重庆长寿长江公路大桥索塔锚固区模型试验与分析研究

论文摘要

斜拉桥索塔锚固区受力集中、构造复杂,是斜拉桥结构的关键部位,针对该区域应力分布情况进行分析研究十分必要。本文以正在建设中的重庆长寿长江公路大桥为研究背景,针对预应力混凝土索塔锚固区受力特性和承载能力问题进行了足尺模型试验与分析研究。首先针对试验模型中小半径大吨位U型预应力钢束进行了摩阻试验,通过测定钢束预应力损失,分析得出塑料波纹管孔道合理的摩阻系数μ及k值,并对预应力施工工艺提出了指导性建议。然后利用大型有限元程序ANSYS,对索塔锚固区节段在设计荷载作用下的受力状况进行了仿真计算,得出了该区域的应力分布规律。在理论分析的基础上进行了索塔锚固区节段的足尺模型试验。将试验实测值与理论分析值进行了对比分析,二者应力分布规律吻合较好,验证了计算分析方法的正确性。试验中对混凝土表面裂缝进行了跟踪观测并绘制了裂缝分布图,对裂缝的成因进行了分析。试验结果表明,在2倍设计水平荷载作用下结构处于弹性工作状态,表明结构设计安全可靠。试验过程中对锚固区局部应力较大的区域如拉索孔道外侧、钢束锚下区域进行了应力观测,未发现应力超出规范规定值的区域。本文所得的分析结论可为斜拉桥索塔锚固区段的设计、施工、监控提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 斜拉桥发展历史
• 1.2 索塔锚固区结构形式及研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 空间有限元分析方法
• 2.1 有限元方法基本理论
• 2.2 有限单元法分析步骤
• 2.3 本文数值分析方法
• 第3章 试验模型有限元分析
• 3.1 有限元分析模型
• 3.2 仿真分析及结果
• 3.2.1 U型预应力钢束单独作用下分析结果
• 3.2.2 水平力6300kN和U形预应力钢束共同作用下分析结果
• 3.3 本章小结
• 第4章 模型试验设计与制造
• 4.1 模型试验目的及内容
• 4.2 模型试验设计及试验方法
• 4.2.1 模型试验设计
• 4.2.2 模型试验测试方法和测点布置
• 4.3 试验模型制造
• 4.4 本章小结
• 第5章 预应力摩阻试验
• 5.1 摩阻试验原理
• 5.2 试验操作步骤
• 5.3 摩阻试验结果及分析
• 5.4 预应力钢束伸长量试验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 荷载试验结果及分析
• 6.1 模型试验加载方案及试验过程
• 6.2 测点布置及编号分布
• 6.3 荷载试验实测数据结果及分析
• 6.3.1 塔壁短边侧混凝土应变测试结果及数据分析
• 6.3.2 塔壁长边内侧混凝土应变测试结果及数据分析
• 6.3.3 塔壁长边外侧混凝土应变测试结果及数据分析
• 6.3.4 塔壁短边外侧钢筋应变测试结果及数据分析
• 6.3.5 塔壁径向钢筋应变测试结果及数据分析
• 6.3.6 塔壁位移测试结果及数据分析
• 6.4 塔壁应力测试结果汇总
• 6.5 计算结果与实测结果对比
• 6.6 结构裂缝分析
• 6.7 本章小结
• 第7章 结语
• 7.1 结论
• 7.2 问题及建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文