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某大桥塔间分组集聚式索塔锚固区模型试验研究与有限元分析
| 论文题名： | 某大桥塔间分组集聚式索塔锚固区模型试验研究与有限元分析 |
| 关键词： | 斜拉桥;索塔锚固区;受力特征;应力分布;有限元分析 |
| 摘要： | 随着大跨度斜拉桥的不断发展，对斜拉桥索塔的构造也提出了更高的要求，作为连接斜拉桥上部结构和索塔结构的索塔锚固区，由于受力集中、构造复杂，是控制设计的关键部位。本文以正在建设中的某长江公路大桥索塔锚固区为研究对象，结合实际情况对分组集聚式索塔锚固体系的锚固区结构形式进行了有限元分析和试验研究，主要研究内容及结论如下: (1)采用大型有限元分析软件ABAQUS，对某长江公路大桥的分组集聚式索塔锚固区节段模型进行了详细的分析，获得了不同荷载工况下分组集聚式锚固结构的理论结果。研究结果如下:1）荷载工况1、工况2时，钢横梁、钢锚板、竖向隔板、钢锚箱、腹板以及项、底板的应力除去应力集中处，均小于钢材的容许应力。2）荷载工况3、工况4时，钢横梁、钢锚板、竖向隔板的应力除去应力集中处，均小于钢材的容许应力，钢锚箱、腹板以及顶底板的应力除去应力集中处，均小于屈服强度。3）四种荷载工况作用下，索塔最大压应力均小于混凝土抗压强度设计值，钢横梁顶底板变形形状相似。 (2)试验模型根据最不利受力原则选取索塔第六道钢横梁，按1∶6比例制作缩尺模型。试验模型研究四种荷载工况下钢横梁、钢锚箱、顶底板、腹板、竖向隔板等的应力以及钢横梁项底板位移、混凝土塔柱应力，获得了该区域的受力特征和应力分布规律。研究结果如下:1）荷载工况1、工况2时，钢横梁整体应力水平较低，各板件基本处于弹性工作状态;钢锚箱N3上的应力始终比N4上的应力大。2）荷载工况3时，钢横梁各板件的Mises应力均小于钢材的容许拉压应力，说明钢锚箱在该设计荷载情况下能继续承载;荷载工况4时，除去N3板，钢横梁其余各板件的应力值均小于钢材的容许应力，3）四种荷载工况下钢横梁顶板跨中位移比上边段的位移大，顶板在上边段的位移比底板大，钢横梁下边段底板相对位移为正值，顶板中央相对位移为负值。4）钢横梁各板件的应力、顶底板位移，以及混凝土塔柱的应力的实测值和理论值整体上基本吻合。 (3)为保证结构安全，验证钢横梁承压板与混凝土塔柱在四种荷载工况作用下始终紧密连接，在塔柱与钢横梁间建立了接触单元，模拟了混凝土塔柱与钢横梁承压板结合面间的接触关系，对结合处的安全性进行了分析。结果表明:四种荷载工况下塔柱与承压板结合面始终处于受压状态，混凝土与钢横梁始终不分离;由于锚杆预紧力、边界力的存在，塔柱-钢横梁结合面具有巨大的静摩擦力，静摩擦力未达到结合面临界摩擦力，结合面之间未发生相对滑动，塔柱与刚横梁始终紧密相连。 |
| 作者： | 魏磊 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 商怀帅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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