大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构的发展与应用

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超大跨径柱式塔斜拉桥结构创新与应用

超大跨径柱式塔斜拉桥结构创新与应用

超大跨径柱式塔斜拉桥结构创新与应用发布时间:2022-05-17T06:30:17.849Z 来源:《城镇建设》2022年第5卷1月(下)第2期作者: 1.王晓阳 2.翟师冬 3.姬勇刚[导读] 社会经济的发展,促进了我国桥梁工程的发展,在桥梁工程中,主梁吊机的应用是非常重要的一项内容1.王晓阳2.翟师冬3.姬勇刚中铁大桥(郑州)缆索有限公司河南省郑州市 450000摘要:在超大跨径柱式塔斜拉桥中,结构的创新工作越来越受到重视。

将创新技术合理运用于超大跨径斜拉桥设计过程中,有利于提升斜拉桥结构稳定性及力学性能,并有效降低钢材、混凝土等建设材料的用量,实现低碳建设。

本文首先分析了大跨度斜拉桥结构创新,其次探讨了工程应用,以供参考。

关键词:斜拉桥;超大跨径桥梁;分肢柱式塔;同向回转拉索引言超大跨径曲线形斜拉桥结构复杂,曲线主梁要同时承受弯矩、剪力和扭矩的复合作用,弯扭耦合作用效应明显,其缆索设计计算分析困难,施工阶段的内力平衡控制难度较大,斜拉桥塔的结构刚度对曲线形斜拉桥的受力性能影响巨大。

1大跨度斜拉桥结构创新1.1分肢菱形柱式塔、四索面分体弧底钢箱梁新结构针对传统柱式塔横向弱、稳定差、占桥面的问题,开展了桥塔整体抗撞、抗震研究,提出塔柱压弯强度计算修正模型,并提出分肢菱形柱式塔。

该桥塔联合新型拉索及阻尼器,抗撞、抗震、稳定性均良好,同时预留出中部拓展通道。

针对传统柱式塔存在分体梁横向宽度大、梁较高,用材较整体梁多出20%以上的问题,设计研制了四索面分体弧底钢箱梁,并提出了索力等位移设计方法,不仅将箱梁的高宽比参数优化为1∶20~1∶30,而且同时控制了梁体的颤振和涡振。

四索面拉索更适应分体宽梁的特点,钢主梁变薄,外横梁减少,用材减少超过10%。

1.2承载索设计主承载索为缆索吊装系统最核心的受力结构。

钢丝绳选型时,选用了抗拉强度高、支撑表面积大、耐磨性能优、表面平滑的密封钢丝绳。

主承载索两端的锚固均设置半圆形钢筋混凝土锚梁,将主索绕过锚固梁折回,安装专用蝴蝶型锁夹固定。

大跨径公路斜拉桥钢箱梁施工技术解析

大跨径公路斜拉桥钢箱梁施工技术解析

大跨径公路斜拉桥钢箱梁施工技术解析摘要:分析斜拉桥钢箱梁施工技术及必要性,研究了斜拉桥钢箱梁施工技术,包括钢混合结合施工技术、标准梁段施工技术、中跨合龙段施工技术,以期为大跨径公路斜拉桥钢箱梁施工提供借鉴。

关键词:大跨径公路斜拉桥;钢箱梁;施工技术0引言大跨径公路斜拉桥能有效跨越江河,满足人们的交通需求,且具备较强的欣赏性,在交通建设领域的应用日渐广泛。

大跨径公路斜拉桥钢箱梁施工存在诸多技术难点。

为有效保障大跨径公路斜拉桥施工质量和使用性能,有必要加强对斜拉桥钢箱梁施工技术的灵活应用。

1斜拉桥钢箱梁施工技术及必要性在斜拉桥工程工程施工中,钢箱梁施工占据着至关重要的地位。

钢箱梁施工技术对于斜拉桥工程整体施工质量具有直接影响。

斜拉桥钢箱梁施工存在诸多技术和施工难点,因此,施工人员有必要深入理解和熟练掌握钢箱梁施工技术,并基于大跨径公路斜拉桥工程实际情况,对斜拉桥钢箱梁施工技术进行灵活应用,才能确保斜拉桥钢箱梁施工取得良好的施工效果,并有效保障大跨径斜拉桥的施工质量和使用性能【1】。

