自锚式悬索桥扁平钢箱梁局部应力分析
大跨度悬索桥扁平钢箱梁受力特性分析
大跨度悬索桥扁平钢箱梁受力特性分析陈清华【摘要】流线形扁平钢箱梁在大跨度缆索支承桥梁中应用广泛,由于其直接承受车载作用,因此,正交异性桥面结构的受力状态倍受关注.为研究大跨度悬索桥流线形扁平钢箱梁在车辆荷载作用下的受力性能,以主跨600 m的中渡长江大桥为研究对象,基于大型有限元分析软件ANSYS建立该桥的三维有限元局部计算模型,分析多种车辆荷载工况下大跨度悬索桥钢箱梁各关键部位的应力水平及分布.分析结果表明:该桥正交异性桥面结构的绝大部分位置在各种不利车辆工况下,应力水平都较低;局部位置虽有较大应力集中,但仍小于屈服应力.在此基础上,分析大跨度悬索桥钢箱梁结构在车辆作用下的受力特点.%The streamlined flat steel box girder is widely used in large span cable supported bridges.In order to study the long-span suspension bridge of streamlined flat steel box girder under vehicle load bearing performance, the three-dimensional finite element model of the Zhongdu suspension bridge is established by using large-scale finite element analysis software ANSYS.The stress level and distribution of large span suspension bridge steel box girder under the vehicle load are being analyzed.The result shows that most of the stress level is relative low, and local high stress positions have the phenomena of stress focus but still within the material yield limit.On this basis, this paper summarizes the large-span suspension bridge steel box girder structure on the mechanical properties under the action of vehicle.【期刊名称】《交通科技与经济》【年(卷),期】2017(019)001【总页数】5页(P59-63)【关键词】大跨度悬索桥;钢箱梁;车辆荷载;受力状态【作者】陈清华【作者单位】广州瀚阳工程咨询有限公司,广东广州 510620【正文语种】中文【中图分类】U445.462由于流线形扁平钢箱梁具有突出优点，因此，现代大多数大跨度缆索支承桥梁大都采用流线形薄壁扁平钢箱梁。
某悬索桥钢箱梁疲劳病害及处治方法分析
某悬索桥钢箱梁疲劳病害及处治方法分析摘要：本文首先分析了悬索桥钢箱梁的概念及特点，其次阐述了钢箱梁的病害类型及产生原因，接着介绍了原桥钢箱梁抗疲劳构造与运营荷载，最后总结了悬索桥钢箱梁处治方法研究。
意旨在通过对悬索桥钢箱梁病害的分析，提出一定的应对措施，以延长其疲劳寿命、简化施工维护方案。
关键词：钢箱梁；病害；处治方法随着近年来交通量压力的增长，环境污染日益加剧，部分的桥梁出现了不同程度的病害。
而在悬索桥的构成中，钢箱梁、主缆、吊杆是其主要受力构件。
钢箱梁的疲劳开裂、涂层劣化是其主要病害，直接影响钢箱梁的疲劳寿命。
1.悬索桥钢箱梁概述钢箱梁又称之为钢板箱形梁，是大跨径桥梁常用的一种结构形式。
一般应在跨度较大的桥梁上，由于外形像一个箱子而被称为钢箱梁。
在大跨度缆索支撑桥梁中，钢箱主梁的跨度可以达到几百米甚至上千米，一般分为若干梁段进行制造安装，其横截面的外形具有宽幅与扁平的特点，高宽比可达1:10左右。
钢箱梁一般是由顶板、底板、腹板、横隔板、纵隔板及加劲肋等以全焊接的方式连接而成。
其中的顶板是由盖板和纵向加劲肋构成的正交异性桥面板。
比较典型的钢箱梁各板的厚度可为：盖板厚度14mm，纵向U形肋厚度6mm，上口宽320mm，下口宽170mm，高260mm，间距620mm；底板厚度10mm，纵向U形加劲肋；鞋服板厚度14mm，中腹板厚9mm；横隔板间距4.0m，厚度12mm；梁高2～3.5m。
钢板箱形梁，是工程中常用的结构形式。
从多多罗桥到苏通大桥，又从杭州湾跨海大桥到西堠门大桥，钢箱梁得到了越来越广泛的应用。
虽然，正交异性桥面板在制造技术上不断改进，但是就其疲劳问题仍然没有较好的解决方法，在界内甚至有“癌症”一说，认为这种病害是没有办法治愈及预防的。
在美国、英国、日本等发达国家，关于正交异性钢桥面板抗疲劳设计已经有了较为成熟的设计方案及规范。
在发达国家的不断研发中，正交异性钢桥面板出现第一条疲劳裂纹的时间从50年代的平均5～6年，至80年代延伸到25～28年，也大大增加了我国对正交异性钢桥面板疲劳研究及其处治的信心[1]。
润扬悬索桥扁平钢箱梁局部应力的测试与分析
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c rite rion) 值 和 平 均 M A C 值 分 别 为 01871 和 01956[ 10 ] . 对比表明 , 本文建立的润扬悬索桥整体 结构尺度模型具有较高的可靠性和准确性 ,从而为 扁平钢箱梁局部应力分析的子模型提供了便于应 用的整体结构响应描述.
