亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        鋼錨梁索塔錨固區(qū)混凝土塔壁簡(jiǎn)化計(jì)算方法

        2014-06-27 05:59:38賀國(guó)棟石雪飛
        交通科學(xué)與工程 2014年3期
        關(guān)鍵詞:牛腿拉索軸力

        賀國(guó)棟,石雪飛

        (同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系,上海 200092)

        1 錨固區(qū)簡(jiǎn)化計(jì)算基本思想

        鋼錨梁索塔錨固體系[1-2]是一種典型的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)錨固方式,其一般構(gòu)造形式如圖1所示。

        在鋼錨梁錨固體系中,錨固橫梁支承于空心塔柱內(nèi)壁的牛腿凸塊上,斜拉索穿過(guò)預(yù)埋在塔壁中的鋼管錨固,固定在鋼錨固梁兩端的錨塊上。斜拉索的豎向分力通過(guò)鋼錨梁的垂直支撐板傳遞至牛腿,再由牛腿凸塊傳遞給塔柱;拉索的水平分力則大部分由鋼錨梁本身承擔(dān),另一部分由混凝土塔壁承擔(dān)[3-4]。

        對(duì)鋼錨梁錨固體系進(jìn)行傳力路徑分析可知:雖然鋼錨梁、牛腿及塔壁三者是一個(gè)共同工作體系,但進(jìn)行受力分析時(shí),可以將它們分別當(dāng)做獨(dú)立的構(gòu)件來(lái)考慮,即合理模擬邊界條件,分別獨(dú)立考慮鋼錨梁、混凝土牛腿及混凝土塔壁的設(shè)計(jì)和計(jì)算。

        錨固區(qū)混凝土塔壁的水平受力性能直接影響其配筋計(jì)算和結(jié)構(gòu)尺寸的確定。塔壁的橫向受力復(fù)雜,空間效應(yīng)明顯,采用三維實(shí)體有限元進(jìn)行分析。然而,平面桿系結(jié)構(gòu)作為土木工程中最簡(jiǎn)單也最實(shí)用的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),便于工程師掌握,因此,提出塔壁的桿系簡(jiǎn)化計(jì)算方法也尤為必要。索塔錨固區(qū)的斜拉索是沿塔高方向等間距離散分布的,若取其中標(biāo)準(zhǔn)索距高度的橋塔節(jié)段進(jìn)行簡(jiǎn)化框架分析,用于混凝土塔壁水平配筋的預(yù)估和檢驗(yàn),既能反映錨固區(qū)的實(shí)際受力情況,又簡(jiǎn)化了計(jì)算分析對(duì)象[5](如圖2所示)。

        圖2 索塔錨固區(qū)及標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段Fig.2 Anchorage zone and standard segment

        作者擬通過(guò)理論分析,提出鋼錨梁索塔錨固區(qū)混凝土塔壁的簡(jiǎn)化計(jì)算方法,并針對(duì)其中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究,為同類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

        2 錨固區(qū)水平荷載分配關(guān)系

        要進(jìn)行混凝土塔壁的簡(jiǎn)化分析,必須確定水平荷載在鋼錨梁和塔壁中的分配關(guān)系,并確定混凝土塔壁具體承擔(dān)了多少水平力。

        2.1 水平荷載傳遞路徑

        通過(guò)鋼錨梁錨固結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)、外的應(yīng)用情況調(diào)研,鋼錨梁與牛腿的連接形式包括3種[6]:①滑動(dòng)連接,即鋼錨梁與牛腿之間設(shè)四氟乙烯板,兩者之間可相對(duì)滑動(dòng),并在鋼錨梁與塔壁之間設(shè)置擋塊以傳遞部分水平荷載;②固定連接,即鋼錨梁與牛腿頂面預(yù)埋鋼板通過(guò)焊縫或高強(qiáng)螺栓固定連接;③斜拉索張拉過(guò)程鋼錨梁與牛腿一端固定,另一端滑動(dòng),拉索錨固后再將兩端固定連接。