2斜拉桥钢箱梁施工技术在大跨径斜拉桥中,钢混结合段占据着重要地位。

通常,可将钢混结合段分为两个梁段,可用N段和N"段表示。

其中,N段为钢箱梁,该段钢箱梁通常选用加劲U肋,其梁端具有多格室结构,其内部填充混凝土。

同时,借助剪力键、钢板二者与混凝土形成的相应摩擦力传递弯矩、轴力以及剪力。

钢隔室腹板通常选用PBL剪力键,从纵向上使混凝土箱梁结合预应力钢束。

调整N梁段使其符合指定位置,对N"梁段开展施工,同时一次性浇筑同边跨箱梁。

对N"梁段以及N梁段相应钢格室共同浇筑高性能混凝土。

在浇筑前,要用搅拌站对混凝土进行拌制,严格遵循相应的施工配合比,用电子秤进行钢纤维称重,将称量误差控制在1%以下。

搅拌结束后,用罐车将混凝土运输至施工现场索塔处,将混凝土泵送入模中,并借助软管实施分层布料,将分层厚度控制在20~30cm范围内。

大跨度斜拉桥的新型材料应用与实践案例分析

大跨度斜拉桥的新型材料应用与实践案例分析

大跨度斜拉桥的新型材料应用与实践案例分析引言:大跨度斜拉桥被广泛应用于城市交通建设中,其设计和建造涉及到材料选择、结构设计和施工工艺等方面。

随着科技的不断发展,新型材料的应用为大跨度斜拉桥的设计和建造带来了新的突破。

本文将聚焦于新型材料的应用,并通过实践案例进行分析,以总结经验和方法。

一、新型材料在大跨度斜拉桥中的应用1. 高强度钢材大跨度斜拉桥对材料的强度要求较高,传统的普通碳素钢材难以满足工程需求。

高强度钢材由于其抗拉强度高、自重轻等特点,成为理想的选择。

在实践中,采用高强度钢材可以降低桥梁的自重,提高斜拉索的拉力,从而增加桥梁的承载能力。

2. 高性能混凝土大跨度斜拉桥需要承受较大的荷载,并具有良好的耐久性和抗震性能。

传统混凝土存在强度低、收缩问题等缺点,高性能混凝土应运而生。

高性能混凝土的抗压、抗拉强度都较高,其高度密实性能可以有效防止水分和二氧化碳的渗透,提高斜拉桥的耐久性。

3. 高强度纤维复合材料大跨度斜拉桥中的斜拉索是连接桥面和桥塔的重要组成部分,其受力情况复杂。

传统的斜拉索材料(如钢索)存在重量大、腐蚀等问题。

高强度纤维复合材料具有轻质、高强度、抗腐蚀等优点,成为替代传统材料的选择。

其在大跨度斜拉桥中的应用可以提高桥梁的承载能力和耐久性。

二、实践案例分析1. 丹阳长江大桥丹阳长江大桥是一座大跨度斜拉桥,桥长约约1800米,主跨1240米,为中国目前跨度最大的斜拉桥之一。

在设计和建造过程中,采用了新型材料,如高强度钢材和高性能混凝土。

高强度钢材在主塔和桥梁上的应用有效提高了斜拉索的承载能力,高性能混凝土的使用保障了斜拉桥的耐久性。

2. 青岛海湾大桥青岛海湾大桥是一座大跨度斜拉桥,桥长约41.58千米,主跨460米,是世界上跨度第三大的斜拉桥。

在桥梁的设计中,采用了高强度纤维复合材料作为斜拉索的材料代替传统钢索。