扁平钢箱梁局部构件尺度模型根据设计图纸 对顶板 、底板 、腹板 、横隔板 、U 形加劲肋和偏球头 钢加劲肋等采用壳单元进行精细建模 ,其边界条件 由整体模型相应切割位置的节点位移插值确定. 根 据润扬悬索桥成桥试验加载车辆以及测点位置的 布置 ,取跨中梁段 ( 19132 m )建立局部精细模型如 图 4所示 ,梁段总计离散为 40 416个壳单元.
图 4 扁平钢箱梁局部构件尺度模型 (部分 )
2 计算结果与分析
图 1 润扬悬索桥总体布置图 (单位 : cm )
图 2 钢箱梁标准横断面结构图 (单位 : cm )
润扬悬索桥整体结构尺度模型采用仅简化钢 箱梁加劲肋的方法 ,运用正交异性壳单元对钢箱梁 各构件进行等效 (见图 3) , 桥面离散为 14 074个壳 单元. 正交异性壳单元等效钢箱梁各构件的原则 是 : ①局部板 2 个正交方向的单位宽度抗弯刚度 与实际结构等效 ; ② 壳平面内的横向抗弯刚度与 实际结构等效 ; ③ 壳平面内的剪切刚度与实际结 构等效. 为了验证正交异性壳单元的计算精度 , 将 该整体模型桥面系的模态分析结果与成桥试验桥 面系模态测试结果进行了对比 , 两者前 10阶模态 频率最大相对误差和平均相对误差分别为 5190% 和 2190% ,模态振型的最小 M A C (m oda l assu rance
图 3 润扬悬索桥整体结构尺度模型
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自锚式悬索桥计算报告完整版
目录4.2.4.1.结构总体静力计算分析 (1)（1）主要构件材料及性能 (1)①混凝土 (1)②结构钢材 (1)③主缆用钢材 (1)④吊索用钢材 (1)（2）全桥成桥状态计算 (2)①计算方法及模型 (2)②计算荷载及组合 (3)③刚度计算结果 (3)④强度计算结果 (4)4.2.4.2.结构稳定计算分析 (6)（1）计算模型及方法 (6)（2）荷载及组合 (6)（3）计算结果 (6)4.2.4.3.结构动力特性计算分析 (7)（1）计算模型及方法 (7)（2）计算结果 (7)4.2.4.4.结构抗震计算分析 (8)（1）结构抗震设防标准 (8)（2）计算参数选取 (8)①下水平向地震动参数 (8)②竖向地震动参数 (8)③结构阻尼比的取值 (9)（3）地震组合 (9)（4）计算模型 (9)（5）计算结果 (9)4.2.4.5.结构抗风计算分析 (9)（1）设计风速确定 (9)（2）颤振稳定性计算分析 (10)①颤振临界风速确定 (10)②颤振稳定性分析 (11)（3）静风稳定性计算分析 (11)①二维静风扭转发散分析 (11)②二维横向屈曲发散分析 (12)（4）静风荷载计算分析 (13)4.2.4 自锚式悬索桥结构计算分析4.2.4.1.结构总体静力计算分析（1）主要构件材料及性能①混凝土索塔采用C50混凝土，边墩采用C40混凝土，承台及桩基采用C30混凝土，各种标号混凝土主要力学性能见下表。
混凝土标号C50 C40 C30应用结构索塔及塔上横梁过渡墩承台力学性能弹性模量E(MPa) 34500 32500 30000剪切模量G(MPa) 13800 13000 12000 泊松比γ0.2 0.2 0.2 轴心抗压设计强度(MPa) 22.4 18.4 13.8抗拉设计强度(MPa) 1.83 1.65 1.39热膨胀系数(℃) 0.000010 0.000010 0.000010 主梁及桥塔横梁采用Q345qD 钢材。
某自锚式悬索桥钢箱梁分析的单元模型研究