        由鋼錨梁錨固體系的構(gòu)造特點(diǎn)可知,索塔錨固區(qū)的水平荷載分配與錨固結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式和施工方法有關(guān)。因此水平荷載的分配關(guān)系要分3種情況討論。

        1)當(dāng)鋼錨梁與牛腿的連接方式處于滑動(dòng)狀態(tài)時(shí),若不考慮四氟乙烯板表面摩擦力[7],鋼錨梁可以沿縱橋向滑動(dòng),斜拉索的平衡水平分力由鋼錨梁自身承擔(dān),不平衡水平力由擋塊傳遞給混凝土塔壁承擔(dān)。

        2)當(dāng)鋼錨梁與牛腿的連接方式處于固定狀態(tài)時(shí),由于鋼錨梁與端塔壁順橋向共同變形,結(jié)構(gòu)體系超靜定,水平荷載分配應(yīng)根據(jù)變形協(xié)調(diào)原則由鋼錨梁和混凝土塔壁分配承擔(dān)。

        3)當(dāng)鋼錨梁與牛腿的連接方式處于一端固定、另一端滑動(dòng)時(shí),斜拉索的平衡水平分力由鋼錨梁自身承擔(dān),不平衡水平力由擋塊傳遞給混凝土塔壁承擔(dān)。

        由此可見(jiàn),當(dāng)連接方式為滑動(dòng)狀態(tài)或者一端固定、另一端滑動(dòng)狀態(tài)時(shí),鋼錨梁錨固體系的水平荷載分配關(guān)系較為簡(jiǎn)單,通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算即可得到由鋼錨梁和塔壁分別承擔(dān)的水平荷載。基于變形協(xié)調(diào)原則,研究鋼錨梁與牛腿固定連接的錨固體系的水平荷載分配計(jì)算方法。

        2.2 水平荷載分配計(jì)算方法

        在錨固區(qū),選取標(biāo)準(zhǔn)索距高度的橋塔節(jié)段。將混凝土塔壁簡(jiǎn)化為平面框架。將鋼錨梁簡(jiǎn)化為水平拉桿,僅承受軸力,其大小記為2Ps。將作用于塔壁的水平荷載簡(jiǎn)化為均布線荷載,左側(cè)荷載集度為qa,右側(cè)荷載集度為qb,分別如圖3,4所示。

        圖3 兩端固定體系受力示意Fig.3 Layout of the fixed system

        圖4 索塔錨固區(qū)框架模型Fig.4 Framework model of the anchorage zone in pylon

        考慮到橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程的不平衡活載以及換索和斷索等情況,橋塔兩側(cè)斜拉索的水平分力Fx1和Fx2不一定完全相等,從而最終作用于兩側(cè)塔壁的水平荷載也不一定相等,即qa≠qb。將荷載分解為正對(duì)稱q1和反對(duì)稱q2,則q1=(qa+qb)/2,q2=(qa-qb)/2,結(jié)構(gòu)在正、反對(duì)稱荷載作用下的變形如圖5所示。在正對(duì)稱荷載q1作用下,左、右兩邊的端塔壁向相反方向彎曲變形,同時(shí)鋼錨梁伸長(zhǎng);在反對(duì)稱荷載q2作用下,左、右兩邊的端塔壁向相同方向彎曲變形,相對(duì)位移為零,鋼錨梁不伸長(zhǎng),因此,鋼錨梁軸力為零。故反對(duì)稱荷載完全由混凝土塔壁承擔(dān),鋼錨梁不受力,只需要對(duì)正對(duì)稱荷載作用的情況進(jìn)行分配計(jì)算,可取四分之一結(jié)構(gòu),如圖6所示。

        圖5 正、反對(duì)稱荷載下結(jié)構(gòu)變形示意Fig.5 Deformation of positive symmetric and skew-symmetric structures

        圖6 正對(duì)稱四分之一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型Fig.6 Simplified quarter structure model

