洪都大橋索夾抗滑試驗(yàn)研究

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1、64世界橋梁2013，41(1)洪都大橋索夾抗滑試驗(yàn)研究趙承新，嚴(yán)敏蘭。。張安戶，魏洋，王甫勝(1．中鐵大橋局集團(tuán)橋科院有限公司，湖北武漢430034；2．橋梁結(jié)構(gòu)安全-9健康湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430034；3．武漢市建設(shè)學(xué)校，湖北武漢43005l；4．南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇南京210037)摘要：為了解自錨式懸索橋索夾的實(shí)際抗滑性能，以洪都大橋?yàn)楸尘?，采用足尺模型試?yàn)和實(shí)體有限元分析相結(jié)合的方法研究自錨式懸索橋索夾螺栓軸力衰減規(guī)律、索夾應(yīng)力分布及抗滑摩阻系數(shù)。結(jié)果表明：螺栓軸力衰減先快后慢，

2、螺栓最終的有效軸力約為設(shè)計(jì)軸力的8O；索夾內(nèi)應(yīng)力均從加載端到索夾末端逐漸減小，滑移推力工況下索夾最大應(yīng)力普遍大于設(shè)計(jì)推力工況下的，在螺栓軸力偏大位置索夾應(yīng)力也較大，說明索夾內(nèi)摩阻力沿主纜軸線并非完全呈理想的線性分布；實(shí)測索夾抗滑摩阻系數(shù)為0．25，比規(guī)范建議值0．15偏大，實(shí)測值偏安全。建議施工時(shí)按先兩端后中間且對(duì)角施擰的順序施擰螺栓，控制各螺栓緊固力的一致性，并在關(guān)鍵工況前進(jìn)行重復(fù)施擰。關(guān)鍵詞：懸索橋；索夾；摩阻系數(shù)；抗滑試驗(yàn)；有限元法中圖分類號(hào)：U448．25；U446．1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671

3、—7767(2013)01—0064—05l概述下滑力以檢測索夾抗滑性能]。索夾抗滑試驗(yàn)總體南昌洪都大橋主橋?yàn)?85+195+85)m三跨自布置示意如圖2所示。錨式懸索橋(見圖1)，雙塔單纜面結(jié)構(gòu)，獨(dú)柱橋塔，主纜模型長10m，設(shè)計(jì)索夾處的截面面積為橋面有效寬度為35lTit；大橋立面豎直方向上有3根110476．8mm(空隙率為16．53)，索夾外截面面大纜，其中最下緣的為受力主纜，其余的為裝飾性積為113366．6mm(空隙率為l8．65％)。因單根纜；豎直吊索問距9m。主纜由37束預(yù)制平行束組索股自然扭轉(zhuǎn)

4、和彎曲較嚴(yán)重，所以為使主纜成型，專成，索股構(gòu)成正六邊形，每根索股由127根45．0mm門制作了主纜索股成型槽(見圖3)和特殊夾具“]。高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲組成。主纜索夾采用上、下對(duì)合2．2試驗(yàn)索夾的選取的形式n]，兩半索夾用螺桿相連夾緊，接縫處嵌填橡索夾的抗滑安全系數(shù)采用K一Fr／x≥3膠防水條。計(jì)算。式中，抗滑摩阻力F一KP。，P為索夾揚(yáng)子洲南昌市區(qū)上螺桿總的設(shè)計(jì)夾緊力，K為緊固及壓力分布不均勻系數(shù)，取2．8，為摩阻系數(shù)；N為主纜上索夾的最大下滑力，N一Nsin，N為吊索拉力，為索夾在主纜上的安裝傾角。計(jì)算得到

5、全橋最不利索夾為A4索夾(見圖1)，其抗滑安全系數(shù)K===F／N一3．2，故選取該索圖1南昌洪都大橋主橋總體布置示意夾進(jìn)行抗滑試驗(yàn)。為了解該橋索夾的實(shí)際抗滑性能，采用足尺模2．3加載千斤頂?shù)倪x取及反力架的制作與安裝型試驗(yàn)和實(shí)體有限元分析相結(jié)合的方法研究了索夾索夾理論總抗滑摩阻力F一婦Q一17186．4螺栓軸力衰減規(guī)律、索夾應(yīng)力分布及抗滑摩阻系數(shù)。kN。式中，k一2．8；0．3；Q為索夾上螺桿總的設(shè)計(jì)夾緊力。根據(jù)計(jì)算結(jié)果并考慮一定的富余量，2模型試驗(yàn)試驗(yàn)采用的加載噸位為2000t，選擇4個(gè)500t的2．1主纜模

6、型制作千斤頂作為加載設(shè)備，荷載由傳感器測量。按洪都大橋主纜實(shí)際構(gòu)造制作主纜模型，以索加載反力架布置在索夾和千斤頂之間，反力架夾為待測對(duì)象，使用組合千斤頂?shù)耐屏δM吊索的的安裝和實(shí)體構(gòu)造如圖4所示。收稿日期：2012～07—23作者簡介：趙承新(1979)，男，工程師，2002年畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院土木工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，2005年畢業(yè)于東南大學(xué)橋梁與隧道工程專業(yè)。工學(xué)碩士(E—mail：zha。chengxin1979@163．corn)。66世界橋梁20l3，41(1)發(fā)生滑動(dòng)，測得滑移荷載。加載速度平均為

7、3～5kN}S帕壘3有限元計(jì)算＼采用大型通用有限元軟件ABAQUS建立索夾實(shí)體有限元模型，主纜與索夾采用一次單元模擬。主纜一端固結(jié)，并在同側(cè)索夾端面施加頂推力。螺栓軸力按試驗(yàn)實(shí)測值加載，模型考慮了主纜與索夾螺栓編號(hào)問摩擦接觸。(a)設(shè)計(jì)推力時(shí)，左上區(qū)域應(yīng)力本文主要研究索夾沿主纜方向正應(yīng)力S。。的分布規(guī)律。計(jì)算可知，在螺栓軸力及設(shè)計(jì)推力共同作一l5用下，索夾應(yīng)力S。。為一191．9～7MPa，加載端應(yīng)力瑩一25為一70MPa；索夾耳板與索箍連接部位應(yīng)力梯度較9I742跬42479}1粵517304一835262

8、469仨大，應(yīng)力為一70～7MPa，且沿主纜加載方向逐漸減43．4U74n5OnO‘372—2O41lO^4Un79lE：eeeeee—4e5eeeeee+++++++++++++F小。索夾S。。應(yīng)力云圖如圖7所示。0OOOOO0OO0OO^U7777577778888-55—651234567891011螺栓編號(hào)(b)設(shè)計(jì)推力時(shí)，左下區(qū)域應(yīng)力時(shí)璺＼-R圖7索夾s應(yīng)力云圖4結(jié)果及分析4．1軸力衰減試