厦漳跨海大桥索梁锚固结构疲劳试验研究

论文摘要

随着大跨度斜拉桥不断发展，其跨度的增大对桥本身的索梁锚固结构提出了更高的要求。斜拉索的巨大索力斜向并集中地作用于斜拉桥主梁的锚固结构，锚固区结构的可靠与否将直接关系到整个大桥的安全，因此锚固结构是控制设计的关键部位。本文通过厦漳跨海大桥锚拉板式索梁锚固结构的静力和疲劳试验，并结合有限元分析，对该结构安全性进行评估。主要进行下面几个方面工作：首先，对南汊主桥进行整桥有限元分析，以确定出Z12锚固结构作为研究对象。在证模型和原型具有相同的受力状态和约束条件下，设计了合理的试验模型，完成了锚拉板模型结构的静力和疲劳试验设计。根据试验模型的有限元分析，得到Z12锚拉板模型的应力分布情况，依据试验模型的应力分布情况，制定出静力和疲劳试验的实验方案。其次，通过分析该模型静力的试验数据，并与有限元计算结果进行比较，可知锚拉板结构满足强度要求，但在局部区域里仍有严重的应力集中现象。而分析锚拉板足尺模型疲劳试验数据后发现，在设计疲劳荷载循环前、后及各个中间阶段，各主要测点的静载主应力值差别很小，应变与荷载之间呈线性关系。加载和卸载两个过程具有很好的对称性(可恢复性)，而且与每次静载试验的应变值非常接近，在循环200万次后，试验模型构造未出现裂纹。所以，原型结构在正常养护维修情况下，在设计寿命期内不会发生疲劳开裂。第三，有限元计算结果与试验结果比较吻合，验证了锚拉板足尺试验模型试验数据的可靠性，试验数据基本上反映了实桥的受力状态，能够作为实桥工作状态安全性评判的依据。疲劳试验表明：厦漳跨海大桥的锚拉板式索梁锚固结构疲劳强度符合设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 斜拉桥概述
• 1.2 斜拉桥索梁锚固区结构形式
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 工程背景
• 1.5 本文所做工作
• 第2章 桥梁模型试验简介及南汊主桥整桥有限元计算
• 2.1 桥梁模型试验简介
• 2.2 南汊主桥整桥有限元计算
• 2.2.1 计算参数
• 2.2.2 有限元模型
• 2.2.3 计算结果
• 2.2.4 南汊主桥锚固结构受力初步讨论
• 2.2.5 小结
• 第3章 实桥锚拉板与试验模型的有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 有限元分析方法
• 3.3 实桥锚拉板结构有限元分析
• 3.3.1 空间有限元模型
• 3.3.2 锚固结构主要板件应力分析
• 3.3.3 锚固结构焊缝应力分布
• 3.3.4 索力在各板件之间的分配
• 3.3.5 实桥锚拉板结构有限元分析结果
• 3.4 锚拉板模型结构有限元分析
• 3.4.1 空间有限元模型
• 3.4.2 模型结构主要板件应力分析
• 3.5 实桥锚拉板结构与试验模型受力对比分析
• 3.5.1 实桥计算结果和试验模型计算结果的对比
• 3.5.2 实桥锚固结构焊缝和模型焊缝受力计算结果对比
• 3.6 小结
• 第4章 模型试验方案设计
• 4.1 试验模型设计原则
• 4.2 试验模型的制作
• 4.3 实验测试方案设计
• 4.3.1 测试方法
• 4.3.2 应力测试原理
• 4.3.3 静力加载测试
• 4.3.4 疲劳荷载的加载测试
• 4.3.5 试验设备
• 4.4 应变测点布置
• 4.4.1 应变测点布置原则
• 4.4.2 应变测点布置
• 第5章 锚固结构承载能力分析
• 5.1 有限元分析
• 5.1.1 材料参数
• 5.1.2 锚固结构承载能力分析
• 5.1.3 锚固结构整体刚度分析
• 5.1.4 锚固结构局部稳定分析
• 5.2 试验研究
• 5.2.1 试验方法
• 5.2.2 试验结果
• 5.3 有限元计算结果与试验测试结果对比分析
• 第6章 疲劳试验
• 6.1 试验方法
• 6.2 疲劳试验过程中静力加载
• 6.2.1 疲劳试验加载前静力加载测试结果分析
• 6.2.2 疲劳试验加载过程中的静力测试结果分析
• 6.3 模型应力计算值与实测值对比分析
• 6.4 疲劳试验结果
• 第7章 锚拉板式索梁锚固结构设计理念探讨
• 7.1 锚拉板式锚固结构的特点
• 7.2 锚拉板厚度对锚固结构受力的影响
• 7.3 锚拉板加劲板厚度对锚固结构受力的影响
• 7.4 锚拉板与锚管连接处圆弧半径对锚固结构受力的影响
• 7.5 锚拉板中部长度对锚拉板底部焊缝受力的影响
• 7.6 小结
• 第8章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录攻读硕士期间发表的论文