斜拉桥索梁锚固区钢锚箱参数设计和力学性能分析

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大跨径斜拉桥索梁锚固区钢锚箱受力性能及局部优化研究

大跨径斜拉桥索梁锚固区钢锚箱受力性能及局部优化研究郭云杰;刘俊乐;陈云锋;李亮亮;张显跃
【期刊名称】《建筑技术》
【年(卷),期】2024(55)1
【摘要】金沙江特大桥为340 m+72 m+48 m+32 m的独塔双索面斜拉桥,通过ANSYS有限元软件建立精细化数值模型,对荷载作用下索梁锚固区钢锚箱受力性能进行了分析,并基于分析结果提出了相应局部优化措施。

结果表明:钢锚箱在荷载作用下主要受力构件受力均满足规范要求,但存在局部应力集中现象,且应力值较大,主要分布于抗剪板(N1)倒角和N1板与腹板连接位置;通过延伸抗剪板的长度进行局部设计优化,优化后钢锚箱最大等效应力降低了22.5%,各主要构件应力也有大幅度降低,且发现应力集中区域明显减小,结构受力更加合理。

【总页数】3页(P47-49)
【作者】郭云杰;刘俊乐;陈云锋;李亮亮;张显跃
【作者单位】中交三公局第一工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU02
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松花江斜拉桥索梁锚固区构造设计及受力分析

１６＋３１６＋４主桥长６６桥梁横向布置３３６＋３４ｍ，９ｍ；为２６布索道）十０７ｍ（．ｍ（．５防撞护栏）＋１．５１７ｍ
用空间高阶块体单元模拟，对钢结构部分采用空间高阶壳单元模拟。考虑到计算的限制及精度的要
高速公路西段（盆窑至秦家）跨越松花江中游瓦上
江道的一座特大桥。其主桥结构形式为双塔双索面
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半飘浮体系结合梁斜拉桥，主桥跨径布置为４４＋
１ｔｈａｎｅｔａｅｓｅｒｇｔｓ．Ｆｉｅｔｓａｅｒｉｌｔｄ。Ｔｈｉｔｂｔｎｏｈａｎｔｅｓｏｓｈｌａｅｎｎｅｉｅ．ｉｖｅｔｃｓｓａｅｓｍｕａｅｅｄｓｒｕｉｆｓｅｆｇｓｒｓｆａｐａｔｐｖｍｅｔｕｄｒｄｆｒｉｏｉ
承受强大的集中荷载，固区构造、锚受力状态复杂、易产生应力集中。结合哈尔滨绕城高速公路四方台大桥的设容计情况，斜拉索锚固区的应力大小、力变化幅度、力与应力流方向进行分析研究，对应应对斜拉索锚固区的结构设计具有很大的指导意义。关键词：固区；锚钢锚箱；空间有限元；边界条件；局部应力
ｅｔｏｄｔｎｉｎｌｚｄ，ｎｅｓｅｒｇｓｒｓｅｐｎｅｉｓｄｅｈｎｉａａｔｒｈｎｅ．Ａｎｌｓｓｓｏｅｎｎｉｏａａｙｅａｄｔｈａｎｔｓｒｓｏｓｓｔｉｄｗｅｔｐｒｍｅｅｓｃａｇｄｃｉｓｈｉｅｕｓａｙｉｈｗｄ

斜拉桥主塔拉索锚固区锚下局部受力分析的开题报告

斜拉桥主塔拉索锚固区锚下局部受力分析的开题报告一、研究背景及意义斜拉桥是一种跨越河流或峡谷等水域的大型桥梁，具有结构轻巧、风阻小、视觉效果好等优点，因此得到了广泛的应用。

