郑州跨线斜拉桥拉索锚固区计算书

混凝土梁上拉索锚固区计算

分析报告

二零零六年十月

一、结构计算概述

本计算的主要工作是针对混凝土梁段上拉索锚固结构上的受力分析。通过有限元模拟计算，得出实际结构的受力情况。

二、采用规范、计算依据和软件

2.1 计算规范

《公路工程技术标准》                         JTG B01-2003

《公路桥涵设计通用规范》                     JTG D62-2004

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62-2004

2.2 计算依据

计算依据为郑州跨线斜拉桥主桥相关设计图纸。

2.3 计算软件

计算程序采用大型通用有限元程序 ANSYS 及其土木专用模块CIVIL10.0。

三、结构计算模型

3．1 结构构造和模型

模型所取部位为标准梁段上跨中部位，如下图所示。

 图3-1 计算所取的局部位置和截面

ANSYS中计算模型如下：

图3结构计算模型

3．2 结构模型中材料参数和单元类型

 计算模型中所有混凝土结构都采用的是SOLID45单元，此类单元有8个结点，每个结点3个自由度，即沿x、y、z的平动自由度。该单元具有塑性，蠕变，应力强化、大变形和大应变的功能。结构模型 72103个单元，20365 个结点，单元全部采用高精度的六面体单元。

计算模型混凝土的材料参数为：密度2.65×103kg/m3，弹模为3.55×1010N/m2，泊松比为0.167。

3．3模型中边界条件

在所取梁段的一端的面上，固结所有结点即约束面上所有自由度，另一端自由。

斜拉索按面荷载考虑， 每个面上承受 10000KN的力,拉索下钢板面积为2.09米2。荷载布置图如下：

斜拉索荷载                         

四、计算结果

4．1顺桥向正应力

结构上顺桥向最大拉应力为2.25MPA，出现在固定端底处,由于固定端的边界约束产生。

结构上最大压应力出现在箱梁顶板拉索开孔的边缘，最大压应力为-7.22MPA。

两侧的箱室和横隔板上的顶板应力都在-1.2至0.1MPA范围内变化,底板应力在0.3至1.3MPA范围内变化。

4．2横桥向正应力

结构上横桥向最大拉应力为8.6MPA，出现在顶板开口处的边缘，产生原因是连续结构的突变，在此区域上很小范围内结构应力突变较大，以此处为结构模型畸变点，并且本模型中未考虑拉索套筒与混凝土梁的接触作用，所以此处结果失真。除此之外，结构上在顶板上产生2.75MPA的拉应力。

结构上最大压应力出现在拉索锚固面上，位置是拉索开孔的上缘，最大压应力为-9.21MPA。

两侧的箱室和横隔板上的应力都在-1.4至－0.21MPA范围变化。

（拉为正，压为负）

4．3竖向正应力

结构上竖向最大拉应力为5.78MPA，出现在拉索加载面的人洞的边缘上，产生原因人洞的设置对连续结构刚度产生突变，所以人洞附近的横隔板上的竖向都为拉应力。

结构上最大压应力出现在拉索锚固面上，位置是拉索开孔的上缘和下缘，最大压应力为-4.16MPA。

两侧的箱室和横隔板上的应力都在-0.5至0.21MPA范围变化。

（拉为正，压为负）

4．4主应力

主拉应力：

结构上主拉应力为9.10MPA，出现在箱梁顶板开孔的边缘,产生原因横桥向和顺桥向正应力过大引起的。另外还有模型的失真产生影响。

中间横隔板上在人洞附近产生最大为6.08MPA的主拉应力，产生原因竖向正应力过大引起的。

两侧的箱室和横隔板上的应力都在0.1至0.6MPA范围变化。

（拉为正，压为负）

主压应力:

    结构上最大主压应力为－9.91MPA，出现在拉索锚固面的开孔上缘。