高强度纤维复合材料的使用有效提高了斜拉索的抗拉性能和耐腐蚀性能,同时减轻了桥梁的自重,提高了桥梁的承载能力。

大跨度索结构关键技术与工程应用

大跨度索结构关键技术与工程应用

大跨度索结构关键技术与工程应用摘要:随着现代建筑技术的不断发展,大跨度索结构逐渐受到人们的关注和应用。

本文旨在综述大跨度索结构的关键技术,并探讨其在工程应用中的具体表现。

首先,介绍了大跨度索结构的定义和分类,然后详细阐述了其设计、材料、施工等关键技术。

最后,通过对几个典型工程实例的分析,总结大跨度索结构在桥梁、体育场馆和展馆等领域中的应用现状和未来发展趋势。

关键词:大跨度索结构、受力分析、结构形式、材料选用、工程应用引言:大跨度索结构是指跨度超过一定范围的结构,采用钢索作为主要受力构件。

具有轻型、高强度、耐候性好的特点,这使得大跨度索结构在建筑领域具备广泛的应用前景。

1大跨度索结构的定义与分类大跨度索结构是一种具有广泛应用的结构形式,根据不同的构造形式和功能需求,可以分为不同的分类。

其中,索悬索结构是最为常见的一种类型,主要用于建造大跨度桥梁和体育场馆等工程。

索悬索结构通过悬挂在主要支撑点上的索索力来承担结构的载荷,通过合理设计和布置索杆、锚固点和索带等部件,达到支撑和平衡结构的目的。

索拉穹结构则是通过拉力将构件进行张拉,形成穹顶状的结构形式,常用于建筑物的覆盖结构。

而索承重点结构是指以索杆为主要构件,通过索力将承重点传递到支撑构件上,常用于悬索桥的塔杆等部分。

通过对大跨度索结构的分类和定义,可以更好地理解其结构原理和应用特点,并为工程设计和施工提供参考依据。

2大跨度索结构设计关键技术2.1 受力分析在大跨度索结构设计中进行受力分析是非常重要的一步。

荷载计算是其中的关键环节,需要综合考虑静载荷、动载荷、温度荷载等各种外力作用于结构上的效应。

静载荷包括自重荷载、活载、风荷载等,通过合理的计算和测量,确定荷载大小和分布。

索力分配则是指根据结构的承载能力和稳定性要求,将总荷载按照合适的比例分配给各个索杆和索线,使得结构能够平衡受力并保持稳定。

通过精确的受力分析,可以确保大跨度索结构在使用过程中能够承受各种荷载并具备良好的性能和安全性。

浅谈大跨度焊接钢箱梁斜拉桥施工控制技术应用

浅谈大跨度焊接钢箱梁斜拉桥施工控制技术应用

浅谈大跨度焊接钢箱梁斜拉桥施工控制技术应用大跨度焊接钢箱梁斜拉桥的施工工艺采用了“跨中拼装、端头吊装、悬臂推进”的方法。

具体工作流程如下:1. 对斜拉桥钢箱梁的主梁进行焊接和防腐处理。

2. 将前后两个箱墩架设好,张拉箱梁斜拉索,调整斜拉索的前张和后张力,在吊装钢桥梁时,对箱梁斜拉索做好固定处理。

3. 按照设计图纸要求,现浇内箱剪力墙,再施工若干根立柱及钢桁架,悬挂施工平台进行吊装。

4. 箱梁的拼装和斜拉索的张拉调整都在水平下进行,在完成后将钢箱梁架设到位,拼装成预制单位。

在预制单位端部焊装前端钢板上豁开的形式将车梁退卸至预定位置。