斜拉桥的主塔是支撑索塔的重要承重构件，主要受到索力和自重荷载的作用。

为保证斜拉桥的安全性能和使用寿命，必须对主塔拉索锚固区锚下局部受力进行深入研究，从而为斜拉桥的设计和施工提供科学依据。

二、研究内容及方法本研究的主要内容是对斜拉桥主塔拉索锚固区锚下局部受力进行分析，从而揭示其受力机理。

首先，通过对斜拉桥的工作原理和结构特点进行分析，确定拉索锚固区锚下的主要受力形式为拉力、剪力和弯矩。

然后，采用有限元方法建立主塔锚固区的数值模型，模拟拉索受力过程，计算出锚下局部受力分布和变形情况。

最后，通过对模拟结果的分析，评估不同受力形式对斜拉桥主塔的影响，并提出相应的力学措施，优化主塔结构设计和施工方案。

三、研究预期结果本研究的预期结果是，深入揭示斜拉桥主塔拉索锚固区锚下局部受力的受力机理和行为规律，明确不同受力形式对主塔结构的影响程度和作用方式，为斜拉桥设计和施工提供理论依据和实践指导，同时提高主塔结构的安全性能和经济效益。

四、工作计划及进度安排本研究的工作计划包括：调研文献和案例，了解斜拉桥结构的特点和受力机理，建立数值模型，进行计算分析，根据计算结果确定受力特点和相应的力学措施，并撰写论文。

预计完成时间为12个月，具体进度安排如下：第1-2个月：调查和分析论文所需的文献和案例资料，确定研究方向和方法。

第3-4个月：建立斜拉桥主塔锚固区的有限元模型，包括斜拉索、主梁、主塔等主要构件。

第5-6个月：进行受力仿真计算，得出不同受力形式下主塔锚固区的受力分布和变形情况。

第7-8个月：根据计算结果分析不同受力形式对主塔结构的影响程度和作用方式，提出相应的力学措施。

第9-10个月：改进主塔结构设计和施工方案，提高主塔结构的安全性能和经济效益。

第11-12个月：撰写论文，总结研究成果和经验教训，发布学术论文和技术报告。

斜拉桥索梁锚固区受力性能分析

锚拉板中部除了满足安装锚具的空间需要之外，还需连接上、下两部分。为了补偿开槽部分对锚拉板截面的削弱，以及增强其横向刚度与整体性，锚拉板的两侧焊接加劲板。另外，为确保索力均匀地传给主梁，与锚拉板连接区域的主梁
上翼板加厚，钢主梁腹板增设加劲板。
方式。锚拉板连接是将钢板作为锚拉板，直接焊接在钢主梁上缘顶板上，锚拉板由上、中、下三部分组成，锚拉板上部
开槽，槽口内侧焊于锚管外侧，斜拉索穿过锚管并用锚具锚
固在锚管底部；锚拉板下部直接用焊缝与主梁上翼板焊接；
１斜拉索Biblioteka 钢梁的锚固型式及工程实例斜拉索与钢梁的锚固型式有：散索鞍座加锚固梁、锚
箱式、支架或牛腿、锚管式、耳板式、锚拉板式。其中锚拉板式具有结构简单、受力明确、施工简单、便于加工、易于维护等优点，近年来在国内外各斜拉桥都常见此种索梁锚固
某大桥是一座特大型斜拉桥，桥梁全长１１．６，主８８９ｍ
梁采用工字形钢梁，主梁中心间距３ｍ４，中间设３道小纵
梁，横梁间距３４。斜拉索在主梁上的锚固采用锚拉板形．ｍ式，主梁上锚点间距１ｍ２。主桥采用双塔双索面，Ｈ形索塔。
当前经常采用的简化模型有以下几种：等向强化模型，随动
三类构件组成，结构体系以主梁受压，斜拉索受拉及桥塔受压为主的桥梁。其主要特点是利用由桥塔引出的斜拉索作为

大跨径斜拉桥索塔锚固区钢锚梁受力性能研究

大跨径斜拉桥索塔锚固区钢锚梁受力性能研究摘要：文章结合银洲湖特大桥索塔锚固区域钢锚梁结构受力复杂的情况，在ANSYS有限元软件的协助下构建了精度较高的有限元模型，并分析了最高索力作用下的空间受力性质及特征。

获得如下的试验分析结果：钢锚梁等效应力最大值为228.3MPa，出现在承压板N3和承剪板交汇位置，各个板件应力均低于许可应力值，符合相关规范设定的标准要求。

空间非对称性是拉索索力的典型特征，其对钢锚梁结构受力情况形成的影响偏大，故而在具体设计施工阶段应予以该类问题一定重视。

关键词：斜拉桥；索塔锚固区；有限元模型；受力性能分析为满足社会经济发展需求，斜拉桥跨径不断拓展，拉索强度储备量也有相应增长，为保证工程建设的安全性，索力对索塔锚固区持有的结构性能提出更严格的要求。