        在圖6中,AD表示端塔壁,BD表示側(cè)塔壁。假設(shè)其彈性模量為Ec,半結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為L(zhǎng)1和L2,壁厚t1和t2,截面面積為A1和A2,抗彎慣性矩為I1和I2;鋼錨梁拉桿的彈性模量為Es,半結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為L(zhǎng)4,截面面積為As;作用于端塔壁的線荷載分布長(zhǎng)度為L(zhǎng)3(對(duì)于滑動(dòng)連接的結(jié)構(gòu),可取鋼錨梁與塔壁之間的擋塊寬度;對(duì)于固定連接的結(jié)構(gòu),可取鋼錨梁與牛腿頂面預(yù)埋件之間的焊縫長(zhǎng)度)。

        經(jīng)簡(jiǎn)化的1/4框架結(jié)構(gòu)為一次超靜定,可以用力法求解,得到結(jié)構(gòu)的彎矩圖,再利用圖乘法求得端塔壁A點(diǎn)的順橋向位移。不妨設(shè)單位荷載q=1作用下,A點(diǎn)順橋向位移為δ,則q1引起的位移為δA=q1δ,其中,經(jīng)計(jì)算后δ的表達(dá)式為:

        鋼錨梁在水平拉力Ps的作用下伸長(zhǎng),其端部A′點(diǎn)的順橋向伸長(zhǎng)量為:

        根據(jù)變形協(xié)調(diào)原理,δA=δA′,則鋼錨梁軸力的1/2為:

        由對(duì)稱性可知,整個(gè)鋼錨梁承受的水平力為:

        由于通過(guò)鋼錨梁傳遞至塔壁的水平荷載與塔壁對(duì)鋼錨梁的反力是一對(duì)作用力與反作用力,兩者大小相等。若兩側(cè)斜拉索的水平分力為Fx1和Fx2,取鋼錨梁為研究對(duì)象,可建立平衡方程組:

        將Ts的表達(dá)式代入方程組,并假設(shè)Fx2=kFx1,解得:

        其中La=EsAsδ/L4,物理意義為q=1引起的鋼錨梁軸力的1/2。

        將qa和qb回代Ts表達(dá)式,得:

        兩側(cè)混凝土塔壁承擔(dān)的水平力為:

        因此,得:

        式(11)和式(12)即表示固定連接的鋼錨梁錨固體系在水平荷載作用下混凝土塔壁和鋼錨梁之間的荷載分配關(guān)系。

        特別地,當(dāng)兩側(cè)水平荷載大小相等(即Fx1=Fx2=F)時(shí),則k=1,式(11)和式(12)可簡(jiǎn)化為:

        2.3 與有限元計(jì)算的對(duì)比

        為了驗(yàn)證簡(jiǎn)化公式的準(zhǔn)確性,針對(duì)某橋鋼錨梁索塔錨固區(qū)的具體結(jié)構(gòu),首先,按照簡(jiǎn)化公式,計(jì)算水平荷載分配關(guān)系;然后,利用Ansys有限元程序,建立錨固區(qū)的空間有限元模型,進(jìn)行荷載分配分析;比較兩者計(jì)算結(jié)果,進(jìn)行誤差分析。

        錨固區(qū)的空間有限元模型如圖7所示。采用Solid45實(shí)體單元模擬混凝土塔壁,采用shell63殼單元模擬鋼錨梁,水平荷載施加在鋼錨梁端板上。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,采用應(yīng)力積分法,求解鋼錨梁的軸力Ts。

        簡(jiǎn)化公式的計(jì)算結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果比較接近,其誤差約為6.5%,仍在可接受范圍之內(nèi)。這表明本研究所提出的荷載分配簡(jiǎn)化計(jì)算公式具有較好的準(zhǔn)確性。

        圖7 錨固區(qū)Ansys有限元模型Fig.7 Ansys finite element model for the anchorage zone

        3 混凝土塔壁的框架簡(jiǎn)化計(jì)算

        明確了水平荷載的分配關(guān)系后,在給定的索力設(shè)計(jì)值作用下,即可得到塔壁所承受的水平力。通過(guò)對(duì)塔壁受力分析可知,在水平力作用下,端塔壁處于彎曲受力狀態(tài),側(cè)塔壁處于偏心受拉狀態(tài)。將兩側(cè)荷載分解為正對(duì)稱和反對(duì)稱,根據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性,其1/4簡(jiǎn)化受力模型分別如圖8~9所示。

