文档名：斜拉桥V形钢塔混凝土基座结合构造方式比选
摘要：某人行景观桥为空间异型钢塔斜拉桥,主塔中2根箱型钢柱在四棱台混凝土基座上方交汇呈非对称V形,钢柱轴线与其底端钢-混连接面不垂直,基座尺寸严格受制于河道防洪要求,使塔根-基座结合部构造方式设计具有挑战性.按照造价相当的标准初步拟定3种结合方案,采用ABAQUS软件分别建立相应的有限元模型,选取塔底支座反力中平面内外弯矩绝对值相加最大的组合进行模拟计算及其结果比较和对标检验.研究结果表明:承压-传剪组合式结合部可以大幅度减小桥塔根部、基座及其中锚箱的应力,使其合理满足相关规范要求.就塔根最大位移和应力幅而言,均为传剪式最大、组合式最小.组合式方案中承压板厚度较承压式减小1/3,应力虽有上升却未超限,材料利用率提高.承压式、特别是传剪式构造方案中,混凝土基座最大主拉应力远超规范限值,无法满足抗裂要求.传剪式方案中锚箱钢板Mises应力也超限22%,且与其竖向压应力和混凝土主拉应力的最大值处于同一位置.传剪式方案不适用的原因是,锚箱中侧面竖板间距太小,矩形板与柱壁连接屈从于不利构造特点,形成大转折.无论应力大小还是变形控制,组合式方案都值得优先选择.研究成果直接服务于本工程,对类似工程也有一定的参考价值.
Abstract：Apedestrianbridgeoverriverwasdesignedasacable-stayedbridgewithspecial-shapedsteeltower,inwhichtwosteelcolumnswithboxsectionmeetjustaboveconcretebasetobecomeasymmetricVjunction.Theaxisofsteelcolumnwasnotperpendiculartothejunction-concreteinterface,andbasesizewasstrictlylimitedbytherequirementsoffloodpassage.Thesebringgreatchallengetothestructuraldesignofsteel-concretejoint.Onthebasisofequivalentcost,threedifferentkindsofjointschemeswerepreliminarilydrawnup,thatwerethepressuretype,thesheartypeandthecombinedtype.ThecorrespondingfiniteelementmodelwasestablishedbyusingABAQUSsoftware.Thecombinationwiththemaximumabsolutevalueofin-planeandout-planebendingmomentsinthereactionforceatthesupportofthetowerbottomisselectedforfiniteelementanalyses.Theresultswerecomparedbothamongthreeschemesandtotheprovisionsintherelevantcodes.Itshowsthatthecombinedpressure-shearjointcangreatlyreducethestressesattherootofthesteelcolumn,thebaseandtheanchorbox,andreasonablymeetthecoderequirements.Intermsofthemaximumdisplacementandstressvariationamplitudenearthecolumnbottom,thelargestvaluesoccurredinthesheartypeandthesmallestinthecombinedtype.Inthecombinedscheme,thethicknessofbearingplateisreducedby1/3comparedwiththatofpressuretype.ThemaximumMisesstressisincreasedbutdonotexceedthelimit.Sothematerialutilizationrateisimproved.Themaximumprincipaltensilestressoftheconcretebaseisfarbeyondthelimitofthecodeinthepressurescheme,especiallyintheshearscheme,whichcannotmeettherequirementsofcrackingresistance.ThemaximumMisesstressatsteelplateoftheanchorboxintheshearschemealsoexceedsthestandardlimitby22%,anditisatthesamepositionasthemaximumvaluesofitsverticalcompressivestressandtheprincipaltensilestressofconcrete.Theshearschemeisnotapplicablebecausetheverticalplatesonthesideoftheanchorboxisnotfarenoughtoeachotherandunfavorablestructuralfeaturesleadstogreatanglebetweentherectangularplatesandthecolumnwall.Thecombinedschemeisworthyofpriorityregardlessofstressordeformationcontrol.Theresearchresultscanservetheproject,andalsohavereferencevalueforsimilarprojects.
作者：肖逸鹏 周朝阳 何畅 孙秀贵 胡迎新 王兴国 Author：XIAOYipeng ZHOUChaoyang HEChang SUNXiugui HUYingxin WANGXingguo
作者单位：中南大学土木工程学院,湖南长沙410075湖南省交通规划勘察设计院有限公司,湖南长沙410008湖南中大设计院有限公司,湖南长沙410075河南理工大学土木工程学院,河南焦作454000
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(3)
分类号：U443
关键词：钢塔斜拉桥 钢-混结合部 结构连接 构造方式 有限元分析
Keywords：steeltowercable-stayedbridge steel-concretejoint structuralconnection jointscheme finiteelementanalysis
机标分类号：U448.27TU352.11TH113.1
在线出版日期：2024年4月12日
基金项目：长沙市政府采购研究项目，国家自然科学基金斜拉桥V形钢塔-混凝土基座结合构造方式比选[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(3)肖逸鹏 周朝阳 何畅 孙秀贵 胡迎新 王兴国某人行景观桥为空间异型钢塔斜拉桥,主塔中2根箱型钢柱在四棱台混凝土基座上方交汇呈非对称V形,钢柱轴线与其底端钢-混连接面不垂直,基座尺寸严格受制于河道防洪要求,使塔根-基座结合部构造方式设计具有挑战性.按照造价...参考文献和引证文献
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斜拉桥V形钢塔-混凝土基座结合构造方式比选 Comparison of joint schemes between V-shaped steel tower and concrete base for cable-stayed bridge
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