独塔斜拉桥主塔锚固区空间仿真分析与光弹试验.pdf

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1、2014年6月第6期城市道桥与防洪桥梁结构7l独塔斜拉桥主塔锚固区空问仿真分析与光弹试验华龙海，熊刚(天津市市政工程设计研究院，天津市300051)摘要：为详细地掌握天津新建海河独塔斜拉桥主塔锚固区在大量大吨位斜拉索的张拉力作用下的复杂应力状态，进行了三维应力分析和1：50平面光弹模型实验和1：6O三维光弹模型试验。定性和定量地掌握该结构部位复杂应力的分布，为结构设计优化提供了理论基础和依据，保证了重要结构的安全和使用性能，通过有限元计算和光弹性模型实验，可为优化设计、调整设计构造提供科学依据。对该桥主塔结构受载性能的研究，不仅能使本桥主塔设计更合理，

2、对今后类似桥梁主塔的设计工作也具有一定的指导意义。关键词：独塔斜拉桥；主塔锚剧区；三维仿真分析；平面光弹模型实验；三维光弹试验中图分类号：U446文献标识码：A文章编号：1009—7716(2014)06—0071—041概述2三维应力分析1．1工程概况使用ANSYS软件，对主塔顶部12．40m结构在天津滨海大道集疏港公路二期工程新建海河井字型预应力及斜拉索作用下的应力场做全面分斜拉桥位于海河人海口处原塘沽海河大桥东侧，析，得出主塔主应力峰值及其出现的位置，以及两座桥互相平行，呈对称布置。新桥跨径布置应力分布规律。正应力值为拉应力，负应力值为为：310

3、m+2×50m+2×40m。主跨采用正交异压应力。计算中未考虑钢筋的作用。性桥面板钢箱梁，边跨采用预应力混凝土连续箱有限元模型中纵向为x轴、沿桥面横向为Y梁。主桥结构采用漂浮体系，在桥塔处设置0号轴，铅垂方向为z轴，坐标原点设在主塔的顶端。拉索，见图1。为适应结构复杂形状(内有斜拉索的索孔、135。内1．2主塔结构角和三角形状斜拉索锚固区等)，精确计算模型新建斜拉桥主塔采用钻石型塔柱，塔座以上的应力状态，分析采用四面体10节点Solid92单元。有限元模型见图2，有限元模型节点总数为598867，全高为164．798m，上横梁以上的上塔柱高64．9m。

4、单元总数为417054。下塔柱顺桥向宽8．0m，壁厚1．2m；横桥向计算结果提取整体云纹图和截面云纹图，截宽为4．7～6．8m，横桥向壁厚1．2m。上塔柱和中面位置见图3。同时为掌握截面上不同位置处的塔柱顺桥向宽6．08．0m，从塔顶线性过度到下横应力状态，在截面的不同路径上提取应力曲线梁顶面位置。上塔柱顺桥向壁厚1．5m，中塔柱顺图。路径见图4，路径6为如果在路径3上有索孔，桥向壁厚0．8m。上塔柱和中塔柱横桥向宽3．0则在索孔旁的位置6上再取一组数据。l2．40m模4．0m，从塔顶线性过度到下横梁顶面位置。上塔型施加预应力和索力时不同路径应力值见表

5、1。柱和中塔柱横桥向璧厚0．6m。除预应力作用区域、索孔区域、索锚固区与CI#一C18#、C1’#C18’}}斜拉索索塔锚固区箱型截面联结区域，主要箱型截面面拉应力、设在上塔柱塔壁内侧，锚固点间距2．5～3．5m。0rv较小，基本小于1MPa，的拉应力较大些，CO#斜拉索索塔锚固区设在上横梁箱室内。上塔基本小于1．8MPa。压应力基本小于10MPa。柱采用PC结构，设置5s15．20型预应力钢绞线井除横向预应力作用区域外，最大压应力185MPa，字型预应力钢束。为有效控制短钢束预应力损为C17索孔位置；最大拉应力7．2MPa，为cl7索失，设计采用回缩

6、量小于2mm低回缩预应力锚具锚固区边缘。索孔区域、索锚固区及与箱型截面和单端张拉的施工工艺。联结区域(索锚固区与宽截面内壁联结区域、索锚固区与内壁135。角联结区域)为应力集中区域，收稿日期：2014—05—02超过1．8MPa拉应力基本产生在该区域，但超过作者简介：华龙海(1976一)，男，江苏句容人，高级工程师，从事桥梁设计工作。1．8MPa拉应力的范围很小。