钢锚梁具有造价成本低、传力过程安稳及施工较快捷等诸多优势，目前是国内众多大跨径斜拉桥施工阶段常用的锚固区结构类型[1]。

钢锚梁受力性能复杂早已被诸多学者所证实，进行相应的模拟试验有益于更科学的指导施工作业，鉴于此，本文利用有限元软件建设模型，对钢锚梁的受力性能展开分析。

1、工程概况银洲湖特大桥是中山至开平高速公路一个控制性节点工程，其主航道桥采用双塔双索面混合式结合梁斜拉桥，半漂浮体系，跨径组合为56.8+64.8+66.4+530+66.4+64.8+56.8m，主桥总长903m，主梁梁顶总宽度36m，中跨采用PK箱组合梁，边跨为混凝土梁。

其中索塔采用A型桥塔，辅助墩及过渡墩采用箱型墩。

主塔采用C50混凝土，塔高201.1m（见图1）[2]。

中上塔柱选用抗风性能好、造型美观的五边型断面，至中塔柱位置渐变为六边形断面，横向尺寸由5.6m 渐变至8.5m，纵向尺寸由7.8m 渐变到11.5m。

塔柱设置3 道横梁，其中上、中横梁分别采用5.2×7.2m 、4.8×7.2m 的空心矩形断面，壁厚竖向为0.6m，横向为0.8m；下横梁采用8.0×9.0m 的空心矩形断面，壁厚为1.0m。

斜拉桥钢塔拉索锚点构造及分析计算

斜拉桥钢塔拉索锚点构造及分析计算摘要：以开原市滨水新城6号桥斜拉桥钢塔拉索锚点为例，分析窄塔拉索锚点的实用构造及计算方法，保证结构受力安全合理。

关键词：拉索锚点窄塔1、情况简介桥梁结构形式为独塔单索面斜拉桥，索距4m。

标准桥面宽度为30m，双向4车道，断面布置为：4m（人行道）+1.5m（绿化带）+8m（车行道）+3m（分隔带）+8m（车行道）+1.5m（绿化带）+4m（人行道）=30m。

主塔塔高50m，塔截面尺寸为2.5mx1.5m，属于窄塔，塔内空间受限，索力较大，构造较难处理，计算复杂。

2、设计与计算2.1、要点本桥本部分针对6号桥索力最大的三对索的主塔锚固区进行局部分析，对应索号为H4、H5、H6。

局部分析位置如图：图钢塔横断面示意图图拉索主塔锚块平面示意图2.2、计算内力根据总体模型提取局部分析内力结果。

表节点荷载数据表表索力荷载组合数据表2.3、工况一计算结果分析标准值组合下计算结构如下：图工况1 H5主塔锚块等效应力从上图可以看出，主塔各板应力主要在40-70Mpa之间，横隔板处出现最小应力，在20Mpa以内，最大等效应力出现在锚垫板相接处，锚块与纵隔板相接及其下方，最大应力在100-130Mpa，以上应力均满足规范要求。

2.3、工况二计算结果分析图工况2 H5主塔锚块等效应力从上图可以看出，主塔各板应力主要在30-70Mpa之间；横隔板及锚块各肋板处出现最小应力，在30Mpa以内；最大等效应力出现在锚垫板相接处，锚块与纵隔板相接及其下方，最大应力在100-120Mpa，以上应力均满足规范要求。

4、结语该桥的桥塔尺寸较小，索力较大，为了合理设计，保证结构受力安全及施工便利，充分利用钢结构的特点，采用双腹板设计分析，为类似结构的计算分析提供了一定参考。

参考文献［1］张树仁．《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》．北京：人民交通出版社，2004［2］中交公路规划设计院．《公路桥涵设计通用规范》．北京：人民交通出版社，2004［3］中交公路规划设计院．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》．北京：人民交通出版社，2004［4］《滨水新城跨大清河大桥工程》林同棪国际工程咨询（中国）有限公司2013［5］吴冲．《现代钢桥》．北京：人民交通出版社，2006。

