矮塔斜拉桥塔梁墩固结部位受力分析

()安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心,安徽合肥　２３００８８

并从整体计算模型中提取梁段两端内力、桥塔顶端内力作为边界条件,以此研究塔梁墩连接部位ANSYS建立塔梁墩局部模型,的详细受力状况,用于优化设计.

关键词:矮塔斜拉桥;整体分析;局部模型;边界条件;受力状况

()中图分类号:U４４８．２７　　　文献标识码:A　　　文章编号:１６７３Ｇ５７８１２０１９０６Ｇ０８４９Ｇ０３

摘　要:以某矮塔斜拉桥为工程背景,首先进行全桥整体分析,确定塔梁墩连接部位的最不利荷载工况,然后利用有限元软件

余　振

１　概　　述

矮塔斜拉桥以其良好的景观性及日趋成熟的设计,应用范围越来越广.

梁墩固结结构.桥面总宽达４梁高从中支点的５．６．０m,０m过渡到跨中的２．桥塔高２横桥向８m.主墩高１３．５m,２．９m,桥塔宽度为２．顺桥向桥塔宽度为３．从塔６~３．７m;６~３．８m,底到塔顶沿两个方向均呈线性变化.桥塔横桥向外倾设计,倾.角１８°

桥塔造型美观新颖,但外倾桥塔根部在外荷载作用下产生某工程桥跨布置为(塔３０．９６＋６５＋１２０＋６５＋３０．９６)m,

复.模型节段上的恒载根据实际情况施加.活载按照相关规范取值,双向六车道并考虑局部荷载放大系数.提取整体计算模型中塔梁墩受力最不利荷载工况下结构内力,施加于局部模型上.３．３　计算模型

模型如图１所示.

的弯矩和轴力不容小觑.塔梁墩固结段是全桥的关键构造节点,且在桥梁使用过程中塔梁墩固结段存在着巨大而复杂的内力,加之下部墩高较矮,尽管采用了双薄壁墩,但刚度依然很大,使得塔梁墩固结段的受力更为不利,有必要专门对塔梁墩固结段进行精细化的三维空间有限元仿真分析.

２　建模说明

两侧各１共计３主墩完全模拟.本文选６．０m长度段,２．０m;取足够长的主梁节段,计算结果分析时,不看边界约束附近的区域,以下结果分析时仅针对关心的区域(桥塔两侧各５m共.计１０m的梁段)

上部桥塔仅截取锚固区以下８．主梁选取桥塔０m长度段;

３　模型处理

３．１　边界条件

图１　计算模型

４　计算结果分析

在主墩底部固结约束,在主梁两端及桥塔顶端施加从整体

计算模型中提取的内力.３．２　计算荷载

局部模型的加载方式至关重要,既要考虑全面又不能重

４．１　主梁计算结果分析

力钢筋的锚固位置;最大拉应力发生在主跨侧墩梁固结位置及主塔正对的主梁腹板外侧.离开塔梁墩固结段位置之后应力

从图２中可以看出,最大顺桥向压应力发生在横向预应

收稿日期:修改日期:２０１９Ｇ０９Ｇ２６;２０１９Ｇ１１Ｇ１８

,作者简介:余　振(男,安徽界首人,硕士,高级工程师．１９８５－)

工程与建设»　«　２０１９年第３３卷第６期

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—８５０—YANJIUYUTANSUO研究与探索余　振:矮塔斜拉桥塔梁墩固结部位受力分析衰减较快,应力传递平稳.

图２　主梁节段顺桥向应力分布/kPa

本项目主梁横向宽度达达桥向应力需特别关注.从图４３６．中０可m且主梁悬臂以看出,因设计６中．０未m,

设置

横顶板横向预应力,导致横桥向应力较大.横桥向最大拉应力、压应力均发生在悬臂根部上下缘位置,最大压应力为M,－１１．５２

通过配置横向预应力Pa满足规范限值要求;予以最解大决拉.应另力可达看１出２离．３１开３塔M梁Pa,墩后固期结可段位置之后应力分布规律均类似,但量值减小.

图３　主梁节段横桥向应力分布/kPa

从图置及桥墩正对的４中可以看出,最大竖向拉应力发生在墩梁固结位

主梁腹板外侧,且个别位置超过规范限值要求,该位置受力复杂,承受来自塔、梁、墩的共同作用,需引起足够重视.

图．２　４　主梁节段竖桥向应力分布/kPa

桥塔计算结果分析

由于左右两个塔肢计算结果相近,这里仅列出右塔肢的应

力分析结果.如图５所示,最大主拉应力和压应力均发生在塔梁交接位置的角点,塔肢和主梁交接位置的角点受力最不利,存在应力集中现象,局部主拉应力较大,应采取必要的构造配筋等措施.

　５０«工程与建设»　２０１９年第３３卷第６期

图．３　桥墩计算结果分析

５　右塔肢主应力分布/kPa

由于左右两个桥墩计算结果相近,这里仅列出右桥墩的应

力分析结果.如图６所示,最大主拉应力发生在墩梁交接位置的角点,且在主跨侧墩肢的主拉应力更为不利;最大主压应力同样发生在墩梁交接位置的角点;下部桥墩和主梁交接位置的角点受力最不利,存在应力集中现象,局部主拉、主压应力均较大,应引起重视并采取必要的构造配筋等措施.

图６　右桥墩主应力分布/kPa

　结　　论

塔梁墩固结位置受力复杂,在设计过程中需给予更大的关注,采用实体分析是较好的方法.

通过前文的计算分析,对设计提出以下优化建议:力布置(１,)导致悬臂根部上下缘位置横桥向应力均较大主梁桥宽很宽且由于悬臂长度达６．０m又无横向预应

,可通过配置横向预应力予以解决.

(下转第８６０页)

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跨侧墩梁固结位置及主塔正对的主梁腹板外侧,该位置受力复杂,承受来自塔、梁、墩的共同作用,需引起足够重视.

()塔肢和主梁交接位置的角点受力复杂,应力水平较高,３

()塔梁墩固结段受力较为复杂,且最大拉应力发生在主２

局部主拉应力较大,应引起重视并采取必要的构造配筋等措施.

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局部主拉、主压应力均较大,应引起重视并采取必要的构造配筋等措施;此外,下部桥墩主跨侧墩肢的受力更为不利,分析认为是由于主梁两端的不平衡力造成,加之墩高较矮,刚度较大的原因,应采取必要措施.

对于塔梁墩等局部受力较为复杂的结构,整体分析模型已不能反映真实的受力状态,需要采用更精确的实体分析方法研究其详细的受力状况,以期为设计提供更准确的参考.

()下部桥墩和主梁交接位置的角点存在应力集中现象,４

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