绥芬河斜拉桥节段模型试验研究

论文摘要

斜拉索塔的拉索锚固区是斜拉桥的关键部位,其受力相当复杂。索塔拉索锚固区是斜拉桥中的关键部位,拉索的局部集中力将通过这一部位安全、均匀地传递到塔柱中。由于拉索的局部强大集中力、预应力筋的锚固力以及孔洞削弱等因素影响使该区域受力状态十分复杂。因此,斜拉桥索塔锚固区节段受力性能分析的探讨一直以来受到桥梁界的瞩目,索塔锚固区也是斜拉桥设计和施工的难点和关键。本文依托于绥芬河斜拉桥,主要对该桥索塔受水平分力最大的塔顶部锚固区节段进行详尽的理论分析和可靠的足尺模型试验。首先利用ANSYS软件针对索塔锚固区所选节段进行了详尽的空间有限元分析,考察索塔锚固区的应力分布和变形情况。该节段模型在荷载作用下产生较大的水平方向应力,垂直方向应力与水平方向应力相比较小。有限元分析结果表明,在预加应力阶段,索塔节段各角部区域是预应力钢筋集中锚固的交汇处,应力分布非常复杂,尤其是受横向预应力大吨位张拉的影响,在模型长边内侧端部区域会出现较大的局部拉应力,理论计算与实测都证明了这一点。进行索塔锚固区节段足尺模型试验。索塔锚固区是斜拉桥中的关键部位,承受着巨大的水平分力,同时作用有其它形式的集中力,并伴有孔洞削弱等不利影响,使该区域受力状态十分复杂,单纯的理论分析无法全面反映索塔锚固区实际的应力分布和变形情况。通过足尺模型试验以及与有限元分析结果之间的比较发现:索塔在预加应力阶段及混凝土开裂前,其应力实测值与计算机仿真分析结果基本吻合,说明处于复杂受力状态的索塔锚固区,利用有限元技术进行模拟,也可得到较为满意的结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 斜拉桥特点与发展
• 1.1.1 斜拉桥的历史
• 1.1.2 独塔斜拉桥的特点
• 1.1.3 斜拉桥结构的展望
• 1.2 结构模型试验简介
• 1.2.1 结构模型试验的历史
• 1.2.2 桥梁结构模型的分类
• 1.2.3 物理模型的优点和局限性分析
• 1.2.4 桥梁结构计算机仿真分析的发展历史及现状
• 1.2.5 桥梁设计理论中计算机仿真分析和模型试验的关系
• 1.3 斜拉桥的有限元模拟与动力特性
• 1.3.1 斜拉索
• 1.3.2 主梁
• 1.3.3 桥塔
• 1.3.4 其它部分
• 1.4 工程概况
• 1.4.1 工程位置
• 1.4.2 主要技术指标
• 1.4.3 结构形式
• 1.4.4 斜拉桥总体布置
• 1.4.5 斜拉桥主体结构设计
• 1.5 本课题研究目的和意义
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第2章 大跨度斜拉桥混凝土索塔锚固
• 2.1 大跨度斜拉桥混凝土索塔锚固区的锚固构造形式
• 2.1.1 预应力混凝土锚固结构
• 2.1.2 斜拉桥混凝土索塔锚固区钢锚箱的受力特性
• 2.1.3 斜拉桥混凝土索塔锚固区钢锚箱的研究现状
• 2.2 索塔锚固区节段
• 2.2.1 斜拉桥索塔结构
• 2.2.2 索塔锚固区节段的组成构造
• 2.2.3 拉索锚固方式及构造
• 2.2.4 索塔锚固区节段受力分析的研究现状
• 2.3 本章小结
• 第3章 主塔节段足尺模型试验设计
• 3.1 已有斜拉桥预应力混凝土索塔节段模型试验研究
• 3.1.1 预应力混凝土索塔锚固区工作性能的研究方法
• 3.1.2 索塔节段足尺模型试验模型节段的选取
• 3.1.3 索塔节段足尺模型试验模型加载方式与测点布置情况
• 3.1.4 索塔锚固区空间块体工作性能评估
• 3.2 模型制作及试验前的准备工作
• 3.2.1 模型设计原则
• 3.2.2 节段模型的选取
• 3.2.3 试验方案
• 3.3 模型内部测点预埋及表面测点布置
• 3.3.1 混凝土内部测点布置
• 3.3.2 混凝土表面测点及位移计布置
• 3.3.3 试验仪器及设备
• 3.4 本章小结
• 第4章 试验数据采集与分析
• 4.1 模型试验分级张拉数据采集
• 4.2 试验数据分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 理论分析
• 5.1 钢筋混凝土有限元分析的基本理论
• 5.1.1 钢筋混凝土材料的本构关系
• 5.1.2 混凝土的破坏准则
• 5.1.3 钢筋混凝土结构有限元模型的选择
• 5.2 有限元建模计算
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 个人简历