组合索塔锚固结构节段模型试验研究.pdf
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2022-06-08
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摘要
摘要
近年来，中小跨径混凝土斜拉桥开始采用组合索塔锚固结构。考虑到斜拉索
安装和张拉的空间需求，索塔尺寸不能过小，但又为避免粗笨的索塔造成桥梁外
形比例不协调，通常采用外露式钢锚箱索塔锚固结构。中小跨径相比大跨径斜拉
桥索塔锚固区，混凝土塔壁刚度尺寸相比钢锚箱不是很大，侧壁弯曲变形较小，
所以与之相比传力机理及受力性能均有所区别。
本研究以一座独塔双索面混凝土斜拉桥索塔锚固区为背景，开展了节段索塔
锚固区模型试验、有限元计算和简化模型分析方法的研究。试验选取斜拉索最大
索力对应的索塔锚固节段，制作比例为 1/2 的缩尺模型。分成 2 个加载工况进行
试验，工况 1 模拟实桥结构的受力状态，纵横向预应力全部张拉至设计值，索力
加载至 1.7 倍设计荷载，用于评价实桥结构的安全性能；工况 2 释放纵向预应力，
加载至 3.5 倍设计荷载，用于研究锚固结构的极限承载能力及纵向预应力对结构
受力的影响。
通过模型试验与有限元分析，结果表明：模型试验实测结果与有限元计算结
果基本吻合，有限元分析可以反映结构的真实受力。在设计荷载作用下，索塔锚
固结构的受力性能是安全的。索塔锚固区的承载能力大于 1.7 倍的设计荷载，具
备足够的安全储备。破坏性试验得到模型的破坏形态为塔壁钢筋混凝土的受拉破
坏。对比两次试验结果，发现顺桥向预应力筋可以显著改善混凝土的受力，但同
时会增加焊钉的剪力及降低钢锚箱的利用率。
采用简化框架模型分析方法，对外露式钢锚箱索塔锚固结构的水平受力进行
分析。并针对研究各因素的影响，进行了参数化分析。研究表明，侧板厚度、混
凝土弹性模量、塔壁厚度对水平力的分担比例有明显影响。混凝土塔壁厚度对水
平力分担的影响比较小。
关键词：索塔锚固结构，钢锚箱，承载性能，模型试验，有限元计算
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