大跨度铁路矮塔斜拉桥索塔锚固区混凝土应力测试与分析

摘要

矮塔斜拉桥是一种起源于法国的较为新型的桥型，近二十多年来在我国得到了较大的发展。矮塔斜拉桥介于连续梁（刚构）桥与斜拉桥之间，主梁刚度较大，主要采用塔梁固结的结构形式，由主梁和斜拉索同时承担荷载。由于斜拉桥的斜拉索类似于连续梁的体外预应力束，因此相比较传统斜拉桥来说塔高较小，动力性能好，在100-300m的跨径范围内具有较大的竞争优势。
　　不同于传统斜拉桥的索塔锚固形式，矮塔斜拉桥一般采用连续通过桥塔锚固区的贯通式锚固形式，鞍座采用分层式鞍座，目前主要存在双套筒和分丝管两种结构形式。双套筒结构是早期矮塔斜拉桥主要采用的鞍座结构形式，但是在实际施工中发现其存在套筒底部应力集中明显、钢绞线间存在相互挤压作用、施工中穿索困难、无法对防腐效果进行检查等问题。相比较双套筒结构，分丝管结构较好地改善这些问题，在矮塔斜拉桥中得到了大量的应用。
　　本文以攀枝花金沙江大桥为背景工程，对实桥主塔有索区的实测应力数据进行对比分析工作，利用有限元数值模拟的方法，对索塔锚固区底部节段的应力分布进行了探究。主要内容包括:
　　1、概述了矮塔斜拉桥国内外的发展状况及发展趋势，说明了当前索塔锚固区的研究现状，该领域的研究目前所存在的一些主要问题。
　　2、对比传统斜拉桥，将矮塔斜拉桥在索塔、主梁、斜拉索的构造独特之处以及力学特性进行了总结。
　　3、根据工程实际施工顺序，对攀枝花金沙江大桥建立全桥杆系有限元模型进行理论分析，并与实测数据进行对比分析，探究最不利荷载工况的荷载情况，为下一步的局部实体有限元分析模型提供荷载数据。
　　4、比较双套筒结构及分丝管结构各自适用的情况。建立索塔锚固区底部节段的三维实体有限元分析模型施加相应工况荷载后进行求解。对比不同工况下相应的实桥测量数据与理论计算结果，对最不利荷载工况下进行局部模型的模拟分析工作，探究索塔锚固区在此工况下的应力分布情况。最后基于混凝土应力分布情况，提出对索塔锚固区的混凝土配筋设计以及施工中的一些建议。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 矮塔斜拉桥的国内外发展

1．2 矮塔斜拉桥的发展趋势

1．3 矮塔斜拉桥的总体布置

1．3．1 主梁布置

1．3．2 桥塔布置

1．3．3 拉索布置

1．4 矮塔斜拉桥的结构特征与体系分类

1．4．1 矮塔斜拉桥的结构特征

1．4．2 矮塔斜拉桥的体系分类

1．5 矮塔斜拉桥索塔锚固区研究现状

1．5．1 矮塔斜拉桥索塔锚固区研究状况

1．5．2 矮塔斜拉桥索塔锚固区应力分析领域目前存在的问题

1．6 本文的主要工作

第2章 矮塔斜拉桥全桥静力分析

2．1 工程概述

3．1．1 主要技术标准及水文资料

3．1．2 上部结构

2．2 全桥有限元模型

2．2．1 斜拉桥全桥有限元模型概述

2．2．2 全桥有限元模型的建立

2．2．3 全桥有限元模型施工阶段

2．3 全桥有限元模型计算结果的对比与分析

2．3．1 全桥主塔应力传感器布置方案

2．3．2 模型主塔应力计算结果与实桥测试应力数据对比

2．3．3 全桥模型施工阶段计算结果分析

2．3．4 全桥模型运营阶段计算结果分析

2．4 本章小结

第3章 矮塔斜拉桥索塔锚固区有限元分析

3．1 索塔概况介绍

3．2 矮塔斜拉桥索塔锚固区局部实体分析模型

3．2．1 实体有限元模型的基本假设条件

3．2．2 ANSYS有限元模型的建立

3．2．3 斜拉索荷载等效处理

3．3 索塔锚固区局部模型应力结果分析

3．4 本章小结

第4章 矮塔斜拉桥索塔锚固区应力实桥测试对比分析

4．1 矮塔斜拉桥的拉索锚固形式

4．1．1 双套管结构

4．1．2 分丝管结构

4．2 索塔锚固区应力实桥测试方案

4．3 索塔锚固区应力实桥测试数据对比分析

4．4 索塔配筋及施工建议

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果