某自锚式悬索桥钢箱梁分析的单元模型研究王珏【摘要】针对某自锚式悬索桥的钢箱梁分别采用壳单元、铁摩辛柯梁单元和欧拉—贝努力梁单元进行了对比研究,以便得到该桥有限元分析的合理模型.在结构自重条件下,将三种有限元模型的Mises应力计算结果与四个实测结果进行对比.结果表明,壳单元模型的计算结果接近实测结果,是自锚式悬索桥钢箱梁分析的合理单元.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2018(044)001【总页数】2页(P149-150)【关键词】自锚式悬索桥;钢箱梁;壳单元;梁单元【作者】王珏【作者单位】大连金湾建设集团有限公司,辽宁大连 116600【正文语种】中文【中图分类】U448.213自锚式悬索桥建造困难的主因是在架设主缆之前需要先将桥体结构架立起来[1,2]。
1990年建成的330跨度的大阪Konohana桥是世界上首次建造的大跨度自锚式悬索桥，自此以后，世界各地陆续建设了一些大跨度自锚式悬索桥。
有限元模型与方法是桥梁分析的重要工具，但需要利用实验数据对其模型进行校验。
Ochsendorf和Billington[1]采用有限元方法分析了Konohana自锚式悬索桥。
Romeijn等[2]利用有限元软件对自锚式悬索桥进行了参数研究。
本文采用壳单元有限元法[3]和梁格方法[4]研究自锚式悬索桥的钢箱梁，在梁格方法中分别采用了铁摩辛柯梁单元和欧拉—贝努力梁单元。
采用四个实测结果测试了上述三种有限元模型的有效性。
1 自锚式悬索桥有限元分析模型某自锚式悬索桥如图1所示，主跨长157.1 m，其主缆锚于其主梁上，边跨长86.4 m，其主缆地锚。
主塔为矩形截面的变截面钢筋混凝土独柱。
14排吊索仅布置于主跨。
主桥加劲梁为单箱四室的双钢箱。
针对钢箱梁，分别采用壳单元、铁摩辛柯梁单元和欧拉—贝努力梁单元模型。
主索和吊杆都采用桁架单元，主塔采用铁摩辛柯梁单元，所有支撑处的竖向位移都取为固定约束。
2 自锚式悬索桥分析结果在结构自重情况下，桥面底板Mises应力与实测数据与三种有限元分析模型的计算结果进行对比，以便确定该桥的合理有限元分析模型。
自锚式悬索桥钢-混结合段局部受力分析
自锚式悬索桥钢-混结合段局部受力分析许世展; 怀臣子; 杨纪; 梁岩【期刊名称】《《公路工程》》【年(卷),期】2019(044)005【总页数】4页(P1-3,30)【关键词】自锚式悬索桥; 钢-混结合段; 荷载工况; 有限元; 局部应力分析【作者】许世展; 怀臣子; 杨纪; 梁岩【作者单位】郑州大学土木工程学院河南郑州450001; 黄河勘测规划设计有限公司河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】U4410 引言悬索桥因其造型美观，跨越能力大，深受人们的欢迎。
它将主缆拉力直接传递给加劲梁来承受，因此取消在地基或岩洞中设置巨大锚碇，这样在地基较差的情况也可架设悬索桥[1-2]。
但当跨度过大时为抵抗巨大的主缆水平分力，加劲梁截面将非常庞大，不合理也不经济。
绝大部分的大跨度悬索桥都是地锚式悬索桥[3-4]。
为了优化自锚式悬索桥桥型，使其适应增大跨度[5]，采用钢混结合的混合梁桥的构思就是在这个时代提出来的，在中跨采用钢混结合梁，锚跨采用混凝土梁，主梁由2种不同形式结构结合而成的过渡段为钢混结合段[6-8]。
混合梁由于能很好地发挥两种材料各自的优势，便于施工和节省投资而得到广泛的应用。
我国混合梁桥的建设起步较晚，但发展速度很快。
由于钢结构的工作应力与混凝土结构相比差距较大，因此钢混结合面是主梁刚度发生突变的地方，极易形成整个体系的薄弱环节，故将钢结构的高应力平稳的传导至混凝土结构，避免应力集中，使结合段受力安全合理，成为混合梁技术的关键所在[9-11]。
某在建自锚式悬索桥跨径布置为(50+40+190+110+40)m，其中主跨(190+110)m为独塔钢箱梁自锚式悬索桥，见图1。
