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钢混结合梁斜拉桥索梁锚固区的受力性能分析

交通世界 2024年第10期 135-137页

作者：高荣辉中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300000

以某钢混结合梁斜拉桥为工程背景,利用ANSYS软件建立索梁锚固区的空间有限元分析模型,在最不利荷载作用下,对索梁锚固区的受力性能进行线弹性分析;在考虑材料非线性和几何非线性的基础上,进行了极限承载能力分析;锚拉板分别采用Q370qE和... 详细信息

以某钢混结合梁斜拉桥为工程背景,利用ANSYS软件建立索梁锚固区的空间有限元分析模型,在最不利荷载作用下,对索梁锚固区的受力性能进行线弹性分析;在考虑材料非线性和几何非线性的基础上,进行了极限承载能力分析;锚拉板分别采用Q370qE和Q500qE结构钢时,对其受力性能进行对比研究。研究结果表明:在最不利荷载作用下,锚拉板与锚拉管焊缝连接的圆弧过渡区出现应力集中,达到材料的屈服强度,但其他区域VonMises应力水平在170MPa以内;索梁锚固区的极限承载力约为设计荷载的3.17倍,结构具有较高的安全储备;锚拉板材料采用Q500qE结构钢时,可确保索梁锚固区结构安全、可靠。

关键词：斜拉桥钢混结合梁索梁锚固区锚拉板极限承载力

组合梁斜拉桥索梁锚固区桥面板斜向开裂机理与配筋设计方法

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交通运输工程学报 2022年第6期22卷 114-129页

作者：孟俊苗刘永健王兴长安大学公路学院陕西西安710064 长安大学公路大型结构安全教育部工程研究中心陕西西安710064 中交第二公路工程局有限公司陕西西安710065

为揭示组合梁斜拉桥在悬拼施工时,索梁锚固区斜向裂缝的开裂机理,从实际受力状态出发,分析了该区域桥面板剪应力和正应力的分布特点,并结合应力莫尔圆理论给出了裂缝成因及其形态特征;基于相关规范及桁架模型,提出了斜向配筋和L形配筋... 详细信息

为揭示组合梁斜拉桥在悬拼施工时,索梁锚固区斜向裂缝的开裂机理,从实际受力状态出发,分析了该区域桥面板剪应力和正应力的分布特点,并结合应力莫尔圆理论给出了裂缝成因及其形态特征;基于相关规范及桁架模型,提出了斜向配筋和L形配筋设计的抗裂措施;通过台州湾跨海大桥实例分析,验证了锚固区桥面板的应力分布特点与配筋方法的有效性。研究结果表明:悬拼施工时,锚固区桥面板的面内剪应力主要由拉索索力的竖向分力和水平分力提供,纵、横桥向正应力主要由吊重荷载引起的斜拉桥整体弯矩、拉索索力增加引起的局部负弯矩和局部承压提供;纵桥向正应力的增加是引起索梁锚固区主拉应力变大的主要原因,当主拉应力大于混凝土抗拉强度时,桥面板存在较大的斜向开裂风险;考虑到局部承压的作用,裂缝一般首先出现在索梁锚固点附近的桥面板顶部;当逐渐远离锚固区时,局部负弯矩及局部承压影响减小,桥面板顶板正应力减小,主拉应力减小,裂缝的发展方向与纵桥向夹角逐渐减小,同时,桥面板底板正应力由压应力变成拉应力,主拉应力增大,裂缝产生贯通的可能性增大;基于混凝土板斜向开裂的桁架模型,对索梁锚固区配置L形抗裂钢筋,顶板最大主拉应力降低了1.26 MPa,其中,纵桥向正应力最大可减小0.91 MPa,面内剪应力可减小0.50 MPa,即配置抗裂钢筋能够达到一定的抗弯和抗剪的效果。

关键词：桥梁工程组合梁斜拉桥悬拼施工索梁锚固区斜向裂缝开裂机理配筋设计

基于健康监测数据的斜拉桥索梁锚固区焊缝疲劳萌生寿命预测

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公路 2022年第4期67卷 106-111页

作者：殷志欢张鹏飞常军苏州科技大学苏州市215011

针对斜拉桥在通车运营不久就萌生疲劳裂纹的现象,以苏通长江大桥为工程背景,在建立焊接细节精细化有限元模型、分析焊接细节缺口应力集中系数和疲劳缺口系数的基础上,基于健康监测实测数据和局部应力应变法理论对索梁锚固区焊接细节处... 详细信息