5. 安装好的预制梁体通过跨中拼装的方式与已经架设好的预制梁体相衔接。

反复进行吊装、拼装、焊接等工作,直到完成整个钢箱梁的构造。

1. 悬臂施工的控制悬臂施工是大跨度焊接钢箱梁斜拉桥施工过程中的重要工艺环节,需要采取严格的控制措施。

在悬臂施工过程中,需要控制钢箱梁的垂直度、平衡度和尺寸偏差等,这些控制都需要通过自由控制和预紧控制实现。

同时,还需要制定出详细的悬臂施工计划,并进行现场监控,如发现松动或位移,需要及时进行调整和修正,保证施工的质量和安全。

2. 吊装和拼装控制吊装和拼装是大跨度焊接钢箱梁斜拉桥施工过程中的关键工艺,需要进行严格的质量和安全掌控。

在钢箱梁的吊装和拼装过程中,需要进行吊装前的检查和试验,如风力、风向、吊具和斜拉索的张拉情况等,确保吊装过程中的安全。

同时,还需要确保钢箱梁的拼装精度,通过测量和检查来确认钢箱梁的轮廓、长度、高度、宽度等,保证其符合设计要求。

在拼装过程中,需要注意焊接接头严密性,采取复合接头的方式提高钢桥的连接强度。

3. 索力控制钢箱梁斜拉桥中的斜拉索是受力的主要部件,索力的控制对于斜拉桥的稳定性和安全性至关重要。

因此,需要在斜拉索张拉前对斜拉索的张力进行计算模拟和实测,确保斜拉索受力合理、稳定。

在斜拉索的张拉过程中,要注意斜拉索张拉顺序、张拉力大小、索锚具和锚固点的安全性等,确保斜拉索张拉的效果达到设计要求,同时提高锚固位置的稳定性。

索结构在建筑领域的应用与发展

索结构在建筑领域的应用与发展

索结构在建筑领域的应用与发展索结构作为预应力钢结构的主要结构类型,已在国内外建筑结构领域得到广泛应用。

我国第一部《索结构技术规程》已于2012年8月1日起正式实施。

本文总结分析了索结构核心构件拉索的类型、特点以及温度线膨胀系数取值;总结了弦支结构、斜拉结构、索穹顶结构、索桁架结构、索网结构以及索膜结构等主要索结构的概念、结构特点及其在国内外主要工程中应用。

一、索结构预应力钢结构作为现代大跨度建筑结构的主要形式之一,已在国内外大型工程项目中得到广泛应用。

根据预应力钢结构中杆件类别的构成,将预应力钢结构分为三类,即刚性预应力钢结构、刚柔混合预应力钢结构、柔性预应力钢结构。

由于刚性预应力钢结构的施工较为复杂,工程应用较少。

伴随着索体材料制作技术的提高以及拉索预应力张拉施工技术日益成熟,刚柔混合预应力钢结构和柔性预应力钢结构已成为现代大跨度建筑结构的首选结构体系之一。

由于后两种预应力钢结构是以拉索作为主要受力构件而形成的预应力结构体系,因此国内外学者又将其称为索结构。

根据预应力钢结构中杆件类别的构成可将其分为刚性预应力钢结构(包括预应力平板网架结构、钢棒式吊挂结构、钢梁式预应力钢结构),刚柔混合预应力钢结构(包括弦支结构、斜拉结构、悬索结构、索桁结构、索穹顶结构、拉索式吊挂结构)和柔性预应力钢结构(包括索网结构、索膜结构)三类。

