铁路PC矮塔斜拉桥整体及索梁锚固区局部应力测试与分析

发布时间：2020-08-12 20:55

【摘要】：经过近半个世纪的发展,矮塔斜拉桥的理论和实践都获得了空前的突破,特别是以数值计算为基础的有限元技术的不断进步,为其特有的建筑美进一步拓展了应用范围。本文以成昆铁路扩能改造工程米易至攀枝花段金沙江大桥背景,建立大桥整体和局部的有限元模型,并将根据模型计算的结构内力、应力理论数据,比对现场测试数据,对锚块设计的合理与否给出了结论。论文首先在简要回顾、总结了矮塔斜拉桥的发展研究成果的基础上,分析了矮塔斜拉桥及其主梁索梁锚固区局部应力研究的现状和存在的问题,并提出了研究目的。其次,利用桥梁结构有限元分析软件BSAS建立了桥梁整体模型,计算出了桥梁施工和运行阶段的内力、应力、应变和索力值,分析了不同施工阶段边(中)跨1/4、3/4和跨中截面的相关数据,并将BSAS计算结果与由Midas计算的既有结果比对、分析,验证了内力和应力计算结果的正确性。再者,利用有限元软件ANSYS建立选定索梁锚固区的局部应力模型,其结果表明:主梁索梁锚固区梁段在预应力和斜拉索的耦合作用下,锚块绝大部分处于受压状态,有很小范围的局部因模拟预应力筋的杆单元结点和混凝土的实体单元节点的耦合作用出现拉应力;而这种耦合,在主梁的实际受力中并不会发生。同时可以看出,倒角的绝大部分也处于受压状态,拉应力一般出现于构造突变的局部,尽管最大拉应力值超过了混凝土的容许拉应力,但其分布范围很小,不足以引起结构的破坏。最后,在论述金沙江大桥现场应力测试的工作方案的基础上,整理、分析了有关的测试数据;并通过现场测试数据与数值计算结果的比较,得出了理论分析与测试数据相一致的结论。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.27
【图文】：

图 1.1 瑞士甘特(Granter)大桥(局部)界其他国家建成的矮塔斜拉桥如表 1.1 所列。入 20 世纪九十年代后，我国的矮塔斜拉桥理论研究和建设实践才姗姗起步。国著名的桥梁工程专家严国敏在引进这种新桥型时，命之名为“部分斜拉桥斜拉索和预应力箱梁共同作用承担荷载的受力特征[5]。而目前，国内的有关于以其外在结构和形状直观命名的“矮塔斜拉桥(Low-pylon Cable-st”。进入 21 世纪，我国首座矮塔斜拉桥——芜湖长江公铁两用大桥(图 1.2)建首座以预应力混凝土箱梁为主梁的矮塔斜拉桥——福建漳州战备桥建成。此拉桥得到了国内桥梁学者的深度关注，其建设实践也迎来了飞速发展，福州兰州小西湖黄河大桥(图 1.3)、舟山三礁港大桥、荷麻溪特大桥、重庆合川南批该类型的桥梁相继建成，如表 1.2 所列[6]-[8]。塔斜拉桥的结构体及受力规律受力体系上进行分辨，矮塔斜拉桥可分为塔梁分离的塔墩固结、塔梁墩固结有支座，以及塔梁固结等多种形式[9]。基于主梁与桥塔强大的使用刚度，矮

芜湖长江公铁两用大桥

- 3 -图 1.3 兰州小西湖黄河大桥塔高的变化，促使矮塔斜拉桥结构二次分配索、梁所分担的荷载比例，从既有析可以得出，斜拉桥的塔高与跨度比为 1/5～1/4，矮塔斜拉桥的塔高与跨度比2～1/8。矮塔斜拉桥在日本的发展过程中，曾被山崎淳、山县敬二等研究者赋予个特征指标来界定其与普通斜拉桥区别。 被确定为拉索的垂直刚度和主梁刚maxi= /(1/ )si G (1/ ) (1.

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本文编号：2791014