九江長江公路大橋斜拉索錨固塊局部分析

廖海亮 王柏林

摘要：九江長江公路大橋主橋?yàn)殡p塔雙索面混合梁斜拉橋，南邊跨和主跨南索塔附近為混凝土主梁，斜拉索在砼梁段采用錨固塊錨固，通過對(duì)錨固塊進(jìn)行有限元實(shí)體分析和采用規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的安全性，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，并且對(duì)同類型結(jié)構(gòu)具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：斜拉橋；錨固塊；局部分析

1 工程概況

九江長江公路大橋在江西省境內(nèi)九江區(qū)段跨越長江，連接江西省九江市與湖北省黃梅縣。主橋結(jié)構(gòu)為六跨不對(duì)稱混合梁斜拉橋，橋跨布置為（70m+75m+84m+818m+233.5m+124.5m）。南邊跨和主跨南索塔附近為混凝土主梁，主跨大部分與北邊跨為鋼箱主梁。主橋橋型布置圖見圖1。

斜拉索在主梁端混凝土梁段采用砼錨固塊錨固，即SB28～SB1、 SZ1～SZ3號(hào)拉索梁端采用砼錨固塊錨固，在砼梁上共設(shè)置2×31砼錨固塊。砼錨固塊分別布置在砼主梁兩側(cè)風(fēng)嘴底2.27米的位置，與主梁斜底板面相交，錨固塊為三維異形塊。錨塊錨面尺寸為100×100cm,錨塊內(nèi)設(shè)置螺旋鋼筋及多層鋼筋網(wǎng)。錨墊板采用規(guī)格為8×90×90cm的鋼板，錨墊板與錨塊共同將拉索軸力傳遞給主梁。

2 計(jì)算簡介

斜拉索錨固塊局部分析采用ansys軟件和Mathcad軟件分別計(jì)算，前者通過建立三維有限元實(shí)體模型，以有限元理論為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算；后者通過采用規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式列出解析式計(jì)算。

2.1 計(jì)算模型的選擇

SB28～SB1、 SZ1～SZ3號(hào)拉索索力不同、傾角不同、凈受壓面面積不同，計(jì)算考慮最不利因素，選取承受最大壓力、凈受壓面面積最小的SB28號(hào)錨固塊進(jìn)行分析計(jì)算，錨固塊模型及其參數(shù)見表2-1。

3 SB28錨固塊計(jì)算分析

3.1 ANSYS分析計(jì)算

（1）考慮到混凝土箱梁只對(duì)錨固塊起約束作用，故建立部分箱梁模型，在剖切面均采用固定約束。模型共劃分了7344個(gè)節(jié)點(diǎn)，5888個(gè)三維實(shí)體單元，實(shí)體模型如圖2所示。

（2）計(jì)算結(jié)果及分析

第三主壓應(yīng)力云圖見圖4。

從應(yīng)力云圖可以看出，錨固塊主壓應(yīng)力范圍在5MPa～17.8MPa之間。大部分單元主壓應(yīng)力集中在7MPa～13MPa之間。最大主壓應(yīng)力出現(xiàn)在錨塊與混凝土箱梁斜底板交接位置，為17.873MPa,小于規(guī)范規(guī)定的0.6倍砼標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，即小于21.3MPa。

3.2 Mathcad計(jì)算分析

(1)截面尺寸驗(yàn)算

(2)承載力驗(yàn)算

4 主要結(jié)論

(1) 通過對(duì)錨固塊進(jìn)行有限元實(shí)體分析，最大壓應(yīng)力均出現(xiàn)在錨固塊與箱梁斜底板交接位置，由于該區(qū)域是剛度突變位置，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，故可以認(rèn)為計(jì)算結(jié)果是合理的。

(2)SB28錨塊最大主壓為17.873MPa,小于規(guī)范規(guī)定的0.6倍砼標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，即小于21.3MPa，滿足規(guī)范要求。

(3)局部受壓驗(yàn)算:

SB28錨固塊截面抗力為10470KN,大于截面軸心受壓力8678KN,安全系數(shù)1.21，截面滿足要求；SB28錨固塊局部受壓截面承載力為15740KN,安全系數(shù)1.8，承載力滿足要求。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文