钢箱梁中设置两道钢纵梁，采用Q345qd钢材,锚跨为单箱6室曲线预应力混凝土连续梁结构。
采用现浇C50混凝土，主梁顶板设双向2%横坡。
钢混结合段处梁高3.6 m，梁宽45 m。
图1 舞水桥平面布置Figure 1 Over structural arrangement of the wu shui bridge1 自锚悬索桥钢-混结合段构造该桥采用独塔自锚式悬索桥，主跨采用钢箱梁，边跨采用混凝土梁，钢混结合段位于2#和4#墩处(见图1)，由钢梁刚度过渡段、钢混结合部、混凝土梁刚度过渡段3部分构成，钢混结合段见图2。
混凝土自锚式悬索桥主缆锚固区应力分析
区， 近年在 国内取得快速发展。其主缆锚 固区是将 主缆索力安全传递到主梁的重要部位 ，为平衡强 大的索力 ， 通常需要在锚 固区布置预应力束 ， 为使 锚 固区的受力更加合理 ，还必须优化其结构尺寸 和 预 应 力 的 布置 形 式 、 数量 ， 这 使 得 锚 固 区 的受 力 更 加复 杂 。为准 确 了解 锚 固 区 的应力 分 布状 况 ， 必 须对 其 进 行 精 细 的有 限 元仿 真分 析 。本 文 以张 家 港镇山大桥主桥工程为例 ，利用有 限元程序对其 主缆 锚 固 区进 行 空 间分 析 ，总结 了 此类 桥 梁 主缆 锚 固区的受力特点 ，为此类桥梁的设计者提供参
主缆 、吊杆 的锚 固点 作 为 均 布 压 力 加 载 在 与
ｍ ｉ ｄ ａ ｓ Ｆ Ｅ Ａ计算 ， 为避 免边 界效应 的影 响 ， 计算模 型 所 取范 围较 大 ，其 纵 向 取从 主梁 端 部 到 向 主跨
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ３ — ２ ６ 作者简 介： 文清 良（ １ ９ ８ １ 一 ） ， 男， 湖南攸 县人 ， 硕 士研究 生 ， 工
动车 道 ， 桥 面总 宽 ４ ４ ｍ。 主桥 是 一座 双 塔 混凝 土 自
况变化 ， 计算模 型的尺寸与桥梁实际尺寸相同。总 体坐 标 系 ｘ 方 向为 桥 梁纵 向 ， Ｙ方 向为横 向 ， ｚ 方 向 为竖 向。计算模型见 图 ３ 所示 。
锚 式悬索桥 ， 主跨 １ ２ ０ ｍ， 边跨 ５ ０ ｍ， 全长 ２ ２ ０ ｍ 结 构， 梁高 ２ ． ２ ８ ｍ， 左 右 边 箱 通 过 Ｔ形 梁 连 接 ， 桥 面 板厚 ０ ． ２ ８ ｍ； 主 缆 中心 距 ２ ８ ． ５ ｍ， 吊索 沿 顺 桥 向间
中图分类 号 ： Ｕ４ ４ ８ ． ２ ５ 文献 标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ ～ ７ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ ０ ７ ６ — ０ ２
一种新型自锚式悬索桥锚固构造设计与受力分析
第44卷第6期2004年11月大连理工大学学报Journa l of Da l i an Un iversity of TechnologyVol.44,No .6Nov .2004文章编号:100028608(2004)0620844204收稿日期:2003210221; 修回日期:2004209225.作者简介:张 哲3(19442),男,教授,博士生导师.一种新型自锚式悬索桥锚固构造设计与受力分析张 哲3, 滕启杰, 邱文亮, 王会利(大连理工大学桥梁工程研究所,辽宁大连 116024)摘要:抚顺市万新大桥是一座主跨160m 的自锚式混凝土悬索桥,其主缆采用连续的镀锌钢丝绳绕过梁端,并使两股主缆连续为闭合环形,使得梁端受力复杂.