马岭河特大桥塔柱节段模型试验与数值研究

摘要

斜拉桥索塔锚固区是斜拉桥的关键部位，其受力十分复杂、且影响因素众多。同时索塔锚固区也是斜拉桥设计和施工中的难点和关键，在设计中，单纯的力学分析及一般的平面分析计算，很难反应结构的实际工作状态与应力分布状况。索塔锚固区的形状与构造不规则，斜拉索的锚下集中力往往很大，使得索塔锚固区的设计十分棘手，而现行桥梁规范对索塔锚固区的设计计算并没有明确规定。因此，斜拉桥索塔锚固区受力性能的分析探讨一直是桥梁工程界的热门研究课题。 马岭河特大桥工程是汕昆(汕头-昆明)高速公路贵州境内板坝至江底段重要的控制性工程，主桥为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，斜拉桥索塔锚固区布置了平面U形预应力钢铰线。为了解塔柱索塔锚固区的预应力设计、锚固区的受力及应力分布状况，本文选取塔柱节段足尺模型进行试验。 利用大型有限元程序ANSYS对马岭河特大桥索力最大的塔柱节段(B22/A22)进行了受力分析，得到了塔柱截面在斜拉索最大索力位置的应力分布规律，在此基础上设计了塔柱节段足尺模型：节段模型高1.61 m，模型截面为6.5×4.5 m的不对称多边形，采用水平加载方式。 进行了塔柱节段足尺模型试验，试验与有限元分析结果表明：塔柱节段足尺模型开裂安全系数为1.3，裂缝宽度安全系数为1.6，塔柱的设计方案是安全的。由于截面形状不对称，在塔柱模型折线型长边及斜拉索锚固等部位易出现应力集中，在设计中应重视这些位置的受力，并予以加强。