上海长江大桥索梁锚固区静力模型试验研究

论文摘要

钢主梁斜拉桥索梁锚固区是将斜拉索索力传递到主梁的重要结构。钢锚箱锚固区荷载大、空间小、构造复杂、应力分布不均匀、破坏机理复杂。本文在总结钢主梁斜拉桥常用索梁锚固结构型式(钢锚箱式、耳板式、锚管式和锚拉板式)的传力机理、应力分布现象,以及改善应力分布、减小应力集中现象的一些措施的基础上,以正在建设的上海长江大桥为背景,介绍钢锚箱锚固区模型设计和加载方法,讨论边界条件对局部试验模型的影响,分析试验结果,采用非线性有限元法分析锚箱式索梁锚固区的极限承载力。上海长江桥钢锚箱试验模型截取跨中梁段钢锚箱锚固区,模型采用1:2缩尺。采用局部有限元模型和全桥有限混合单元模型比较研究边界条件对长江大桥索梁锚固区应力分布的影响。计算结果表明,试验模型能够较好地反映实桥索梁锚固区的受力特性。试验模型通过模拟斜拉索索力和钢箱梁竖向加载方法,测试了钢锚箱以及索梁锚固区的腹板和顶底板的应力分布与大小,并且与有限元分析结果进行比较。研究结果确认了锚箱支撑板和加劲板为面内受压和面外受弯应力状态;箱梁顶底板在锚固区有应力集中现象;在钢箱梁设计轴力状态下,锚箱荷载达到2倍设计索力荷载时所有测点应力都未达到屈服应力,2.5倍设计索力荷载作用下试件未破环。通过有限元进一步分析了锚箱板件厚度变化对锚固区受力的影响。采用非线性有限元方法计算了索梁锚固区的极限承载力。计算结果表明,在极限荷载作用下,锚箱支撑板、加劲板和箱梁腹板都达到或接近屈服,锚箱极限承载力大于设计索力荷载的2.61倍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 大跨斜拉桥钢箱梁拉索锚固区问题研究现状
• 1.2.1 锚拉板式锚固构造
• 1.2.2 耳板式锚固构造
• 1.2.3 锚管式锚固构造
• 1.2.4 锚箱式锚固构造
• 1.3 本文研究背景
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 长江桥索梁锚固区模型设计
• 2.1 模型试验理论
• 2.1.1 相似的基本概念
• 2.1.2 相似定理
• 2.1.3 电测法及平面应力分析的基本原理
• 2.2 模型设计
• 2.2.1 模型方案
• 2.2.2 试验模型分析
• 2.3 边界条件影响分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 长江桥索梁锚固区模型试验
• 3.1 试验目的
• 3.2 试验模型材料强度试验
• 3.3 模型加载试验设备与方法
• 3.3.1 测试内容与测点布置
• 3.3.2 测试方法
• 3.3.3 加载方法
• 3.3.4 模型试验结果分析
• 3.4 试验与两个局部有限元有限元的比较
• 3.5 板件厚度变化对锚固区受力的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 钢锚箱极限承载力分析
• 4.1 非线性有限元方法
• 4.1.1 几何非线性有限元法
• 4.1.2 材料非线性的有限元法
• 4.1.3 非线性方程组的求解
• 4.2 钢锚箱极限承载力分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果