针对斜拉桥在通车运营不久就萌生疲劳裂纹的现象,以苏通长江大桥为工程背景,在建立焊接细节精细化有限元模型、分析焊接细节缺口应力集中系数和疲劳缺口系数的基础上,基于健康监测实测数据和局部应力应变法理论对索梁锚固区焊接细节处的疲劳裂纹萌生寿命进行预测。考虑到索梁锚固区焊接细节存在高值残余应力,分析了焊接残余应力对焊接细节疲劳裂纹萌生寿命的影响。研究结果表明,与下锚固板相连外腹板焊趾处的疲劳裂纹萌生寿命短于与上锚固板相连外腹板焊趾处的疲劳裂纹萌生寿命;焊接残余应力对疲劳裂纹萌生寿命的影响较大;考虑残余应力的疲劳裂纹萌生寿命较不计残余应力的疲劳裂纹萌生寿命下降60%左右。

关键词：斜拉桥索梁锚固区健康监测数据疲劳裂纹萌生残余应力

考虑残余应力影响的索梁锚固区焊缝疲劳寿命预测

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扬州大学学报（自然科学版） 2022年第1期25卷 61-67页

作者：殷志欢张鹏飞常军袁鑫苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

为评估残余应力影响下的索梁锚固区焊接细节处的疲劳寿命,以苏通长江大桥为工程背景,建立索梁锚固区精细化有限元模型,采用生死单元法模拟焊接过程,得到焊趾处的残余应力分布.通过在焊趾附近施加局部锤击力,数值模拟高温锤击处理对焊接... 详细信息

为评估残余应力影响下的索梁锚固区焊接细节处的疲劳寿命,以苏通长江大桥为工程背景,建立索梁锚固区精细化有限元模型,采用生死单元法模拟焊接过程,得到焊趾处的残余应力分布.通过在焊趾附近施加局部锤击力,数值模拟高温锤击处理对焊接细节残余应力分布的影响.基于英国桥梁规范BS5400和欧洲设计规范Eurcode评估考虑残余应力影响的索梁锚固区焊接细节的疲劳寿命.结果表明:钢锚箱直角焊缝附近的残余应力在焊趾处达到峰值,且随着距焊趾处距离的增大而减小;基于BS5400规范,当残余应力为192 MPa时,上锚固板焊接细节处疲劳寿命相比于不计残余应力时的降低了63%,经高温锤击处理后,该处疲劳寿命相比于不计残余应力时仅降低了22%;相比于Eurcode规范,BS5400规范计算的外腹板与下锚固板焊接处的疲劳寿命降低了49%.

关键词：索梁锚固区焊接残余应力名义应力法疲劳寿命

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成昆铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区模型试验研究

铁道建筑 2022年第2期62卷 83-87页

作者：马雅林任万敏朱敏孙帆李长年中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

为研究铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区的受力形式,以成昆铁路金沙江大桥为工程背景,针对该桥采用的新型梁顶混凝土锚固构造,通过缩尺模型试验研究其在不同荷载下的应力分布和开裂特征。结果表明:在斜拉桥成桥恒载索力作用以及最不利荷载组合... 详细信息

为研究铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区的受力形式,以成昆铁路金沙江大桥为工程背景,针对该桥采用的新型梁顶混凝土锚固构造,通过缩尺模型试验研究其在不同荷载下的应力分布和开裂特征。结果表明:在斜拉桥成桥恒载索力作用以及最不利荷载组合索力作用下,C7锚固块更容易发生破坏,将其作为试验构件开展缩尺模型试验,发现锚固块在不同张拉荷载作用下张拉至设计索力的过程中,应变增幅基本上线性增加,卸载后同样呈线性减小,说明混凝土受力处在线弹性阶段,且应力在规范要求范围内。在试验荷载加载至140%设计索力时,锚固块前端倒角位置开始出现细小裂纹且随荷载的增加不断开展。当荷载卸载至0时,之前出现的裂缝随荷载的减小逐渐闭合,宽度肉眼不可见,表明该构造能够满足正常使用要求且具备足够的安全储备。

关键词：铁路桥梁矮塔斜拉桥模型试验索梁锚固区开裂特征

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斜拉桥钢-混锚板式索梁锚固区摩擦效应分析

中南大学学报（自然科学版） 2013年第7期44卷 2982-2988页

作者：张煜阮欣石雪飞唐寿高同济大学应用力学研究所上海200092 内蒙古科技大学矿业工程学院内蒙古包头014010

基于徐明高速公路某斜拉桥建立包含接触非线性的有限元模型,通过对摩擦因数的参数化分析,讨论复杂空间受力与多种剪力键共存的条件下钢-混锚板式索梁锚固区的摩擦效应。研究结果表明:摩擦效应成为区别于PBL键与剪力钉的传力途径;摩擦应... 详细信息

基于徐明高速公路某斜拉桥建立包含接触非线性的有限元模型,通过对摩擦因数的参数化分析,讨论复杂空间受力与多种剪力键共存的条件下钢-混锚板式索梁锚固区的摩擦效应。研究结果表明:摩擦效应成为区别于PBL键与剪力钉的传力途径;摩擦应力的分布与接触面压应力正相关;相对滑移初始集中在主动变形区域;摩擦效应对PBL键和剪力钉的受力影响从初始滑移区域沿变形传递路径逐渐累积,甚至会改变局部受力和相对滑移的方向;摩擦效应与摩擦因数呈现显著的非线性变化关系;其发挥依赖于一定的钢混变形能力和相对滑移趋势。

