南京长江二桥、润扬大桥等 桥梁索塔 模型试验分析【多图】
本帖最后由 webyl 于 2011-3-16 16:00 编辑5.1 南京长江二桥的索塔模型试验南京长江第二大桥南汊桥斜拉桥主跨为628m，目前位居国内第一，世界第三。采用钻石形塔柱，塔高195.4m，斜拉索通过锚块锚固于上塔柱的内壁，为抵抗斜拉索的水平分力，在锚固区的塔壁内设置了相互扣合的、开口于索塔截面短边的U形预应力束。U形束由19fj15.24钢绞线群锚体系组成，采用PT-PLUS塑料波纹管成孔和真空辅助压浆技术对张拉后的孔道进行压浆。本项目通过理论分析、工艺研究、模型试验和实际工程的现场质量控制，成功的解决了大吨位大曲率环形预应力筋的一系列施工难题：新型管道成孔、张拉和真空辅助压浆等成套预应力施工工艺，解决了二桥索塔施工的关键问题。图5
南京长江二桥索塔足尺节段模型图6索塔足尺节段模型表面裂缝5. 2 润扬大桥的索塔模型试验润扬长江公路大桥北汊桥为双塔双索面钢箱梁斜拉结构，主跨为176＋406＋176m，钻石形塔高154m。索塔采用预应力混凝土箱形断面，塔身同样采用相互扣合的U形预应力束，但U形束横桥向开口于索塔截面。同样采用PT-PLUS塑料波纹管成孔和真空辅助压浆技术。节段足尺试验模型截取北索塔上塔柱高程自136.850～139.350（黄海高程）的一段。外形平面尺寸为7m×4m，高2.5m，长边壁厚0.8m，短边壁厚1.2m；模型节段内设4束U形预应力索，每束由19fj15.24钢绞线群锚体系组成。模型塔身所有构造尺寸与实际索塔相同，施工工艺也与以后实际施工相同。为实现斜拉索的斜向加载，在模型底部设预应力混凝土T形截面伸臂反力梁。索塔斜向加载情况见图6～图7。试验加载考虑多重因素后，决定分两次进行。第一次为斜向加载，目的是检验索塔在正常使用状态的设计索力下，索塔的弹性工作状态。水平加载试验再分两次进行，第一次水平加载最大吨位为8000kN，然后卸载到零，目的是为了找出模型长边的开裂荷载；第二次水平加载最大吨位到20000kN，从中找出短边的开裂荷载，最终模型以达到破坏为度。润扬大桥模型试验分别进行斜向和水平两个方向加载，加载分级进行，见下表：润扬大桥索塔模型斜向加载步骤
序号
1
2
3
4
5
加载吨位（kN）
1000
2000
3000
4000
5000
序号
6
7
8
9
10
加载吨位（kN）
5500
6000
6500
7000
7500
序号
11
12
13
14
15
加载吨位（kN）
8000
8500
9000
3000
0
润扬大桥索塔模型水平加载步骤
序号
1
2
3
4
5
加载吨位（kN）
6000
8000
10000
10500
11000
序号
6
7
8
9
10
加载吨位（kN）
12000
13000
14000
16000
18000
序号
11
12
13
14
加载吨位（kN）
20000
10000
5000
0
润扬大桥北汊斜拉桥索塔锚固区的节段足尺模型试验，在国内尚属首次采用对足尺模型进行斜向加载来模拟斜拉索作用、借助于辅助模型研究孔道摩阻、全方位布置传感器测点等做法。进行了塔身U形束的预应力施工工艺、拉索锚固区在塔身预应力束及斜拉索作用下的空间应力分析，得出索塔控制截面的应力分布与设计计算方法，给出了开裂荷载及其控制因素，开裂及破坏安全系数等。
图7 索塔节段斜向加载所用的千斤顶
图8 索塔节段足尺模型斜向加载
图9索塔节段足尺模型表面裂缝5.3五河口特大斜拉桥五河口斜拉桥位于宿迁到淮安高速公路的淮安段，该桥为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，索塔采用“H”型结构，双塔高在承台以上分别为142.1m（27号塔）和137.1m（28号塔），上塔柱高77m，中塔柱高47m，27、28号下塔柱高分别为18.1m和13.1m。主跨为151.45+370+151.45m，桥梁宽度为38.6m。索塔采用混凝土箱形断面，斜拉索锚固区的塔身采用双U扣和环向预应力束，采用PT-PLUS塑料波纹管成孔和真空辅助压浆技术。试验采用两台1000t千斤顶并联加载，共用一台油泵，实现了同步加载。本试验测试大曲率小半径U形预应力束的孔道摩阻、张拉伸长值，提出张拉控制工艺；完成索塔空间应力测试，确定索塔节段控制截面应力、开裂荷载及破坏荷载。并进行了仿真分析与试验结果的验证。对该桥的施工和安全性提供了有效的保证。
图10并联1000t千斤顶同步加载
图11索塔节段足尺模型表面裂缝5.4常州东互通式立交桥常州东互通式立交主线桥跨越京杭运河，为跨度70.15m＋120m＋70.15m的三跨双塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥。索塔高31m，为钢筋混凝土独柱实心矩形截面，顺桥向长3m，横桥向宽2m。塔身设有鞍座，以便斜拉索通过。每根斜拉索对应一个鞍座，斜拉索横桥向呈两排布置，鞍座亦设两排。鞍座采用双重钢管结构形式，外管埋设于混凝土塔内，内管置于外管内，斜拉索穿过内管。在两侧斜拉索出口处，在斜拉索上设有索夹，以防止拉索滑动，内外管之间设抗滑锚头，以防止内外管相对滑动。本次所进行的部分斜拉桥索塔鞍座节段试验为国内首次采用足尺模型。试验模型索鞍节段外轮廓尺寸大小为3m×2m，高2.8m；斜拉索采用OVM20015—31；索鞍圆管曲率半径：R=250cm。模型加载台座采用预应力混凝土带耳座T型反力梁，反力梁内纵向布置曲线预应力钢绞线束。反力梁设计不但应满足承载力要求，而且应满足抗裂性及刚度要求。试验模型如图12所示。试验研究了矮塔斜拉桥索鞍锚固区的抗滑移性能、工作机理和受力特点等内容，提出了实用的设计施工建议。
图12
斜向加载试验模型
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