm×200mm的圆头焊钉。承力高。为保证钢锚箱侧壁与混凝土塔壁的抗剪效果及抵板范围内焊钉高度方向及顺桥向间距均为150mm，承抗索塔的拉应力，必须在塔壁施加预应力。而内置式力板范围外间距加大到300~450mm，如图4所示。锚固可设置普通钢筋控制强度及其裂缝，或施加预应力限制裂缝。：：：：：：：：l

6、辱／I一。‘一一‘二一。‘·。为了保证空间较好的景观效果，1号桥索塔采用预威力管：：：：：：：’‘’较小的截面尺寸。为保证斜拉索安装空间的要求，采··········8········-··-用外露式钢锚箱并在塔壁施加预应力。这种锚固方式‘的传力途径很明确，斜拉索的拉力首先传到钢锚箱上，···@······／皋枕2×20o焊钉／1：：：：：：：_=：··········l寸．再由钢锚箱传到钢侧板，此时斜拉索拉力在顺桥方向的分力可以被钢侧板承担相当大的一部分，其余没有图4焊钉连接件布置(单位imm)被钢

7、侧板承担的顺桥方向的分力和斜拉索拉力沿塔高为保证钢锚箱侧壁与混凝土塔壁的抗剪效果及抵度方向的分力通过焊钉连接件传给混凝土索塔，由混抗索塔的拉应力，索塔锚固区采用JL32精轧螺纹粗钢凝土承担。筋，配置顺、横桥向预应力，并以顺桥向预应力为主。2．2结构设计钢锚箱与钢垫板等组成的底座插入桥塔混凝土平钢锚箱为箱形结构，构造尺寸如图3所示，由侧台内，通过焊钉和开孔钢板连接件与混凝土结合，使剪板、承锚板、承力板、横隔板、端板、连接板、加劲肋等构力钉受力分布整体上较为合理。件组成。钢锚箱总高36．4m，共分16个节

8、段，每个节段分别锚固1对斜拉索。钢锚箱横桥向宽2rn，顺桥3计算分析向长5．41～6．033131，竖向高2～5m。锚箱侧板厚钢锚箱方案。因锚固区荷载大、空间小、构造复32mm，端板厚24mm，承力板厚32mm。每个节段侧杂、应力分布不均匀、传力机理复杂，特别是这种外露板之间设置1道横隔板，对侧板及端板加劲，兼做斜拉式钢锚箱，顺桥向伸长量较大，混凝土塔壁承担了较大索施工时的工作平台。在每个锚箱节段竖向钢板、加的斜拉索顺桥向分力，必须在塔壁施加预应力。焊钉