        圖8 正對(duì)稱四分之一塔壁簡(jiǎn)化模型Fig.8 Simplified symmetric positive 1/4model

        圖9 反對(duì)稱四分之一塔壁簡(jiǎn)化模型Fig.9 Simplified anti symmetric 1/4model

        對(duì)框架模型進(jìn)行簡(jiǎn)單受力分析可知:端塔壁受彎為主,受彎最不利的位置是端塔壁中間位置,即A截面;側(cè)塔壁偏心受拉為主,受拉最不利的位置是側(cè)塔壁端部位置,即D截面。從而A,D截面均為驗(yàn)算結(jié)構(gòu)承載力和抗裂性的控制截面。經(jīng)計(jì)算,荷載綜合作用下,A,D截面的彎矩和軸力分別為:

        得到控制截面的彎矩和軸力后,進(jìn)行內(nèi)力組合就可以進(jìn)行塔壁的配筋設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。

        為驗(yàn)證混凝土塔壁簡(jiǎn)化框架計(jì)算方法的可行性,將采用框架模型算出的彎矩和軸力與采用空間實(shí)體模型積分得到的彎矩和軸力進(jìn)行對(duì)比,彎矩誤差約為8.3%,軸力誤差約為6.2%。這表明本研究所提出的簡(jiǎn)化框架計(jì)算方法具有一定的工程意義。

        4 結(jié)論

        通過(guò)對(duì)鋼錨梁索塔錨固區(qū)的構(gòu)造特性分析和混凝土塔壁的簡(jiǎn)化計(jì)算,得出的結(jié)論為:

        1)錨固區(qū)的水平荷載分配與結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式和施工過(guò)程有關(guān)。

        2)推導(dǎo)了固定連接方式的錨固體系在斜拉索水平分力下鋼錨梁與混凝土塔壁的荷載分配計(jì)算公式。并將簡(jiǎn)化計(jì)算公式與有限元分析進(jìn)行驗(yàn)證,其誤差約為6.5%。這表明該簡(jiǎn)化計(jì)算公式具有較好的準(zhǔn)確性。

        3)推導(dǎo)了水平荷載作用下混凝土塔壁控制截面的內(nèi)力計(jì)算公式,并將簡(jiǎn)化計(jì)算公式與有限元分析進(jìn)行對(duì)比,其誤差較小。這表明作者提出的簡(jiǎn)化框架計(jì)算方法具有一定的工程意義。

        (References):

        [1]邵旭東.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2007.(SHAO Xu-dong.Bridge engineering[M].Beijing:China Communications Press,2007.(in Chinese))

        [2]張喜剛,劉玉擎.組合索塔錨固結(jié)構(gòu)[M].北京:人民交通出版社,2010.(ZHANG Xi-gang,LIU Yu-qing.Cable-tower composite anchorage[M].Beijing:China Communications Press,2010.(in Chinese))

        [3]華新.斜拉橋索塔鋼錨箱與塔壁混凝土拉力分配簡(jiǎn)化分析[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2006,3(1):26-29.(HUA Xin.Simplified method about tension distributing between steel anchorage box and concrete pylon wall on the anchorage section of pylon of cable-stayed bridges[J].Modern Transportation Technology,2006,3(1):26-29.(in Chinese))

        [4]楊忠明,王慶曾.灌河特大橋鋼錨梁安裝[J].橋梁建設(shè),2006(S1):60-62.(YANG Zhong-ming,WANG Qing-zeng.Installation of steel anchor beams of Guanhe river bridge[J].Bridge Construction,2006(S1):60-62.(in Chinese))

        [5]汪昕,呂志濤.斜向索力下鋼-混凝土組合索塔錨固區(qū)荷載傳遞與分配關(guān)系分析[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006,36(4):585-589.(WANG Xin,LV Zhi-tao.Load transfer and the distribution in the anchorage zone of stell-concrete composite pylon under cable forces[J].Journal of Southeast University:Natual Science Edition,2006,36(4):585-589.(in Chinese))