二、拉索材料的种类拉索从用途上可分为建筑结构用索和桥梁用索;从索体材料的构成要素进行分类,大致可分成钢丝绳、钢铰线、钢丝束。

此外,还有钢拉杆和H型钢。

钢丝绳主要由绳芯、绳股和钢丝三个基本元件组成。

使用时,钢丝绳会发生伸长,其伸长分为弹性伸长和结构性伸长。

钢丝绳的预张拉技术是消除钢丝绳结构性伸长的有效手段。

经过预张拉处理后的钢丝绳,可有效地消除其结构性伸长,使整绳的每一根钢丝在使用中能够均匀受力,不仅避免了钢丝绳在使用中的不便,而且可极大地提高钢丝绳的使用寿命。

钢丝绳的强度和弹性模量低于钢绞线,其优点是比较柔软,适用于需要弯曲且曲率较大的构件。

大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构型式的比较分析

大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构型式的比较分析

别要求 , 而耳板式连接要求钢材有较高的屈服强度 ; 其次 , 应力 的分布。从整 体 上来 看 , 这几 种 连 接型 式 都 出现 了 应力 集 中的 现象 , 不 过 锚 箱式 连 接 中 腹
板 的应 力最 严 重 , 耳 板式 连 接 中孔壁 局部 的压力 较 大 , 锚 管式 连 接 中 , 锚 管 接 粱之间的锚 固连接处理。作为钢箱梁斜拉桥 内部结构 中传力较为复杂 、 局部 触 挤 压处 应 力较 集 中 , 锚 拉 管式 连 接 中 , 焊 缝 附 近 的压 力 较 大 ; 最后 , 连 接 型 应 力较 大 的 区域 , 索 梁锚 固在设 计 时必 须 考虑 如何 才 能更 好 的将 巨 大的 索力 式 的构 造 。 对 于 连接 型式 的构 造 来讲 , 锚箱 式 连接 的板 件 较多 , 耳板 式 连接 的 分 散到 主梁 的截 面上 去 。 除 此 之外 , 在进 行设 计 的过 程 中 , 还 必须 尽 量保 持力 构 造较 为 简单 , 而锚 管式 与锚 拉 板式 连接 居 于两 者之 间。 线 的流 畅 , 以防 止在 长期 动 载与 静 载 的作用 下 出现 一些 强 度 破坏 现象 。
的 发展 以及 钢 箱梁 斜 拉桥 设计 的 关键 等 两个 方 面来 进 行分 析 。首先 , 钢 箱 梁 分析比较 , 以选择出更适合工程实际情况需要的型式就成为一件非常关键和
斜拉桥的发展。 现代社会, 在设计理论与计算技术不断提高的基础与前提下, 斜拉桥 已经取得 了非常显著的成就 ,比如其跨径 已经由1 9 5 5 年的1 8 2 . 6 米发 展到今天的8 9 0 米等。不过 , 从某种程度上来说 , 跨径的增大也会不可避免地 给 斜拉 桥 的 平衡 带 来一 定 影 响 , 比如 导 致 主跨 与边 跨 的 自重差 较 大 等 , 为 了 克 服这 一 弊端 , 目前 多数 斜 拉桥 采 用 的是 钢箱 梁斜 拉 桥样 式 ; 其次, 钢 箱 粱斜 拉 桥设 计 的关键 。对 于钢 箱 梁斜 拉桥 来说 , 其设 计 的关 键在 于 斜 拉索 与 钢箱

