部分斜拉桥索鞍抗滑移性能分析

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1、卜部分斜拉桥索鞍抗滑移性能分析何震陈志军2(1．中铁第四勘察设计院集团有限公司道路院武汉4300632．华中科技大学，湖北武汉430074)【摘要】荷麻溪大桥主塔采用索鞍结构，该部位是部分斜拉桥的关键受力部位，其抗滑移性能至关重要。本文采用有限元程序ANSYS对索鞍处受力进行分析，分析索鞍两侧平衡拉力、拉力差及索鞍半径对索鞍抗滑移性能的影响，对部分斜拉桥索鞍处所能承受拉力差的设计值提出了可行的计算方法。【关键词】部分斜拉桥索鞍抗滑移性能l引言2荷麻溪大桥主桥索鞍简介在桥梁施工及运营阶段，同一根斜拉索在主塔目前，部分斜拉桥普遍在塔上采用鞍座式结两侧出现不平衡力的

2、情况很多，其不仅跟桥梁的边构。该处在设计上要设置抗滑移装置，不允许斜中跨比及主梁的设计有关，而且随机的汽车荷载、拉索在使用中产生滑移，同时又要允许在换索时地震荷载、风荷载及施工阶段的不平衡施工荷载等能够方便地进行更换。，一东省江珠高速公路上的都会使斜拉索在主塔两侧出现不平衡力。因而，对一座双塔单索面部分斜拉桥——荷麻溪大桥采用部分斜拉桥此种索塔锚固方式，索鞍的抗滑移性能目前广泛采用的双套管鞍座形式。如图所示，显得异常重要。在不平衡力的反复作用下，一旦抗在鞍座内管及套筒区均灌注环氧树脂砂浆，对鞍滑移措施失效，索塔问出现相对滑移，斜拉索产生座内拉索进行足够的保护，

3、并增强拉索与主塔问的摩擦损伤是很可观的，这样会严重降低拉索的疲的抗滑移性能。劳强度。本文运用大型有限元分析软件ANSYS建立索计算模型简介鞍区有限元模型，模拟拉索在不平衡力作用下的滑移情况。利用已有文献中试验得出的摩擦系数结内外钢管及斜拉索均采用单元模拟，果，分析荷麻溪特大桥拉索滑移的不平衡力，并分斜拉索按横截面积相等的原则将钢绞线合并考虑。'I'D影糸r移的因素，根据分析计算结果提出索内管外壁与外管内壁面面接触，外管内壁作为目标鞍区所能承拉力差设计值的一种计算方法，供桥接触面；拉索与内管内壁面面接触，内管内壁作为梁设计参考。目标接触面。外钢管外壁与主塔问采用

4、将外钢管_■铁道勘j与设计()部分斜拉桥索鞍抗滑移性能分析何震陈志军令艚泥浆图1双套管鞍座结构图(单位：cm)外壁节点全部固结处理。外钢管内壁与内钢管外壁以及拉索与内钢管内壁间关系，采用target1704荷麻溪大桥索鞍区抗滑移分析研究(目标单元)及contactl73(接触单元)模拟。考虑到拉索实际成形时与内钢管接触面积较大，若采用圆按31-(／)s15．2斜拉索锚固区建立模型，将全桥柱形模拟拉索，则其接触面积很小，令距离较大的模型中主塔两侧对应斜拉索在恒载和活载作用下面间形成接触对，则很难收敛，故采用部分扇形柱的内力，施加于拉索锚固区有限元模型，模拟拉索。

5、有限元模型见图2。接触对之间摩擦系P1=4074KN，P2=414IKN，AP=67KN。由于平衡数需事先给出，本模型中采用已有文献中试验测算拉力较大，而拉力差仅为67KN，故拉索沿纵向被拉出的摩擦系数，如表1所列。本模型中综合表中数伸，而中心点的位移仍为0(不足0．1mm)，即拉索和据，取内钢管与钢绞线间摩擦系数la=0．12；外钢管与内钢管及内钢管和外钢管问的静摩擦力足以抵抗内钢管问摩擦系数la=0．4。如此小的不平衡拉力，未因拉索整体滑移而失效。图3中心点部位接触区第一主应力云图图2双套管鞍座结构有限元模型表l拉索锚固装置足尺模型试验结果图4拉索一钢管相

6、对滑移距离云图试验所得摩擦系数图3示出了拉索-~lx]管的相对滑移距离，从图最下段(急)最上段(缓)中可以看出，在靠近钢管端部局部区域内，拉索与钢管问发生了少许滑移H则木／N．，土钢绞线～内钢管0．14～0．190．12任何滑移。此滑移是因作用下，向两内钢管～外钢管0-38～0．420．42～0．62端伸长所致。在实际设是永久性的，铁道勘测与设计RAILWYSURVEYzooa(8)啊卜图7直曲线相交部位内钢管内壁第一主应力分布曲线图5拉索纵向接触区法向应力分布曲线图8直曲线相交部位外钢管内壁第一主应力分布曲线5拉索滑移影响因素研究在部分斜拉桥正常运营期问，斜

7、拉索在恒载作用下已承受很大的拉应力，在此称之为基本拉力。车辆、风、地震等随机荷载的作用下，主塔两侧对应斜拉索很容易出现不平衡拉力的情况，当此不平衡拉力达到一定的拉力差，超出了拉索主塔锚固区的图6拉索纵向接触区切向应力分布曲线抗滑移能力，拉索就会发生整体滑移而失效。影响从图5中可以看出，除了在直曲线相交部位法拉索滑移的因素很多，根据上述拉索抗滑移分析结向应力较大，存在应力集中现象外，圆曲线段的法果，对拉索不平衡拉力、平衡拉力及弯曲半径对拉向应力沿纵向几乎相等。图6所示拉索纵向接触索滑移的影响作出分析。为了分析方便，参考荷麻区切向应力分布情况，可以看出直线段几乎不

8、存在溪大桥斜拉索主塔锚固区设计，采用如