郑州黄河公铁两用大桥索塔锚固区受力特性试验研究

摘要

郑州黄河公铁两用大桥是石武客运专线上一座六塔连续钢桁结合梁斜拉桥，跨径布置为(120+5×168+120)m，索塔锚固采用了钢锚箱的结构。这种结构受力明确、施工方便。但是锚固区域构造十分复杂，承受着斜拉索传递过来的巨大集中力，是控制设计的关键部位。本文针对该桥完成了索塔锚固区的有限元分析以及节段模型试验研究，考察了索塔锚固区在最大设计索力作用下的受力性能，主要完成的工作如下：
　　 1、对实桥索塔多节段锚固区域进行了有限元分析，研究了在设计索力作用下相邻钢锚箱之间的相互影响，确定了试验模型的截取范围，研究了索塔锚固区受力性能的模拟试验方法。
　　 2、设计、制作了一个1：1.5的大比例缩尺模型，制定了相关的试验方案。根据试验方案对试验模型进行空间有限元分析，对试验模型和实桥索塔锚固区的有限元分析结果作了对比，结果表明：试验模型和实桥索塔锚固区的应力水平和应力分布吻合，模型试验能够较好地模拟实桥索塔锚固区的受力状态。
　　 3、对索塔锚固区节段模型完成了两种工况下的试验，考察了索塔锚固区在最大设计索力下的受力性能。模型试验表明，随着试验荷载等级的提高，各测点的应力呈线性增长，结构的受力处于线弹性阶段。在最大设计索力作用下，索塔锚固区各板件的Mises等效应力均小于材料的屈服强度，结构是安全、可靠的，能够满足设计的强度要求。对模型试验结果和有限元分析结果作了对比，两者吻合较好，验证了有限元分析的正确性。
　　 4、按照相关规范，对索塔锚固区各板件的十条连接焊缝的疲劳强度和承载力进行了检算，结果表明各连接焊缝的疲劳强度和承载力能够满足规范的要求，且有较大的富余。
　　 本文的研究成果为郑州黄河公铁两用大桥设计、施工提供了依据，对其他模型试验也有参考价值。