铁路斜拉桥钢锚箱索塔锚固区力学性能研究

铁路斜拉桥钢锚箱索塔锚固区力学性能研究梁金宝学(1.中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063;2.中铁建大桥设计研究院武汉430063)【摘要】新建杭州至温州铁路楠溪江特大桥主桥为(40.5+79.5+240+79.5+40.5)m双塔混凝土梁斜拉桥，考虑到大跨度铁路混凝土斜拉桥具有自身荷载重及疲劳活载大等特点，本桥采用了内置式钢锚箱型的索塔锚固形式来保证索塔锚固区受力的安全性与可靠性,通过对锚固体系构造与有限元计算分析表明：内置式钢锚箱型组合索塔锚固体系受力合理，传力途径明确;斜拉索水平荷载传递时各节段钢锚箱承担比例较高，较好地发挥了钢结构抗拉性能强的特点；索塔锚固区混凝土塔壁与钢锚箱构件各应力计算指标均满足规范设计要求，钢构件可通过工厂进行加工组装，施工质量得到保证，可为类似大跨度铁路桥梁设计提供参考。

【关键词】铁路桥斜拉桥钢锚箱索塔锚固区力学性能有限元法Study on Mechanical Properties of Steel Anchor Box Tower Anchorage Zone of R ailway Cable-stayed BridgeLIANG Jinbao12(1.China Railway SIYUAN Survey and Design Group Co.,Ltd.Wuhan430063;2.China Railway ConstructionBridge Design and Research Branch,Wuhan430063)[Abstract]The main bridge of Nanxijiang super large bridge of Hangzhou Wenzhou Railway is a double tower concrete beam cable-stayed bridge with span arrangement(40.5+79.5+240+79.5+40.5)m.Considering that the long-span railway concrete cable-stayed bridge has its own characteristics of heavy load and large fatigue live load,etc.In order to ensure the safety and reliability of the anchorage zone of the cable tower,the embedded steel anchor box is adopted in the bridge,Through the analysis of the structure and finite element calculation of the anchorage system,it is shown that the anchorage system of the built-in steel anchor box type composite cable tower has reasonable stress and clear way of force transmission.When the horizontal load of the stay cable is transferred,the proportion of the steel anchor box of each section is higher,and the tensile property of the steel structure is better developed.The stress calculation indexes of the concrete tower wall and steel anchor box components in the anchorage zone of the cable tower meet the design requirements of the code.Steel members can be processed and assembled in the factory,and the construction quality can be guaranteed,which can provide reference for the design of similar long-span railway bridges.[Key words]railway bridge;cable-stayed bridge;steel anchor box;anchorage zone of cable tower;mechanical property;finite element method1工程概况新建杭州至温州铁路楠溪江特大桥主桥为（40.5+79.5+240+79.5+40.5）m双塔混凝土梁斜拉桥,梁墩采用半漂浮结构体系,桥长481.6m（含支座中心到梁端0.8m）o主梁采用预应力混凝土单箱单室截面，箱梁顶宽为14.4m,底部宽12m,梁高4.0m,顶板横桥向设2%的“人”字横坡。

斜拉桥索塔锚区钢锚梁设计及分析

斜拉桥索塔锚区钢锚梁设计及分析陈作银（北京国道通公路设计研究院有限公司，北京 100161 ）摘要：钢锚梁作为斜拉桥主塔锚索区主要受力构件，可有效平衡斜拉索水平分力，采用有限元计算软件，对各工况、各支撑体系方案进行计算，得到各板件有效应力。

分析表明，钢锚梁采用一端固结，一端临时滑动，待成桥后再行固结的支撑体系方案是可行较优的选择。

关键词：钢锚梁；边界支撑体系；有限元；有效应力中图分类号：U4481.28 文献标识码：BDesign and analysis of steel anchor beam in cable tower anchorage zone of cable stayed bridgeCHEN Zuoyin（Beijing Guodaotong Highway Design&Research Insitute Co., Ltd.,Beijing 100161 China）Abstract：The steel anchor beam, as the main stress component in the anchorage cable area of the main tower of the cable-stayed bridge, can effectively balance the horizontal component of the stay cable. The finite element calculation software is used to calculate the various working conditions and support system schemes, and the effective stress of each plate is obtained. The analysis shows that the support system scheme of steel anchor beam with one end fixed, one end temporarily sliding and consolidation after completion of the bridge is feasible and better.key word：steel anchor beam; boundary support system; finite element method; effective stress 引言主塔拉索锚固是将一个斜拉索的局部集中力安全、均匀地传递到塔柱的重要受力构造。

