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500米级钢管混凝土拱桥创新技术计算

时间:2023-09-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:表4-8扣塔整体稳定性验算汇总(续表)4.3.2.2锚箱计算1)锚箱概况锚箱位于两岸扣塔扣、背索锚固处,由钢板和钢管焊接组装而成,内部构造复杂,与扣塔组成共同受力的结构体系。全桥共有48个锚箱,其中1、2、3号锚箱由于临时扣索的作用,既有临时扣索锚固板,也有永久扣索锚固板。⑤3-1锚箱在正式扣索力作用下,最大拉应力是122 MPa,最大压应力是185 MPa。

500米级钢管混凝土拱桥创新技术计算

4.3.2.1 扣塔计算

(1)扣塔偏位控制。在吊装过程中,扣塔偏位均控制在±5 cm以内。各工况塔顶偏位如图4-24所示。图中正值表示向宜宾岸变位,负值表示向重庆岸变位。

图4-24 塔顶偏位

由于重庆岸扣塔与宜宾岸结构对称,只是重庆岸扣塔底部多延伸出斜脚13.91 m,故此处只列出重庆岸扣塔的偏位分析结果,见表4-6。

表4-6 各工况扣塔位移计算情况汇总

(续表)

从表中可以看出:在各工况下,扣塔位移满足规范要求;考虑合龙前横桥向风荷载情况下,顺桥向位移最大40.9 mm,横桥向位移最大60.2 mm,均是发生在主钢管顶部。

(2)扣塔应力分析。此处只列出重庆岸扣塔应力分析结果,见表4-7。

表4-7 各工况扣塔应力计算情况汇总

从表4-7可以看出:在各工况下,扣塔主要杆件受力满足强度要求;主管下部横联腹杆(Q235)受到的压应力在后面几个工况下,应力较大;在合龙前考虑风荷载的作用下,6-1#锚箱对应处的主钢管(Q345)受到的拉应力较大。

(3)扣塔稳定性分析。分别对主拱合龙前考虑横桥向风荷载和主拱合龙前考虑顺桥向风荷载进行分析,并提取扣塔前四阶弹性屈曲结果,见表4-8。

表4-8 扣塔整体稳定性验算汇总

(续表)

4.3.2.2 锚箱计算

1)锚箱概况

锚箱位于两岸扣塔扣、背索锚固处,由钢板和钢管焊接组装而成,内部构造复杂,与扣塔组成共同受力的结构体系。全桥共有48个锚箱,其中1、2、3号锚箱由于临时扣索的作用,既有临时扣索锚固板,也有永久扣索锚固板。另外根据扣、背索角度的不同,48个锚箱共分为6组,具体位置布置如图4-25所示(图中仅示出1-1锚箱空间位置)。1-1锚箱三维构造如图4-26所示。

图4-25 锚箱位置立面图

图4-26 1-1锚箱三维构造

2)锚箱分析结果

针对合江长江一桥扣塔的1-1、2-1、3-1、3-3、6-1号钢锚箱,建立有限元计算模型,其中1-1、2-1和3-1锚箱分析分为两种工况——正式扣索力和临时扣索力作用工况,3-3(宜宾岸背索锚箱)和6-1锚箱只分析扣索作用下锚箱的受力情况。现将结论概括如下:

(1)经过模拟钢锚箱在拱肋吊装过程中所受拉力荷载的作用,钢板传力途径明确,应力水平均能满足规范和设计文件要求,锚箱整体性能良好,各个钢锚箱均能满足施工要求。

(2)通过计算发现,除主管预应力张拉位置和扣索锚下位置外,其他地方应力水平较低,位移也较小。

①1-1锚箱在正式扣索力作用下,最大拉应力是139 MPa,最大压应力是127 MPa。

②1-1锚箱在临时扣索力作用下,最大拉应力是32.7 MPa,最大压应力是46.1 MPa。

③2-1锚箱在正式扣索力作用下,最大拉应力是87.8 MPa,最大压应力是123 MPa。

④2-1锚箱在临时扣索力作用下,最大拉应力是80.8 MPa,最大压应力是84 MPa。(www.xing528.com)

⑤3-1锚箱在正式扣索力作用下,最大拉应力是122 MPa,最大压应力是185 MPa。

⑥3-1锚箱在临时扣索力作用下,最大拉应力是79.2 MPa,最大压应力是109 MPa。

⑦3-3锚箱最大拉应力是145 MPa,最大压应力是144 MPa。

⑧6-1锚箱最大拉应力是174 MPa,最大压应力是260 MPa。

(3)由于模型模拟预应力张拉和实际情况存在一定差异,无法精确模拟预应力锚具对预加力的扩散作用,导致在张拉端出现局部应力集中。

(4)容易发生应力集中的地方,应采取可行的措施提高锚箱的安全性。

3)稳定性计算

(1)全桥结构在自重下的稳定性。全桥结构在自重作用下提取前四阶弹性屈曲结果,见表4-9,如图4-27所示。

表4-9 自重时稳定系数

图4-27 在自重作用下前四阶屈曲模态

由图4-27可以看出,全桥结构在自重作用下主要是扣塔失稳。

(2)钢管吊装至最大悬臂时的稳定性。钢管吊装至最大悬臂时提取前四阶弹性屈曲结果,见表4-10,如图4-28所示。

表4-10 最大悬臂时稳定系数

图4-28 最大悬臂时前四阶屈曲模态

由图4-28可以看出,合龙前前四阶屈曲模态均为面外失稳。

(3)最大悬臂时在横向风荷载作用下的稳定性。钢管吊装至最大悬臂时,在横向风荷载作用下,提取前四阶弹性屈曲结果,见表4-11,如图4-29所示。

表4-11 最大悬臂+横向风荷载时稳定系数

图4-29 最大悬臂+横向风荷载前四阶屈曲模态

由图4-29可以看出,前四阶屈曲模态主要为扣塔失稳。

(4)空钢管成拱后的稳定性。取前四阶弹性屈曲结果,见表4-12,如图4-30所示。

表4-12 空钢管成拱时稳定系数

图4-30 空钢管成拱时前四阶屈曲模态

由图4-30可以看出,前三阶屈曲模态均为面外失稳,第四阶屈曲模态为面内失稳。

综上所述,通过对扣塔施工、锚箱施工分析以及拱圈安装施工过程中的各扣索索力以及稳定性开展研究和分析,研究结果表明合江长江一桥在施工过程中是安全的。

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