斜拉桥索塔锚固区探究现状和展望

《斜拉桥索塔锚固区探究现状和展望》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、斜拉桥索塔锚固区探究现状和展望　　摘要：参考国内外相关文献，在斜拉桥索塔锚固区工作性能研究、索塔锚固区预应力筋优化布置研究及异形截面索塔锚固区的设计与优化三个方面对斜拉桥索塔锚固区的研究现状进行系统归纳和总结，在此基础上提出今后急需解决的关键性问题。关键词：桥梁减隔震技术；索塔锚固区；异形截面中图分类号：[TU997]文献标识码：A一、引言预应力混凝土斜拉桥是公路桥梁中应用较广泛的桥型之一，主要由桥塔、加劲梁和斜拉索组成，其中加劲梁构成桥梁结构的桥面系承受压力；桥塔和斜拉索构成桥梁结构的支承体系承受拉力。由于斜拉桥对地形地貌的适应能力较强、跨越能力大、造型优美，因而成为现代大跨度

2、桥梁工程中发展最迅速的桥型之一。13目前世界上绝大部分已建成或在建的斜拉桥，其索塔一般均采用混凝土建造，混凝土斜拉桥索塔一般主要八大部分构成：塔基、承台、下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁、拉索锚固段及塔顶建筑。斜拉桥主塔拉索锚固区是斜拉桥受力的关键部位，强大的拉索索力将通过这一部位传递给塔柱，索塔锚固区的安全是保证整个桥梁的安全性的关键环节。由于斜拉桥索塔所处工作环境十分复杂性怯懦混凝土自身特性具有较大的不确定性，加之索塔锚固区受索力、预应力钢筋锚固力、日照温度荷载等共同作用，使得斜拉索锚固区受力状态十分复杂，有必要对该区域进行深入细致的受力分析和性能研究。二、研究现状斜拉桥是由塔

3、、梁、索三种基本构件组成的缆索承重组合结构，其中索塔结构是最主要的承重构件。斜拉桥的最大优点在于：跨越能力强，受地形条件束缚较小；更适合于河口、海岸等软土地基；结构刚度较大，稳定性和动力性能优越；造型多样并富于美学内涵。因此，斜拉桥在大跨度桥梁中更具竞争力和可行性，成为现代桥梁工程中发展最快、最具竞争力的桥梁型式之一。斜拉桥索塔通常包括单柱式、双柱形、A字形、倒Y形、门形、H形、梯形、倒V形、菱形等结构形式。较大跨径的斜拉桥，一般多采用A形或倒Y形的索塔。13混凝土斜拉桥主塔的拉索锚固区是将斜拉索的局部集中力安全、均匀地传递到塔柱的重要受力部位，因此拉索锚固区的构造与拉索的布置、

4、数量及索塔的形状和构造等多种因素密切相关，应综合考虑各个方面的因素来选择锚固区段的合理构造。目前混凝土索塔常用的拉索锚固构造布置形式主要有塔顶鞍座集中锚固形式、交叉锚固形式、拉索锚固支承板形式、拉索锚固钢横梁结构形式和塔柱平面预应力钢束布置锚固形式等几种类型。由于预应力混凝土锚固形式具有造价低廉、施工简便、预应力钢束与混凝土协同工作良好等优势，在斜拉桥索塔锚固区中的应用最为广泛。（一）索塔锚固区工作性能研究在拉索的强大集中力、预应力筋的锚固力、孔洞削弱以及外界环境等因素的共同作用下，斜拉桥索塔锚固区的受力状态极其复杂。目前国内外主要采用两种方法研究斜拉桥索塔锚固区的受力性能，即空

5、间有限元进行仿真分析和索塔节段模型试验。在国内，采用空间有限元进行仿真分析的主要有以下工程：衡阳市湘江三桥[1]、荆州长江公路大桥[2]、长沙市洪山庙浏阳河大桥[3]、安庆长江公路大桥[4]、上海长江大桥[5]、天津保定桥[6]、青岛海湾大桥[7]、福建南平黄墩大桥[8]等，通常采用ANSYS或SAP等软件进行有限元模拟研究。从以往的有限元分析对象来看，主塔横断面形状较简单，以矩形箱形断面为主，且有限元分析均采用线弹性理论，没有考虑材料的非线性及开裂后的受力性能和极限承载力。伴随着人们对于景观造型要求的不断提高，复杂异形截面形式的索塔将越来越多，而异形截面索塔受力性能的复杂性，导

6、致其有限元仿真的难度也大幅度增加，特别是当考虑材料的非线性后，混凝土开裂后的非线性分析将变得十分困难。13索塔节段模型试验通常分为缩尺模型试验和足尺模型试验，在实际工程中，足尺模型试验应用得最为普遍，如南京长江二桥[9]、江苏润扬长江大桥[10]、武汉军山长江大桥[11]、芜湖长江大桥[12]、景洪澜沧江大桥[13]、上海杨浦大桥[14]、鄱阳湖口大桥[15]、巴东长江大桥[16]、杭州湾跨海大桥[17]等。由于试验中对索塔节段模型进行斜向加载具有较大的困难，在以往诸多斜拉桥索塔锚固区足尺节段模型试验中，仅有景洪澜沧江大桥和江苏润扬长江大桥的足尺节段模型试验采用了斜向加载来模拟斜

7、拉索作用，其余工程的模型试验都采用水平加载来模拟斜拉索荷载。虽然足尺模型试验中，模型的制作都是严格按照设计图纸进行，加载工况也是按照实际索力大小来施加，但是，试验中模型的模拟受力情况与索塔结构的真实受力相比还是存在一定的差别，主要体现在以下几个方面：首先是边界条件差异，通常假设模型底面为竖向自由度完全约束，其他两个方向部分约束自由度或者整个底面完全约束等情况，这与索塔节段的实际情况并不相符；其次是索塔节段模型试验仅考虑了节段所属范围内斜拉索的索力作用，而没有考虑邻近斜拉索索力对节