润扬大桥斜拉桥预应力混凝土索塔节段试验研究

摘要

润扬长江公路大桥北汊斜拉桥索塔锚固区足尺模型试验研究,是结合正在施工中的润扬长江公路大桥而开展的一项大型试验研究项目.通过该次试验,并结合三维模型的弹塑性有限元分析,对索塔节段的应力分布、受力特点进行了分析研究,对其抗裂安全系数和破坏安全系数进行了评价.此外还对U形预应力束的合理布置,节段模型对整体的模拟效果,索塔锚固区的简化设计方法进行了系统的研究.该文主要研究结论如下:首先,通过足尺模型试验,研究了预应力混凝土索塔节段的应力分布及受力性能,对抗裂性和承载力作出了评价.在润扬大桥索塔试验方法上力求仿真,对节段足尺模型进行斜向加载模拟斜拉索的斜向作用,迄今为止,这在国内索塔模型试验中尚无先例.其次,对索塔节段模型进行了弹塑性有限元分析.分析结果能够较好的反映结构在开裂后的受力特性,与试验结果比较吻合.同时还采用弹性方法分析了节段模型的应力分布和抗裂性能.第三,通过足尺节段模型试验和理论分析,给出了润扬长江大桥索塔的开裂荷载、抗裂安全系数和破坏安全系数,说明了润扬桥索塔锚固区有足够的安全储备.第四,对箱形截面索塔的预应力布束方式进行了探讨.箱形截面索塔中的U形预应力束布置通常有顺桥向开口U束和横桥向开口U束两种情况.为此,对索塔节段模型在两种布束下的应力分布以及在斜拉索索力作用下的情况进行了探讨,对预应力束的布置方式以及箱形截面的合理形状进行了讨论,为设计提供参考.第五,研究了索塔节段模型对索塔整体的仿真效果.进行足尺模型试验,虽严格按索塔设计图纸施工,并采用斜向加载,但是节段模型与实际结构还是有一定的差距,因而对索塔锚固区进行了整体分析,研究了索塔整体与节段在受力性能上的异同.第六,提出了箱形截面索塔锚固区抗裂性及承载力的简化计算公式和设计方法,计算结果与试验值符合较好.最后,结合试验研究成果,对润扬长江大桥索塔锚固区及类似结构提出了设计建议.

目录

文摘

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第1章绪论

1.1预应力技术在索塔锚固区中应用

1.2预应力混凝土索塔锚固区设计及研究现状

1.3本文主要研究内容及特点

第2章索塔节段模型的弹塑性有限元分析

2.1概述

2.2有限元分析的基本原理

2.3建模及单元划分

2.4荷载与边界条件

2.5弹性计算结果分析

2.6弹塑性极限分析

2.7本章小结

第3章索塔节段足尺模型试验

3.1引言

3.2模型的设计与制作

3.3加载方案

3.4模型测点布置

3.5材性试验

3.6试验过程与现象

3.7试验结果分析

3.8本章小结

第4章索塔预应力束布置

4.1概述

4.2南京长江二桥索塔节段模型试验及分析

4.3顺桥向开口与横桥向开口U形束对比分析

4.4预应力束布置方式讨论

4.5本章小节

第5章索塔斜拉索锚固区整体分析

5.1概述

5.2索塔锚固区分析计算模型

5.3应力计算结果与分析

5.4本章小结

第6章索塔锚固区设计方法研究

6.1引言

6.2锚固区的一般设计方法

6.3本文提出的索塔锚固区设计方法

6.4本章小结

第7章全文总结

参考文献

致谢