应用AN SYS 程序,采用空间三维实体单元对锚固跨在施工及成桥状态的2种不同工况进行了应力分析计算,获得了施工状态无顶板、无纵向预应力筋,无顶板、有纵向预应力筋和有顶板、有纵向预应力筋情况下锚固跨局部应力的大小和分布规律,并根据分析结果调整了锚固构造的预应力筋,使其受力满足设计要求,为该桥设计提供了有用的参考依据.计算结果也可为其他同类桥梁的锚固跨设计提供参考.关键词:自锚式悬索桥;锚固构造;有限元法中图分类号:U 448125文献标识码:A1 万新大桥主桥简介抚顺市万新大桥主桥为双塔双索面自锚式混凝土悬索桥,跨越浑河,主跨为160m ,边跨70m ,锚固跨15m ,全长330m (桥梁总布置见图1).该桥于2003年4月开工,是世界上跨度最大的自锚式混凝土悬索桥.万新大桥的主梁采用单箱五室钢筋混凝土连续箱梁,梁宽41m ,梁中心高2.5m.经过经济比较,综合考虑主缆矢跨比对索塔高度、主缆长度和截面、吊杆长度、主梁截面和压应力的影响,主缆中跨矢跨比采用1 6.主缆中心距26.5m ,吊索沿顺桥向间距5m.主缆直径54.3c m ,由85根<54mm 6×36S W +I W R 型镀锌钢丝绳组成,钢丝标准强度为1960M Pa .为了施工方便、降低造价、减小主缆锚固构造以满足桥下净空要求,该桥主缆采用连续的钢丝绳绕过梁端,并使两股主缆连续为闭合环形.塔顶设可滑动索鞍,锚固跨主梁内设两个可滑动索鞍和一个固定索鞍.自锚式悬索桥不同于传统悬索桥,它不需要庞大的地锚,而是把主缆锚固于边跨梁端,从而大大降低了造价,具有良好的经济效益,并能适应复杂的建桥地质条件.因此,锚固跨梁必须承受住强大的主缆拉力的集中作用,它的安全可靠是自锚式悬索桥桥梁设计的关键.图1 万新大桥总布置图(单位:c m )F ig 11 L ayout of W anxin B ridge (unit:c m )2 锚固跨的构造及施工方法从施工方面来说,自锚式悬索桥的施工程序 与传统悬索桥相反,需先在支架上整体施工主梁,然后才能架设主缆,最后逐步张拉吊杆使主梁脱模.万新大桥的锚固跨在支架上单独浇注(锚固 跨构造如图2所示),然后与主梁之间有2m 的现浇合拢段,合拢后架设主缆,张拉吊杆,使主梁脱模,再浇注锚固跨的后浇顶板.由于主缆通过锚固跨箱梁,腹板必须断开,而在施工阶段此箱梁又处于在主缆区域无顶板的状态,锚固构造受力相当复杂.先期设计锚固跨的预应力筋构造如图3所示.图2 锚固跨构造图(单位:c m )F ig 12 Structure of ancho rage span (un it:c m)3 计算模型[1、2]3.1 模型的建立按照施工方法,采用So lidw o rk s 2000[3]建立了无盖板、有盖板两个模型,有盖板时模型见图4(b ).无盖板时模型共分了13024个节点,47472个八节点三维实体单元,有限元模型图见图4(a ).有盖板时模型共分了15592个节点,59105个八节点三维实体单元.预应力筋采用L ink8单元.548 第6期 张 哲等:一种新型自锚式悬索桥锚固构造设计与受力分析3.2 计算参数与荷载工况(1)本桥计算参数:C50级混凝土,Χ=26kN m 3,弹性模量E =35GPa,泊松比Λ=0.167.预应力筋弹性模量E =190GPa .(2)分析中采用两种荷载工况:工况1 施工状态无顶板时,重力+预应力,预应力筋对锚固跨的作用通过在模型中对L ink8单元加初应变然后与混凝土单元位移耦合来实现.工况2 成桥状态有顶板时,主缆力.主缆力对锚固跨的作用转化成在滑动索鞍、固定索鞍三个面上的均布力.(3)边界条件:由于要保证锚固跨沿顺桥向、横桥向的位移,支座1固结;支座2在横桥向和竖向约束;支座3在顺桥向和竖向约束;支座4在竖向约束.工况1因为是锚固跨和主梁合拢前的状态,不考虑主梁对它的任何作用.