关键词：斜拉桥钢-混锚板索梁锚固区有限元摩擦效应

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大跨度钢箱梁斜拉桥索梁锚固区传力机理

中国铁道科学 2005年第4期26卷 28-31页

作者：陈开利郑纲中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司湖北武汉430034

结合南京长江二桥、安庆长江大桥、苏通长江大桥索梁锚固区足尺模型疲劳试验及有限元分析,研究索梁锚固区的传力机理及应力分布。研究表明,由斜拉索传来的巨大压力,通过锚箱底板、承压板与腹板的连接焊缝,以剪力的形式传递到钢箱梁腹板... 详细信息

结合南京长江二桥、安庆长江大桥、苏通长江大桥索梁锚固区足尺模型疲劳试验及有限元分析,研究索梁锚固区的传力机理及应力分布。研究表明,由斜拉索传来的巨大压力,通过锚箱底板、承压板与腹板的连接焊缝,以剪力的形式传递到钢箱梁腹板上;锚箱与主梁腹板焊缝处的应力从上到下逐渐增大,在下端达到最大值,承压板上的应力稍小,均满足强度要求;经200万次和400万次(苏通大桥)疲劳加载,均未发现有裂纹发生,应力均无大的变化。验证了设计的正确性和制造工艺的可行性。

关键词：斜拉桥钢箱梁索梁锚固区模型疲劳试验

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钢箱梁斜拉桥索梁锚固区极限承载力分析

长安大学学报（自然科学版） 2007年第3期27卷 47-51,56页

作者：周绪红吕忠达狄谨范洪军长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室

为了掌握索梁锚固区在索力作用下的应力分布和极限承载力,以青岛海湾大桥红岛通航孔斜拉桥为工程背景,应用等效板厚法近似模拟钢锚箱承压板与锚垫板之间的接触非线性问题;采用板壳单元和梁单元建立了索梁锚固结构的有限元模型,对索梁锚... 详细信息

为了掌握索梁锚固区在索力作用下的应力分布和极限承载力,以青岛海湾大桥红岛通航孔斜拉桥为工程背景,应用等效板厚法近似模拟钢锚箱承压板与锚垫板之间的接触非线性问题;采用板壳单元和梁单元建立了索梁锚固结构的有限元模型,对索梁锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究;并考虑几何非线性和材料非线性对锚固区及钢箱主梁进行极限承载力分析。结果表明:在最不利荷载组合作用下钢锚箱与主梁腹板的连接区域应力集中,超过了材料的屈服强度;索梁锚固区的极限承载力为设计荷载的3.07倍,有一定的安全储备。在上述分析的基础上,提出了改善索梁锚固区受力性能的构造措施。

关键词：桥梁工程斜拉桥索梁锚固区钢锚箱极限承载力有限元分析

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大跨悬索桥索梁锚固区疲劳养护概率优化方法

土木建筑与环境工程 2014年第2期36卷 21-27页

作者：曾勇顾安邦陈艾荣谭红梅重庆交通大学山区桥梁与隧道工程省部共建国家重点实验室培育基地重庆400074 重庆交通大学山区桥梁结构与材料教育部工程研究中心重庆400074 同济大学桥梁工程系上海200092

合理的桥梁养护规划应在养护费用与失效风险之间找到一个合理的平衡。将养护费用分为检测费用,维修费用与失效费用,将线弹性断裂力学、结构可靠度理论、全寿命成本分析法结合起来,提出了基于全寿命周期成本的焊接构件疲劳养护概率优化... 详细信息

合理的桥梁养护规划应在养护费用与失效风险之间找到一个合理的平衡。将养护费用分为检测费用,维修费用与失效费用,将线弹性断裂力学、结构可靠度理论、全寿命成本分析法结合起来,提出了基于全寿命周期成本的焊接构件疲劳养护概率优化的方法。考虑了检测概率、养护决策者的维修意愿、维修措施概率和失效概率等多种因素,把桥梁养护优化问题变为在焊接结构或构件满足在生命周期内最小允许可靠度的基础下,养护总费用最小的问题,并提出了简化计算方法。以青草背长江大桥索梁锚固区的关键疲劳细节养护为例,研究了主要参数对最优检测时刻的影响,研究结果表明,考虑了失效成本后,最优疲劳养护时刻提前,折现率对养护费用影响明显。当车辆荷载逐年增加时,索梁锚固区在设计基准期内疲劳破坏风险增大,应引起足够的重视。

关键词：线弹性断裂力学可靠度索梁锚固区维修策略疲劳折现率概率优化