預應力混凝土空心橋塔錨固區(qū)受力特點研究

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　　簡介： 無中間橫梁的預應力混凝上空心橋塔構造簡單、施工方便、節(jié)省工程量。但拉索錨固區(qū)通過雙向預應力平衡強大的拉索水平分力，受力十分復雜。為研究索塔錨固區(qū)的受力特點，對蕪湖長江大橋進行了足尺模型試驗，并結合有限元分析，指出了索塔錨固區(qū)的應力分布特點，其結果對于類似結構的設計具有重要的參考價值。

　　關鍵字：預應力混凝上結構 橋塔 錨固區(qū)

　　1 前 言

　　蕪湖長江大橋為公鐵兩用矮塔斜拉橋，其主塔拉索錨固區(qū)為預應力混凝土箱形結構。單箱單室截面。由于未設中間橫梁，在預應力及強大的拉索索力作用下，錨固區(qū)的應力分布及其傳遞十分復雜。為研究主塔錨固區(qū)的應力分布規(guī)律，為設計提供依據(jù)，對蕪湖長江大橋主塔錨因區(qū)進行了足尺模型試驗。模型平面尺寸與實際結構完全相同。在高度方向截取—一個索距（1．2m），其制作工藝按實橋的工藝要求進行。

　　模型試驗不僅測試了混凝土表面的應力分布，而且在混凝土內部布置了測點，測試了混凝土內部的正應力和剪應力。由于結構的對稱性，僅取模型的1／4進行描述。并用虛線將其劃分成A、B、C三個區(qū)域，順橋向為x 方向，橫橋向為y方向。

　　2 模型的應力分布

　　2．2 σx的分布

　　實測的σx在模型上表面的分布為：A區(qū)為塔的側壁，表現(xiàn)為明顯的拉彎組合應力特點，內角點處的應力梯度很大，相對A側壁區(qū)而言，錨固壁上B區(qū)的2向正應力常常受到忽視。試驗結果表明：錨固壁從內側到外側，σx逐漸以拉應力變?yōu)閴簯?，拉索索孔范圍內的應力較為均勻，外側壁應力很小，在塔角C區(qū)域，最大拉應力沿斜向分布。

　　2．2 σy的分布

　　實測的σy在模型上表面的分布，表現(xiàn)為明顯的彎曲應力特征。在錨固壁B區(qū)外側，拉應力數(shù)值十分巨大，最大值達21．06MPa.設計者在該區(qū)域布置了36根Φ32預應力粗鋼筋，形成強大的預應力是非常必要的。

　　2．3 剪應力τxy的分布

　　實測結果與理論計算均表明拉索的水平分力通過平行于拉索的豎直面?zhèn)飨騻缺冢谠撠Q直面內，τxy及τyz均很小，而τxy則很大。由于τyz的分布十分復雜，用有限的實測值很難描述其分布規(guī)律，因此進行了詳細的計算，并將實測值與理論值進行對比分析，進而描述剪應力τxy的分布特點。

　　由此可以描述剪應力τxy的分布特點如下。剪應力τxy從錨下開始成喇叭狀沿斜向向角點方向傳遞，最大值傳至內梗肋后，喇叭口逐漸收攏。離拉索錨固區(qū)較遠的截面，剪應力分布較均勻。因此?？梢哉J為，在索塔錨固區(qū)，剪應力成復雜的空間分布，在不同的高度上、最大剪應力出現(xiàn)的平面位置并不一樣。設計工程師應該充分考慮剪應力的這種特殊分布形態(tài)。

　　2．4 最大主拉應力

　　模型混凝土表面的主拉應力分布，其最大值出現(xiàn)在錨固壁中線外側及側壁靠內梗肋處，在錨固壁外側，σ1與σy的分布十分相似；在側壁上，σy則與σx分布相似，且數(shù)值相差不大，由此說明。只要有效地控制σx及σy就能有效地控制主拉應力。

　　3 模型與原型的比較

　　用有限元方法對模型和原型沿索孔方向的應力分布進行了詳細分析。在相同的坐標系下，二者沿索孔方向的應力分布規(guī)律一致。在相同的荷載作用下，原型應力略小于模型應力。

　　4 結 語

　　通過以上分析可知：無中間橫梁的預應力混凝土空心橋塔拉索錨固區(qū)的剪應力呈空間形態(tài)分布，其最大主拉應力的控制點在錨固壁中線外側及側壁靠梗肋處。模型試驗能夠真實反映原型的受力特點，其試驗結果對于類似結構的設計具有重要的參考價值。