桥梁工程中斜拉桥施工技术的应用探究

桥梁工程中斜拉桥施工技术的应用探究

桥梁工程中斜拉桥施工技术的应用探究引言桥梁是连接两地之间的重要交通工程,而斜拉桥作为现代桥梁工程的一种重要形式,在大跨度桥梁建设中有着重要的应用价值。

而斜拉桥的施工技术及其应用更是桥梁工程中的重要环节,本文将对斜拉桥施工技术及其应用进行探究,为相关领域的从业者提供参考和借鉴。

一、斜拉桥概述斜拉桥是指主梁采用斜拉索吊杆连接的桥梁,具有结构简洁、美观大方等特点。

斜拉桥一般由主梁、斜拉索、桥塔和锚固系统组成,主要适用于大跨度桥梁的建设,如江苏的南京长江大桥等。

斜拉桥在桥梁工程中具有重要的地位和应用前景。

二、斜拉桥施工技术探究斜拉桥施工技术是指在斜拉桥建设过程中所涉及的一系列技术手段和工程方法,主要包括施工工艺、施工机械、施工材料等方面。

1. 施工工艺斜拉桥施工工艺是保证斜拉桥建设质量和进度的重要环节,其包括工程设计、施工组织设计、施工准备和施工实施等内容。

在斜拉桥建设中,施工工艺是保证桥梁结构安全和稳定的基础,需要进行科学合理的规划和实施。

2. 施工机械斜拉桥施工机械是指在施工过程中使用的各类机械设备,包括吊装机械、运输机械、施工工具等。

斜拉桥施工机械需要具备一定的承载能力、精度和稳定性,以保证施工过程中的安全和效率。

3. 施工材料斜拉桥施工材料包括各种钢材、混凝土、预应力材料等,这些材料需要满足工程质量和施工要求,具有一定的强度、耐久性和可靠性。

在斜拉桥建设中,施工材料是保证桥梁结构稳定和安全的重要保障。

三、斜拉桥施工技术应用斜拉桥施工技术的应用是指在具体斜拉桥建设项目中,根据工程特点和实际情况进行施工技术的选择和应用。

斜拉桥施工技术的应用需要充分考虑工程的特点和要求,以保证斜拉桥建设的质量和进度。

1. 斜拉桥施工组织在斜拉桥施工过程中,需要合理组织施工流程和施工作业,包括分部工程的划分、施工程序的编制、工程进度的控制等。

斜拉桥施工组织的合理性直接影响到施工质量和工程进度,需要充分考虑工程的实际情况和特点。

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非线性接触计算通过定义接触对来模拟承压 板与锚垫板的紧压密贴关系。接触对由目标单元和 接触单元组成,二者通过共享的实常数联系起来。
等效板厚法的优点是建模简单,计算速度 快。缺点是因连接刚度的增大,使计算结果局部 偏于不安全。非线性接触方法的优点是可以准确 反映钢锚箱各板件的几何关系和受力模式,缺点 是计算复杂,耗费资源多。分析结果表明,除垫 板和承压板的局部区域外,两种方法计算结果接 近。等效板厚法可用于设计时选型、初算。而非 线性接触方法可用于最终计算及指导模型试验。
拉桥。选用时应根据工程需要和桥梁特点,综合
考虑结构安全、经济可行和满足整体景观要求等
具体建设条件进行比较分析和论证而定。不论选
用哪种锚固型式,均应进行专门分析验算。必要
时可在理论分析的基础上开展试验研究以确保结
构安全。
参考文献
[1] 李小珍,蔡靖,强士中.大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结 构型式的比较[J].工程力学.2004,21(6):84—90.
3 科学研究
3.1 研究思路 索梁锚固结构的研究主要通过理论计算和模
型试验重点关注索力传递机理、应力分布、应力 状态和应力集中现象。试验前进行有限元分析, 可掌握结构应力状态的差异。了解应力大小及分 布情况,为测试元件布置提供可靠参考,增强试 验的针对性。理论计算结果可指导模型试验,模 型试验结果又与理论计算相互比较,相互验证。
中现象。
(2)四种连接型式在国内均有应用,且进
行过专门的理论分析和试验研究。设计可以充分
参考和借鉴已有研究成果,以提高设计效率。
(3)四种结构均出现应力集中现象,但发
生位置不尽相同。应充分考虑出现应力集中板件或区域受力特性,采取必要的局部补强措施。
(4)四种锚固型式构造特点和受力特性虽
然各有千秋,但均适用于钢箱梁或钢混结合梁斜
桥梁结构
PRESTRESS TECHNOLOGY

》2009年第1期总第72期
大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构 的发展与应用
熊 刚 丁雪松 谢 斌
(天津市市政工程设计研究院 天津 300051)
摘 要:拉索锚固区是斜拉桥控制设计的关键部位,国内外许多大跨度斜拉桥均对锚固区开展了专门的分析 研究。结合工程实例,介绍了大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构的常见连接型式—锚箱式、销铰式、锚拉 板式和锚管式。概述了不同连接型式的构造特点及有限元计算、静载试验和疲劳试验方法。分析了四种锚 固结构的传力机理和应力集中现象,提出了合理传递索力和减小应力集中现象的构造措施,明确了设计中 应注意的问题。 关键词:钢箱梁斜拉桥 索梁锚固 FEA 试验研究 传力机理 应力集中 构造措施
(2)销铰式连接的销轴对孔壁周围产生巨 大的局部压力,应考虑接触非线性。杭州湾跨海 大桥采用ANSYS软件分析了销铰式结构。钢箱梁 各板件采用壳单元模拟,耳板、夹板和销栓用二 次四面体单元模拟。高强螺栓预紧力以等效集中 力来施加。将耳板孔表面定义为接触面.销栓表 面定义为目标面,通过建立接触对模拟销栓和耳
汕头 石大桥锚管结构试验研究表明。索力 通过钢管与腹板之间的焊缝传递给主梁。索力的 水平分力通过锚管、上下盖板和主梁腹板均匀地 扩散传递。主梁腹板和锚管所承受的压应力较 大。构造上应增加拉索吊点附近区域腹板和锚管 的厚度。斜拉索作用端锚管应力较大,并沿锚管 轴向逐渐变小。
5 结论与建议
(1)结合工程实例,总结了钢箱梁斜拉桥 索梁锚固区四种常见连接型式的应用情况、构造 特点、研究方法、传力机理、应力分布和应力集
4 传力机理及构造措施
4.1 锚箱式
22
PRESTRESS TECHNOLOGY

