重慶至利川線施工圖設計韓家沱長江大橋（81+135+432+135+81）鋼桁梁斜拉橋索塔錨固區(qū)

張應遷

2017年4月20日 08:57

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重慶至利川線施工圖設計韓家沱長江大橋（81+135+432+135+81）鋼桁梁斜拉橋索塔錨固區(qū)計算報告

1.錨固區(qū)基本構造

1）預應力鋼束采用9Φ15.2mm和7Φ15.2mm的鋼絞線，破斷力1860MPa，張拉控制應力1209MPa/1265MPa，計算有效預應力見2.3節(jié)。塑料波紋管，內徑80mm；錨具采用9/7孔群錨(張拉端)，單端張拉。

2）預應力按下圖布置，詳細布置見施工設計圖。按下圖布置。

2.計算簡介

2.1計算軟件

利用ANSYS建立的計算模型，計算主要位置的應力，混凝土單元和錨墊板、承壓板采用塊體單元、預應力鋼束采用桿單元。其中，混凝土和錨墊板、承壓板采用solid64單元，預應力鋼索采用link8單元。

2.2模型及邊界條件

1）取隔離體進行分析，根據(jù)對計算結果的多次比較可知，模型上端面不約束，不影響計算結果，下端面約束僅僅影響最下面一個塔段，對于次下塔段的應力幾乎沒有任何影響。因此本次計算以考慮索力水平分量最大的塔段S11為研究對象，建立了與其緊鄰的S9~S12塔段進行分析。模型的上端面距塔頂9.25m。

2）按實際布置設置相應的井字型預應力，采用實體單元，考慮預埋鋼管、齒板、錨墊板等構造細節(jié)。邊界條件采用將最下部所有節(jié)點進行固結的方式。

2.3計算荷載

1）自重由程序計算

2）寒潮溫度按溫差10度施加到實體模型上，內外壁之間按指數(shù)函數(shù)變化，變化規(guī)律參考《鐵路墩臺設計手冊》。

3）索力按整體有限元分析結果見表2-1。

表2-1 計算索力

拉索編號	恒載	主力最大	主+附最大
拉索編號	內力-J (kN)	內力-J (kN)	內力-J (kN)
BS14	4366	5862	5995
BS13	4732	6310	6429
BS12	5137	6889	6997
BS11	5153	6979	7069
BS10	5118	6997	7067
BS9	5008	6938	7046
BS8	4992	6910	7050
BS7	4967	6725	6887
ZS7	4751	6830	6981
ZS8	4865	6984	7094
ZS9	4987	7000	7094
ZS10	5064	6933	7024
ZS11	5121	6846	6947
ZS12	5199	6771	6894
ZS13	4847	6171	6310
ZS14	4860	6047	6209

2.4荷載工況

分別考慮了6種荷載工況

工況1，張拉預應力。設置此工況的目的是為了進行張拉預應力束階段塔體的應力分析，擬定合理的張拉方案，保障安全施工。

工況2，上部結構自重+張拉預應力。設置此工況的目的是為了進行張拉斜拉索前塔體的應力分析，保障安全施工。

工況3，工況2+恒載索力。

此工況主要用于對成橋后無活載的特定工況進行考察，為施工提供參考數(shù)據(jù)，為成橋荷載試驗的超載提供依據(jù)。

工況4，主力最大索力。此工況主要是為了考察成橋營運的一般情況，索塔錨固區(qū)的應力狀態(tài)，確定合理配束量。保證適當?shù)陌踩珒洌M而保障成橋的安全使用。

工況5，主力+附加力最大索力。此工況主要是為了考察成橋營運時在某些可以組合的附加力特殊情況下，索塔錨固區(qū)的應力狀態(tài)處于安全狀態(tài)。

工況6，主力+附加力最大索力+寒潮溫度。此工況主要是為了考察成橋營運時在寒潮溫度作用組合的附加力特殊情況下，索塔錨固區(qū)的應力狀態(tài)處于安全狀態(tài)。

工況7，主力+附加力最大索力+整體升溫20度。此工況主要是為了考察成橋營運時在寒潮溫度作用組合的附加力特殊情況下，索塔錨固區(qū)的應力狀態(tài)處于安全狀態(tài)。

工況8，主力+附加力最大索力+整體降溫20度。此工況主要是為了考察成橋營運時在寒潮溫度作用組合的附加力特殊情況下，索塔錨固區(qū)的應力狀態(tài)處于安全狀態(tài)。

2.5容許應力

一、混凝土

1、容許主拉應力：

《鐵路橋涵鋼筋混凝土及預應力混凝土結構設計規(guī)范》(TB 10002.3-2005)第6.3.12條，C50混凝土容許主拉應力0.7fct=0.7*3.10=2.17MPa。規(guī)范規(guī)定不滿足容許應力值時，應修改截面尺寸或提高混凝土強度等級。若采用C60混凝土，容許主拉應力為0.7fct=0.7*3.5=2.45MPa。

2、容許主壓應力：

對于允許開裂的結構，《鐵路橋涵鋼筋混凝土及預應力混凝土結構設計規(guī)范》(TB 10002.3-2005)沒有規(guī)定。如果套用不允許出現(xiàn)拉應力的構件，規(guī)范第6.3.9條，主力組合0.6fc=0.6*33.5=20.1MPa，主+附組合0.66fc = 0.66*33.5 = 22.11 MPa

3、正截面的容許壓應力：

《鐵路橋涵鋼筋混凝土及預應力混凝土結構設計規(guī)范》(TB 10002.3-2005)第6.3.10條，C50混凝土正截面壓應力，

主力組合0.5fc=0.5*33.5=16.75MPa，主+附組合0.55fc=0.55*33.5=18.425MPa

4、容許剪應力：

《鐵路橋涵鋼筋混凝土及預應力混凝土結構設計規(guī)范》(TB 10002.3-2005)第6.3.15條，C50混凝土最大剪應力0.17fc=0.17*33.5=5.695MPa

5、混凝土的正截面容許拉應力（名義拉應力）：

參考《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTJ 023-85)第5.2.33條和5.2.34條，部分預應力B類受彎構件的裂縫寬度，可用構件受拉邊混凝土的名義拉應力控制。

《鐵路橋涵鋼筋混凝土及預應力混凝土結構設計規(guī)范》(TB 10002.3-2005)第6.3.18條，對允許開裂的預應力混凝土受彎構件，在恒載作用下，正截面混凝土受拉區(qū)壓應力（扣除全部應力損失后）不應小于1.0MPa；在運營荷載作用下的特征裂縫寬度應符合下列規(guī)定：對于主力組合，不得大于0.1mm；對于主力加附加力組合，不得大于0.15mm；對于特種超載荷載，不得大于0.15mm。考慮到大跨度鐵路斜拉橋的重要性，裂縫寬度按0.1mm限制。則對于C50混凝土，后張構件，構件高度大于1m，混凝土容許名義拉應力為5.0*0.7=3.5MPa。這個拉應力應該對應的是正截面拉應力。