斜拉桥主塔拉索锚固区锚下局部受力分析

论文摘要

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。本文以哈尔滨绕城高速公路四方台大桥为实际工程背景，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。四方台松花江大桥索塔截面为国内首次采用的单轴对称类六边形，其受力状态非常复杂，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情况，因此进行索塔锚固区节段足尺模型试验，通过试验得出索塔锚固区锚下的应力值。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。外加各级试验荷载作用下，在索塔的开裂荷载14500KN之前，大部分测点的试验值与理论值吻合得很好，从而证明了理论分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 斜拉桥概述
• 1.2 斜拉桥索塔概述
• 1.2.1 拉索锚固方式及构造
• 1.2.2 索塔锚固区节段的组成构造
• 1.2.3 拉索锚固方式及构造
• 1.3 索塔锚固区节段受力分析的研究现状
• 1.4 本文的研究意义、内容和方法
• 2 钢筋混凝土有限元分析的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 钢筋混凝土材料的本构关系
• 2.3 混凝土的破坏准则
• 2.3.1 混凝土的破坏曲面
• 2.3.2 混凝土的破坏模型
• 2.4 钢筋混凝土有限元模型的选择
• 2.4.1 分离式模型
• 2.4.2 组合式模型
• 2.4.3 整体式模型
• 2.5 钢筋混凝土结构非线性分析的几种单元
• 2.5.1 混凝土单元—SOLID65
• 2.5.2 钢筋单元—LINK8
• 2.6 复杂体的网格划分方法
• 2.6.1 自由网格划分
• 2.6.2 映射网格划分
• 2.6.3 拖拉、扫略网格划分
• 2.6.4 利用自由度耦合和约束方程
• 2.6.5 利用子区域模型的其它手段
• 2.7 本章小结
• 3 索塔锚固区足尺模型试验
• 3.1 引言
• 3.2 模型的工程背景
• 3.3 试验模型的设计与制作
• 3.4 测点布置
• 3.5 试验荷载设计
• 3.6 加载方案
• 3.7 索塔的开裂荷载
• 3.8 本章小结
• 4 仿真空间分析
• 4.1 有限元分析模型
• 4.2 边界条件、索力、预应力及中间横梁的处理
• 4.3 采用SOLID65单元计算情况
• 4.4 仿真分析结果
• 4.4.1 预应力作用
• 4.4.2 预应力与斜拉索共同作用
• 4.5 试验值与仿真值对比分析及结果
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