》 2009年第1期总第72期
根据多多罗大桥的研究,索力由钢锚箱以剪 力和弯矩的形式传递到主梁的腹板和顶板上。柱 式锚箱至主梁腹板的偏心率较小,与主梁腹板的 连接较长,剪力占支配地位。而梁式锚箱偏心率 较大。弯矩占主要地位。柱式锚箱的最大应力发 生在腹板位于承压板外侧的区域上。主梁腹板加 劲肋板为充分受力构件,对抵抗腹板由于偏心索 力产生的面外变形起重要作用。 4.2 销铰式
表1 四种连接型式的应用情况
桥名 南京长江二桥 南京长江三桥 苏通长江大桥 安庆长江大桥 多多罗大桥 哈尔滨松花江大桥 诺曼底大桥 舟山桃夭门大桥 深圳湾公路大桥 杭州湾跨海大桥 青州闽江大桥 湛江海湾大桥
灌河大桥 汕头 石大桥 天津海河大桥
跨径/m 628 648 1088 510 890 326 865 580 180 448 605 480 340 518 310
型式 锚箱式 锚箱式 锚箱式 锚箱式 锚箱式 锚箱式 销铰式 销铰式 销铰式 销铰式 锚拉板式 锚拉板式 锚拉板式 锚管式 锚管式
2 索梁锚固基本构造
2.1 锚箱式连接 锚箱式连接是在钢箱梁主梁腹板外挂设钢锚
箱的一种锚固方式,结构主要由锚垫板、承压 板、锚固板和加劲板等板件组成。钢锚箱通过承 压板及锚固板与腹板之间的焊缝同主梁腹板相连 接,斜拉索锚固在锚垫板上,较厚的锚垫板和较
销孔
桥面板
耳板
主梁腹板
图2 销铰式锚固结构
2.3 拉板式连接 锚拉板连接是将一块厚钢板作为锚拉板,在
锚拉板上部开槽,槽口内侧与锚管相焊接。斜拉 索穿过锚管锚固在锚管底部的锚垫板上。结构包 括锚拉板、锚垫板、锚拉管和加劲板。锚拉板底
部与主梁面板相焊接,两侧设有加劲板.以补偿 开槽对锚拉板截面的削弱,并增强其横向刚度与 整体性。 2.4 锚管式连接
(3)湛江海湾大桥锚拉板结构的试验研究 采用l∶1足尺试验模型,主梁结构选用10m的长 度。试验设计了4.5 m长的加载横梁,模拟实际结 构中横梁端剪力。制作L形加力架来模拟索塔,该 加力塔采用箱型钢结构构件。疲劳主要关注锚拉 筒与锚拉板连接角焊缝下端:锚拉板与桥面板之 间的双面开坡口熔透角焊缝两端圆弧过渡部位。
1 引言
随着正交异性板流线型扁平钢箱梁技术的成 熟和设计理论与计算方法的提高,钢箱梁斜拉桥 以其独特的竞争力和适应能力在大跨径桥梁中得 到广泛应用。世界上绝大多数大跨度斜拉桥均为 钢箱梁或钢混结合梁结构。其索梁锚固区是斜拉 索与主梁之间传递索力的重要结构,刚度变化 大、局部应力大、传力复杂.是斜拉桥控制设计 的关键部位。
(4)汕头 石大桥锚管结构的试验研究对 试件做了局部修改,模型为l∶2试件。箱梁斜腹 板改换成直腹板。斜底板改换成水平盖板,得到 工字型结构。在锚管轴线与工字型纵梁中性轴的 交点处外伸出工字型横梁,模拟桥梁的横隔板和 桥面系的横向约束。试验分两个荷载工况进行, 工况Ⅰ为锚管受力最不利工况,工况II为腹板受 力最不利工况。
桥面板
主梁腹板
图1 南京长江二桥柱式锚箱
2.2 销铰式连接 销铰式连接也称耳板式连接,是借鉴悬索桥
吊索连接方式发展起来的一种索梁锚固型式。结 构由耳板、销铰连接件、夹板及高强螺栓等组 成。拉索通过铰或钢管锚固在耳板上。或将主梁 的腹板在锚固位置局部加厚并向上延伸,如诺曼 底大桥。或通过高强螺栓在锚固位置将耳板与腹 板相连,如桃夭门大桥。此种锚固结构对耳板的 强度要求高,多采用高强度中等厚度的钢板。