工况2边跨主梁对锚固跨的作用转化成接触面上的面荷载、大小与索力的水平分力平衡.4 计算结果及分析4.1 计算结果(1)施工状态无顶板、无纵向预应力筋先期设计由于考虑到主缆力提供给锚固构造跨中一向上的力,若再在边腹板处设纵向预应力筋将又使锚固跨中上挠,从而对受力不利,所以在边腹板处并未设置纵向预应力筋.经过计算,锚固构造在施工状态无顶板、无纵向预应力筋时顺桥方向在边腹板处底板出现拉应力最大值为2.30M Pa,1 4跨处拉应力2.04M Pa;横桥方向在跨中处拉应力为0.39M Pa,1 4跨处拉应力0.41M Pa .应力云图见图5. 根据计算结果可见底板在顺桥向拉应力较大,尤其是在边腹板处.由此提出改进意见,在边腹板处设3束27<j 15.24纵向预应力筋,重新进行计算.(2)施工状态无顶板、有纵向预应力筋应力图见图6,可见底板应力明显改善,顺桥方向在边腹板处底板出现拉应力最大值为0.98M Pa,1 4跨处拉应力1.31M Pa;横桥方向在跨中处拉应力为0.13M Pa,1 4跨处拉应力0.10M Pa.648大连理工大学学报第44卷 各处应力均小于允许应力.其受力机理为:施加纵向预应力筋,使边腹板上挠,从而使与边腹板相连的三角块混凝土向上转动一角度,带动跨中底板向上弯曲,使应力减小.(3)成桥状态有顶板、有纵向预应力筋由于受主缆强大的拉力作用,固定索鞍、滑动索鞍处顶板及底板顺桥向应力均受拉,计算结果见表1,应力分布见图7.表1 成桥状态索力作用下应力表T ab 11 Stress table of fin ished state under cable fo rceM Pa方向滑动索鞍处 顶板 底板固定索鞍处 顶板 底板顺桥向1.2～2.1(局部2.4～2.6)0.800.14～1.300.08横桥向0.2～1.8(局部2.1～2.5)1.22-0.08～-0.50-1.354.2 结果组合对施工状态无顶板、有纵向预应力筋和成桥状态结果叠加,就为锚固跨在成桥状态的应力.应力均满足设计要求.5 结 论调整纵向预应力筋后,万新大桥的锚固构造满足环形主缆的受力要求,此分析结果揭示了常规内力分析中不能发现的一些问题,对同类型桥梁的设计具有参考价值.参考文献:[1]陈精一,蔡国忠.电脑辅助工程分析——AN SYS 使用指南[M ].北京:中国铁道出版社,2001.[2]刘永健,周绪红,颜东煌,等.单边索斜塔钢2混凝土结合梁斜拉桥塔梁根部应力分析[J ].中国公路学报,2003,16(2):65269.[3]杨丽,杨勇生,李光耀.So lidw o rk s 零件设计[M ].北京:清华大学出版社,2002.D esign and stress ana lysis of a new type self -anchoredsuspen sion br idge ′s anchorageZHANG Zhe 3, TENG Q i 2jie , Q I U W e n 2lia ng , W ANG Hui 2li(Re s .I ns t .of B ridge Eng .,D a lia n Univ .of Te chno l .,D a lia n 116024,C hina )Abstract :Fu shun W anx in B ridge is a concrete self 2ancho red su spen si on b ridge w ith a span of 160m.T he cab le is a con tinuou s galvan ized steel rop e around the end of beam ,and the tw o cab les becom e aclo sed loop ,w h ich m akes the structu re and stress of ancho rage span com p licated .FE