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ｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｃａｂｌｅ－ｇｉｒｄｅｒａｎｃｈｏｒａｇｅｚｏｎｅｏｆｓｔｅｅｌａｎｃｈｏｒｂｏｘ．Ａｎｌｙａｓｉｓｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｍａｉｎ
，，
ＨＵＨａｉｊｉｎ
（１ａ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ；１ｂ．ＰｅｒｉｏｄｉｃａｌＰｒｅｓｓ，ＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｅｈａｎｇ３３００３１，Ｃｈｉｎａ；
影响较小；削坡可以保证加劲板端部应力过渡平顺均匀。关键词：斜拉桥；索梁锚固区；钢锚箱；参数设计；力学性能
中图分类号：Ｕ４４８．２７；Ｕ４４８．２１６文献标志码：Ａ
Ｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｓｉｇｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆ
２．ＪｉａｎｇｘｉＪｒａｎｓｐｏｒｔＣｏｎｓｕｌｔａｔｉｏｎＣｏｍｐａｎｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００２９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｃｈｏｒａｇｅｚｏｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｅｔｗｅｅｎｃａｂｌｅａｎｄｓｔｅｅｌｂｏｘｇｉｒｄｅｒｉｓｃｏｍｐｌｅｘ，ｓｅｃｕｉｔｒｙｏｆｗｈｉｃｈｉｓａｐｒｅ－ｒｅｑｕｉｓｉｔｅｆｏｒｓａｆｅｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｉｎｔｅｇｒａｌｓｔｕｃｒｔｕｒｅ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｌｙａｓｉｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅ
第３７卷第３期２０１５年９月
南昌大学学报（工科版）
ＪｏｕｎａｒｌｏｆＮａｎｃｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
Ｖｏ１．３７Ｎｏ．３Ｓｅｐｔ．２０１５
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌａｎｃｈｏｒｂｏｘ，ｈｏｌｅｓｉｚｅ，ｃｕｔｔｉｎｇｓｌｏｐｅｃｈａｎｇｅｓａｎｄｂｅａｉｎｔｇｐｌａｔｅｃｈａｍｆｅｒｓｅｔｔｉｎｇｏｆａｎｃｈｏｒｂｏｘｓｔｕｃｒｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：ｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｓｔｕｃｒｔｕｒｅｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｉｇｒｉｄｉｔｙ，ａｎｄｉｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙ；ｃｈａｆｅｍｒｏｆｂｅａｉｎｒｇｐｌａｔｅｃａｎｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔ固区的结构复杂，索梁锚固区安全性是整体结构安全可靠的前提。通过对索梁
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和承压板倒角的设置等对锚箱结构受力的影响。结果表明：合适厚度钢板满足结构强度和刚度要求，同时有利于焊接质量和经济性；承压板倒角可以有效减小应力集中；开孔空间尺寸适度保证了施工操作需要，同时对孔周应力
文章编号：１００６— ０４５６（２０１５）０３— ０２４６— ０６
斜拉桥索梁锚固区钢锚箱参数设计和力学性能分析
胡峰强ｈ，徐义标，冯小毛，刘蕙婷，刘昊ｈ，胡海金
（１．南昌大学ａ．建筑工程学院Ｉｂ．期刊社，江西南昌３３００３１；２．江西交通咨询公司，江西南昌３３００２９）
ｃａｂｌｅ－ｇｉｒｄｅｒａｎｃｈｏｒａｇｅｚｏｎｅｏｆｓｔｅｅｌａｎｃｈｏｒｂｏｘｏｆｓｔａｙｅｄｃａｂｌｅｂｒｉｄｇｅ
ＨＵＦｅｎｇｑｉａｎｇｈＸＵＹｉｂｉａｏ，ＦＥＮＧＸｉａｏｍａｏ，ＬＩＵＨｕｉｔｉｎｇ，ＬＩＵＨａｏｈ