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上海长江大桥索塔锚固区模型试验与分析研究
| 论文题名： | 上海长江大桥索塔锚固区模型试验与分析研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;索塔锚固区;钢锚箱;有限元;受力特性;承载能力 |
| 摘要： | 斜拉桥索塔锚固区是将斜拉桥上部结构自重和所承受的所有外荷载传递到索塔的重要结构。钢锚箱方案，锚固区荷载大、空间小、构造复杂、传力路径多、应力分布不均匀、破坏机理复杂。本文以正在设计研究中的长江大桥为背景，针对钢锚箱结构索塔锚固区的受力特性和极限承载能力问题进行了试验与分析研究。 试验模型截取索塔典型的受力最大的节段，制作1∶2.5比例的缩尺模型。模型试验表明，在1.0倍设计索力P作用下，主跨横桥向塔壁凹槽折角处最大裂缝宽度0.15mm，边跨横桥向塔壁凹槽折角处最大裂缝宽度0.12mm，钢锚箱上所布置测点均没有超过钢材屈服强度。加载到1.7P时(对应于钢锚箱是1.48P)，主跨凹槽折角处实测最大裂缝宽度0.30mm，边跨凹槽折角处实测最大裂缝宽度0.24mm，钢锚箱上除侧板外，钢锚箱上其余测点均处于弹性工作状态。 应用有限元方法从整体结构上分析了斜拉索索力的传递规律，定量计算了斜拉索水平分力、竖向分力在钢锚箱各板件和混凝土塔壁之间的分配关系。同时将实际索塔节段简化为平面框架模型，从理论上推导了各构件拉力分配公式，研究了各参数变化对拉力分配和塔壁控制点应力的影响。 对长江大桥索塔锚固区建立空间有限元模型，研究剪力钉内力在竖向和横桥向的分布规律，比较了改变剪力钉横向间距对剪力钉受力的影响，讨论了剪力钉抗剪刚度对剪力钉受力的影响，另外采用实测剪力钉荷载位移曲线，研究剪力钉非线性刚度对剪力钉受力的影响。 在索塔锚固区有限元模型中，引入接触单元，考虑钢混结合面的接触效应，研究摩擦力对塔壁和剪力钉的受力影响。分析表明，钢混结合面考虑接触对剪力钉受力影响较大，对塔壁受力的影响可以忽略。考虑接触后，剪力钉内力分布规律和不考虑接触的结果基本一致，剪力钉最大剪力减小了15﹪左右。 在最后部分，针对线弹性有限元分析得到横桥向混凝土塔壁名义拉应力远大于混凝土抗拉强度，塔壁丌裂严重的情况，考虑了混凝土丌裂引起的材料非线性，采用ANSYS分析了混凝土丌裂对索塔受力的影响。分析表明，采用规范建议的混凝土弹性模量0.67的折减系数来考虑混凝土丌裂的影响是偏于保守的。 |
| 作者： | 马旭涛 |
| 专业： | 桥梁工程 |
| 导师： | 吴冲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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