M w as u sed to analyze ancho rage span stress du ring con structi on and service stage by AN SYS ′s so lid elem en t .T hen the local stress and distribu ti onal ru le of ancho rage w ere ob tained in the fo llow ing cases:w ithou t top p late and p restressed tendon,w ithou t top p late bu t w ith p restressed tendon and w ith top p late and p restressed tendon .A cco rding to the analysis resu lts,the longitudinal tendon s of ancho rage span w ere added to m eet the needs of stress .T he calcu lated resu lts p rovide the foundati on fo r design and the reference fo r the design of si m ilar b ridge ′s ancho rage .Key words :self 2ancho red su spen si on b ridge;ancho rage;fin ite elem en t m ethod748 第6期 张 哲等:一种新型自锚式悬索桥锚固构造设计与受力分析。
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自锚式悬索桥 扁平钢箱梁局部应 力分析
刘 少华 ． 世 华 李
（ 京 国道 通 公 路 设计 研 究 院 ， 京 １ ０ ５ ） 北 北 ０ ０ ３
摘 要 ： 通过 对 白锚 式 悬 索 桥 扁 平 钢 箱 梁 局 部 模 型 的计 算 ， 分析 了钢 箱 梁 顶 板 、 板 及 相 关 部 件 在 车辆 荷 载 作 用 下 的 受 底 力 行 为 和 力 学 响应 ， 到 了钢 箱 梁 各 构 件应 力 的分 布 规 律 ， 在 设 计 、 Ｔ 构 造 和健 康 监 测 方 面 提 ｆ 了措 施 和 建 议 。 得 并 施 ｆ Ｊ 关键词 ： 索桥 ； 平钢箱梁 ； 悬 扁 Ｕ型 加 劲 肋 ； 力 应 中 图分 类 号 ： ４ ． ｕ４ １ ５ 文 献标 志码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ９ ７ ６ （０ ）６ ０ ４ — ５ １０ — ７ ７ ２ １ ０— ０ ２ ０ １
ｌ ｉ 行 精细 的模拟 分 析 ， 而得 到钢 箱梁 各 个部 件 的应 力 底板 Ｕ形肋 ６ｆｍ 从
分 布情况 。因而 ， 建立 扁平 钢箱 梁局 部模 型 ， 对其 进 行 ２ 有 限元计算 空 间应 力 分 析 ， 是 了解 钢 箱 梁 在 车辆 荷 载 作 用 下 ２ １ 计 算方 法 既 ． 各 个部 件 的丁作 行 为和 受力 性 能 的方 法 ， 是扁 平 钢 又 鉴 于悬 索桥 加 劲 梁受 力特 点 ， 用 于 桥 面 的竖 向 作 箱 梁 结 构优 化设 计 、 构健 康 监测 与状 态 评估 的重 要 活载 首先 借 其带 总肋 的桥 面板 抗 弯 ， 竖 向 力传递 给 结 将 理论 依 据 。笔 者 以京 承 联 络 线潮 白河 自锚 式 悬 索 桥 横 隔 板 ， 通过 两侧 有 吊索 的主横 隔 板将 竖 向力传 递 再 扁平 钢 箱加 劲 梁 为分 析对 象 ． 