大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固结构主要有锚 箱式、销铰式、锚管式和锚拉板式等四种连接型 式。范立础等人研究了锚箱式结构的承压板与锚 垫板的传力方式和模拟方法。日本远腾武夫等人 研究了多多罗大桥的梁式锚箱和柱式锚箱。强士 中、李乔和陈开利等人研究了南京长江二桥、苏 通长江大桥和安庆长江大桥的钢锚箱结构。卫星 等人结合深圳湾公路大桥、朱劲松等人结合杭州 湾跨海大桥、苏善根等人结合桃夭门大桥研究了 销铰式结构。李小珍和任伟平等人通过模型试 验,研究了湛江海湾大桥的锚拉板式结构。王嘉 弟和赵廷衡等人研究了汕头 石大桥的锚管式结 构。表1列出了四种连接型式在国内外的应用情 况。对斜拉桥索梁锚固区开展的专门研究,十分 清楚地揭示了四种锚固型式的构造特点和传力机 理。本文将对此做归纳总结,为设计工作提供借 鉴和参考。
湛江海湾大桥锚拉板结构的研究表明,锚拉 板与锚拉筒的侧焊缝以及锚拉板与主梁顶板的连 接焊缝容易出现应力集中。锚拉板与锚拉筒的连 接焊缝应力集中较为严重,特别是在焊缝根部圆 弧过渡区,初始屈服荷载较低。与锚拉板底部焊 接的桥面加强板在板厚方向承受较大的拉应力。 加大锚拉板与锚拉筒连接焊缝根部的圆弧半径, 可以有效改善锚拉板的应力分布。索梁锚固位置区 域的主梁顶板需加厚,且主梁腹板增设加劲板。 4.4 锚管式
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薄的承压板的组合,既避免了厚钢板的焊接问 题,也解决了承压板抗弯不足的问题。斜拉索角 度的不同,主要通过改变承压板和锚固板与腹板 的交角来适应。柱式锚箱横向较短,斜拉索方向 较长。而梁式锚箱横向较宽,斜拉索方向较短。 钢锚箱在国内应用较多,且主要采用柱式锚箱, 如图1示。
板的接触关系,有利于准确掌握该位置的应力集 中现象。 3.3 试验研究
(1)南京长江二桥、苏通长江大桥和安庆 长江大桥的钢锚箱试验均采用l∶1足尺试验模 型。南京长江二桥的钢锚箱模型试验为了加载方 便,将锚箱模型竖起,下端焊接在固定支座上。 在模型旁边同一支座上焊接上千斤顶反力支座, 用以架设千斤顶施加对锚箱的推力来模拟斜拉索 索力。模型的上方水平焊接一块盖板,在盖板上方 与模型横截面重心对应的位置设置千斤顶,用以施 加轴向压力。疲劳试验重点观测了静载试验和理论 分析认为应力较大以及应力集中较明显的区域。
计算和试验的模型选取主要遵照圣维南原理 并适当控制模型规模,选取一定尺寸的钢箱梁节 段为研究对象。为模型制作和加载方便,在不影响 结构受力的前提下,往往需要对模型做局部修改。 数值计算和模型试验均应以最大设计索力来加载。
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锚固区刚度变化大,钢材处于复杂的应力状 态下,其屈服并不取决于某一个方向的应力,而 是由反映各方向应力综合影响的某个“应力函 数”来确定。根据材料强度理论的研究和试验验 证,形状改变能强度理论给出的屈服条件能够较 好地描述钢材的弹塑性工作状况。分析钢锚箱的 Von.Mises等效应力特征,可对锚固区承载能力 进行评价。 3.2 理论计算
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