大跨铁路钢桁梁斜拉桥索塔锚固结构研究

摘要

在已建成的斜拉桥中，桥塔绝大多数采用的是混凝土桥塔。索塔锚固区，是一个将拉索局部集中力安全、均匀地传送到塔柱的重要受力构造，其受力状况是设计和施工中需要考虑的重要问题。为了平衡拉索在索塔锚固区内产生的巨大拉应力，通常在塔柱四壁内布置平面预应力筋，对锚固区进行预压，以防止截面开裂并提高其承载潜力。平面预应力布置方式有很多种，为有效利用预应力，节约材料，就必须按照拉索在锚固区内产生的拉应力分布规律来布置，需考虑预应力张拉和运营等多个阶段，同时在各种荷载组合作用下，锚固区各截面的应力分布比较均匀，并兼顾施工简易方便等因素。
　　 论文利用大型通用有限元软件ANSYS对某大跨铁路钢桁梁斜拉桥的索塔锚固区进行了详细的空间有限元分析，考察各种不利荷载工况作用下应力分布规律，对比分析比较了三种不同预应力布置方案下的受力性能及差异，并指出最优的布束方案及适用情况。论文主要工作内容如下：
　　 (1)综述斜拉桥的发展概况及斜拉桥用于铁路的现状，简要回顾了前人关于索塔锚固区的研究情况及发展进程。
　　 (2)总结了索塔锚固结构的各种类型、特点、应用与发展动向。
　　 (3)对索塔锚固区进行有限元仿真分析，详细考察模型在多种荷载工况及其组合作用下各种预应力布束方式的受力情况和应力分布特征。
　　 (4)对曲线形井字形钢束、横桥向开口U形钢束及纵桥向开口U形钢束三种布束方案进行对比分析比较，指出各自利弊，并结合实际工程情况，选出最优布束方案。在索力吨位比较大，同时侧壁压应力储备足够的情况下，宜优先考虑使用曲线井字形布束与U束横桥向开口布束方案。而横向开口U束避免了很多不利因素，简化了施工工序，综合比选显得更优。
　　 通过该论文的研究工作，得出了一些有价值的规律，对今后类似锚固区的设计、施工及桥梁监控具有一定的参考价值。