析研 究 钢箱 梁 的优 化 给 主缆 。 因此 ． 分 钢箱 梁 的局部 计算 主要 是分 析 顶 底板 设 计 及 钢 箱 梁 在 车 辆 荷 载 作 用 下 的 Ｔ作 行 为 和受 力 及纵 向加劲 肋 和横 隔板 的受力 情况＿ ３ ｒ ｓ ａ ｙ ｉ ｆＦ ａ ｔｅ ｘ Ｇｉ ｄ ｒｏ ｅｆ ｎ ｈ ｒ ｄ Ｓ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｌ ｔ ｅ ｌ Ｓ Ｂｏ ｒ ｅ ｆ ｌ Ｓ －ａ ｃ ｏ ｅ Ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｉ ｇ ｕ ｐ ｎ ｉ ｎ Ｂｒｄ ｅ
ＬｕＳ ａ ｈ ａ Ｌ ｈｈ ａ ｉ ｈ ｏ ｕ ， ｉ ｉｕ Ｓ
１ 工 程 概 况
为 了能 全面 、 细致 地模 拟 扁平 钢 箱 梁在 车辆 荷 载
作用 下 的Ｔ 作 行 为和 受力 性 能 ， 目前 通 常 的计 算 分 析
京 承联 络线 潮 自河 大桥 为 独塔 自锚 式悬 索 桥 ， 跨 方 法是 将 钢 箱 梁 的一 段 取 建 立 局 部 精 细 模 型进 行 径组 合 为 ３ １ ５ １５ｍ＋ ５Ｉ， 长 ３ ０ｍ， 中 ， 分 析 。根据 圣维 南原 理 ． ５ｍ＋ ３ ６ ３ 全 ｍ＋ ｎ ７ 其 只要分 析 的钢 箱 梁 区域 适 当
扁 平 钢 箱 梁 具 有 整体 性 好 、 自身 质量 轻 、 件 Ｔ 轮廓尺寸为 ： 板 有效全宽为 ３ ．ｍ， 风嘴全宽为 ３ ． ６ 含 ６ ７６ ２ ｍ，
顶 ７２ ｍ， ６ 底 厂 标 准化 生产 速 度 快 、 质量 高 以及 防腐 涂 装 与养 护 维 其 中 ， 板 宽度 为 ３ ． 设 置 ２％的双 向横 坡 ， 部 ２０ 两 ． ｍ， 修 简 单 等 优 点 ， 别 是 其 流 线 型 外形 设 计 ， 其 抗 风 平 底板 宽 度 为 ２ ． ｍ， 侧斜 底 板 各 宽 ７３ 桥 梁 中 特 使
． Ｔ ｌ 性 能 优 越 且抗 扭 刚 度大 因 此 ， 平 钢 箱 梁 作 为 一 种 线处 梁 高 ３０１。 扁
新型 的结 构形 式 ， 现代 桥梁 中得 到了广 泛应用Ｉ２ 在 １ Ｊ。 －
钢 箱 梁顶 板 采用 正 交异 性 桥 面板设 计 ， 顶板 底 板
在 构造 上 ， 平 钢 箱 梁 是 南钢桥 面板 、 向加 劲 顺 桥 向均 设 有 Ｕ形 加 劲纵 肋 ， 越 ３０ｍ 问距 的横 隔 扁 纵 穿 ． 肋 、 隔 板 及 纵 向腹 板 等 部 件 ， 过 全 焊接 方 式 连 接 板 ， 横 通 组成 正交异 性结构 的钢 桥面板 。 钢箱梁标 准节段 为 形成 的一个 复杂 的复合 结 构Ｉ。结 构 中 的各部 件 相互 ４５ｎ ， Ｉ ． ｑ 吊索顺 桥 向间距 ９０ｍ， 桥 向 ２ ． １。钢 板厚 ． 横 ９５ Ｔ ｌ 作用 、 相互 影 响 ， 受力 行 为相 当复杂 。 目前 ， 难 将整 度 为 ： 板 １ ｍ。 板 １ ｍ， 板 １ ｍ， 很 顶 ６ｍ 底 ２ｍ 腹 ６ｍ 吊索 区横 个 钢 箱 梁 及 其 复杂 的加 劲 肋 构 造 全 部 采 用壳 单 元进 隔板 １ ｍ， 吊索 区横 隔板 １ ｌ ， 板 Ｕ肋 ８ ｉ ６ｍ 非 ２ｍ／ 顶 ｌ ｌ Ｆｍ，
两侧 各 ３ １ 预应力 现浇 箱梁 配跨 。 ５１ 为 １ 加劲 梁采 用流 线 远 离所 选 取钢 箱 梁 的节 段边 界 ， 部模 型 分 析得 到 的 局 型正交 异性 桥面板 扁平 钢箱 梁 ， 单箱 四室 断面 ， 要 应力 计算 结果 就是 较精 确 的。但 由于 自锚 式悬 索桥 的 为 主