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1、第30卷第6期中外公路2010年12月129文章编号:1671-2579(2010)06-0129-03矮寨特大悬索桥地锚索的设计、影响与安装过程分析121马碧波,王良洪,沈锐利(1.西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;2.中煤国际集团重庆设计研究院)摘要:地锚索的设置是在加劲梁跨度小于主缆跨度的情况下采取的措施,主要出现在山区大跨度悬索桥中,由于情况少见,这方面研究鲜见报道。笔者以矮寨特大悬索桥为工程背景,首先对地锚索的设计与施工进行了介绍;然后针对地锚索的设置与索力大小对成桥状态与
2、正常使用极限状态的影响进行了计算分析比较,得出了地锚索可以改善加劲梁与端吊索受力、稳定活载支反力、优化主缆局部线形的结论,同时确定了地锚索成桥设计索力的合理取值范围;最后对地锚索的安装与张拉过程进行了分析,给出了合理的施工阶段与计算结论。关键词:悬索桥;地锚索;设计;影响;安装过程m,全长1000.5m。主缆矢跨比为1B9.6,每根主缆1工程简介有169股通长索股,每根索股由127根钢丝组成,在吉首岸边跨另设有6根背索。吊索采用骑跨式钢丝绳吊矮寨特大悬索桥横跨德夯大峡谷,主缆跨径布置索,与钢桁加劲
3、梁采用销铰式连接,标准吊索节间间距为242+1176+116m,是中国最大的单跨跨峡谷钢为14.5m。另外在悬崖两侧靠近主塔的无梁区,设有桁加劲梁悬索桥。根据地形特点,设计采用了独特的3对地锚式吊索(后面简称地锚索),通过预应力岩锚系##塔梁分离形式:将钢桁加劲梁端直接支撑在设有桥台统锚固于岩体内。其中1、2地锚索成桥设计索力为#的岩石地基上。其中钢桁加劲梁梁高7.5m,宽274000kN,3地锚索成桥设计索力为3000kN(图1)。图1矮寨特大悬索桥总体布置图(单位:cm)设加劲梁延长到索塔,地
4、锚索(图2)按普通吊索间距2地锚索的设计和吊索力设计。当然为减少成本,没有必要布置得过##密。该桥普通梁段吊索成桥索力为2000kN,1、2地锚索的设置是在加劲梁的跨度小于主缆跨度的地锚索设计成桥索力恰好就是2个梁段的重量。情况下采取的措施。地锚索的设计主要包括2个部地锚索的锚固设计:地锚索可采用预应力岩锚体分:1)成桥设计索力和吊索几何参数拟订;2)地锚索系进行锚固,预应力岩锚体系是由CPS15型号的无粘的锚固设计。结预应力钢绞线、锚固底板、连接耳板等组成。其施工成桥设计索力以及吊索几何设计参数
5、选择:与普过程为钻孔)穿束)灌浆)底座安装)锚下混凝土浇通吊索不同的是:加劲梁成桥吊索力由加劲梁自重和注)预应力钢绞线张拉等步骤。钻孔直径D一般为二期恒载决定,而地锚索的成桥吊索力则由设计人员110~150mm,其中CPS预应力钢绞线的设计长度和根据经验和试算选定。一种较简单理想的方法就是假设计张拉力是两个重要的设计参数。设计长度包括无收稿日期:2010-07-01作者简介:马碧波,男,硕士研究生.E-mail:mark_02012931@yahoo.com.cn130中外公路第30卷地锚索的设置
6、在一定程度上增大了主缆的重力刚度,设置后主缆水平轴力由248778.6kN增加到251678.9kN。4地锚索对正常使用极限状态的影响分析为分析地锚索对桥梁在正常使用荷载作用下的影响,根据地锚索的设置与否以及成桥设计索力值大小采用大型非线性有限元软件BNLAS分4种不同的情况进行计算比较:1)有地锚索,成桥设计索力值分别为4000kN和3000kN;2)无地锚索;3)有地锚索,图2地锚索立面布置图(单位:mm)成桥设计索力值分别为8000kN和6000kN;4)有粘结段和剪力段长度两个设计参数,无
7、粘结段长度是地锚索,成桥设计索力值分别为2000kN和1500控制岩锚整体剪切破坏的参数而剪力段长度则是控制kN;分析结果显示:地锚索的设置及索力大小对构件局部剪切破坏的参数;预应力钢绞线设计张拉力、每束的受力有较大的影响,尤其是在梁端处,主要表现在以所含钢绞线根数和剪力段长度可分别按式(1)~(3)下几个方面:初步确定:(1)对钢桁加劲梁的影响:地锚索的设置大大降Fs=Fd@nd(1)低了钢桁加劲梁活载作用下的内力,从图3可见状态Fs1)与状态2)相比端部梁段上弦杆的最大轴力降低了n=(2)As
8、@ns@fs@N约40%,下弦杆的最小轴力降低了约45%。同样的情Fs况也出现在斜腹杆和直腹杆上。由于加劲梁恒载内力Lg=(3)N@P@D@Ss较小,地锚索的设置就使得弦杆应力幅得到很大程度式中:Fs、Fd分别为预应力钢绞线设计张拉力和地锚的下降。同时从曲线图也可看出设置地锚索后各个梁索设计成桥索力;nd为地锚索设计安全系数,一般取段的内力更趋于均匀。但是计算同时发现地锚索成桥1.2~2.5;As、fs为单根预应力钢绞线面积和抗拉强设计索力值大小的改变并没有带来钢桁加劲梁内力的度标