        [6]胡貴瓊,鄭舟軍.荊岳長(zhǎng)江公路大橋鋼錨梁索塔錨固區(qū)單節(jié)段模型有限元分析[J].世界橋梁,2010(3):40-44.(HU Gui-qiong,ZHENG Zhou-jun.Finite element analysis of single sectional model of cable to pylon steel anchor beam zone of Jingyue Changjiang River Highway Bridge[J].The World Bridge,2010(3):40-44.(in Chinese))

        [7]張奇志,尹夏明,鄭舟軍.鋼錨梁索塔錨固區(qū)受力機(jī)理分析與約束方式比選[J].橋梁建設(shè),2012,42(6):50-56.(ZHANG Qi-zhi,YIN Xia-ming,ZHENG Zhou-jun.Analysis of force mechanism and comparison of restraint ways for steel anchor beam anchorage zone in pylon[J].Bridge Construction,2012,42(6):50-56.(in Chinese))

        猜你喜歡
        牛腿拉索軸力
        “拉索”精確測(cè)量最亮伽馬暴
        軍事文摘(2024年4期)2024-03-19 09:40:02
        軸力作用下軟土基坑力學(xué)場(chǎng)演化規(guī)律的原位試驗(yàn)研究*
        淺談支撐軸力伺服系統(tǒng)在深基坑中的應(yīng)用
        手緩解拉索優(yōu)化設(shè)計(jì)
        底部約束變化對(duì)擱置狀態(tài)下整體爬升式鋼平臺(tái)安全性能的影響分析
        建筑施工(2020年4期)2020-08-07 08:43:44
        基坑鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)的優(yōu)化及實(shí)踐
        水道港口(2020年2期)2020-06-08 04:41:12
        對(duì)于牛腿搭接結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋病害的整治技術(shù)研究
        安徽建筑(2019年4期)2019-05-09 11:06:12
        斜拉橋鋼錨梁鋼牛腿錨固構(gòu)造的設(shè)計(jì)與分析
        上海公路(2018年4期)2018-03-21 05:57:32
        鋼筋混凝土牛腿承載力研究進(jìn)展
        河南科技(2017年3期)2017-04-15 09:19:12
        鋼支撐軸力在安裝過(guò)程中的監(jiān)測(cè)分析
        鐵道勘察(2016年3期)2016-08-01 07:20:14
        国产福利97精品一区二区| 亚洲AⅤ无码日韩AV中文AV伦| 99国产精品99久久久久久| 国产精品久久1024| 国产精品,在线点播影院| 日本免费三片在线播放| 手机在线免费观看av不卡网站| 久久精品国产亚洲一级二级| 日本免费一区二区精品| 男人天堂亚洲天堂av| 欧美日韩在线视频| 亚洲综合av一区二区三区| 国产内射999视频一区| 少妇AV射精精品蜜桃专区| 国产成人久久精品激情91| 成人偷拍自拍在线视频| 青青久在线视频免费视频| 国产精品激情自拍视频| 四川发廊丰满老熟妇| 国产精品久免费的黄网站| 欧美手机在线视频| 久久精品国产亚洲av成人网| 国产一区二区黄色录像| 国产suv精品一区二区883| 日本一区二区精品88| 人妻少妇精品视频一区二区三区| 久久精品国产自产对白一区| 日韩亚洲中文有码视频| 亚洲av综合永久无码精品天堂 | 亚洲国产成人无码电影| 杨幂一区二区系列在线| 国产大屁股视频免费区| 亚洲精品久久久久中文字幕一福利| 久久国产精品二国产精品| 国产av综合一区二区三区最新 | 久久国产精品波多野结衣av | 久久九九av久精品日产一区免费| 男女搞事在线观看视频| 四虎影视久久久免费观看| 日日噜噜噜夜夜爽爽狠狠视频| 美日韩毛片|