1、天津某斜拉桥钢锚箱受力分析摘要：采用子结构法选取钢塔和钢梁中的钢锚箱，使用 ANSYS 有限元软件建立有限元模型，采用试算法计算出钢锚箱临界屈服时的索力，并计算了地震作用下最大索力对应的钢锚箱内力。 关键词：斜拉桥；钢锚箱；ANSYS 中图分类号：U448.27 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 斜拉桥中的钢锚箱是连接钢塔、钢梁和钢索的重要构件，必须保证地震作用下钢锚箱不发生破坏。本文采用子结构法适应的选取了钢锚箱的边界条件，对其进行了受力分析。 1 工程概况 本工程主体结构为空间扭转索面独塔斜拉桥，主墩布置河中心。主桥采用两跨方式跨越河，跨径布置为 2x118m，主跨全长 236m。 斜
2、拉索采用空间扭转型布置,对称布置 13 对斜拉索，通过钢锚箱与主塔和主梁连接。钢塔中的锚箱设置在两个箱室的两个腹板之间。每个钢锚箱由锚垫板、承压板、承剪板、加劲板、翼缘板和索导管组成。钢塔锚箱构造形式相同，根据索径不同，分 A、B、C 三种类型，区别于索导管外径、加劲板间距不同。 主梁上的锚箱设置在边腹板上，钢梁锚箱由锚垫板、承压板、承剪板、加劲板、翼板和索导管等构件组成。承剪板之间设 U 形加劲板、承剪板与承压板、主梁边腹板、翼板焊接；斜拉索将索力传递到承压板，然后通过承剪板将力传递至腹板；腹板上的力通过箱梁横隔板、顶板和底板，传递到整个截面。钢梁锚箱根据索径不同，及角度不同分为A、B、C、
3、D、E、F 六种类型，区别于索导管外径、加劲板间距不同。 有限元模型 （1）钢塔锚箱 钢塔中的锚箱分为 A、B、C 三类，其中 A 类锚箱对应 S1S9 号拉索，B 类锚箱对应 S10S11 号拉索，C 类锚箱对应 S12S13 号拉索。 以 S1 号钢塔锚箱为例，建立有限元模型。板件采用壳单元和双线性随动强化本构进行模拟，弹性模量为 206GPa，屈服强度为 345MPa，切线模量为 0.8GPa。 图 1S1 号钢梁锚箱有限元模型示意图 所采用的单元、材料本构均与钢塔锚箱相同。 锚腹板与钢梁顶板相接处约束顶板平面内的平动自由度，锚腹板与底板相接处约束底板平面内的平动自由度，锚腹板两侧处约束
4、锚腹板平面内的平动自由度，横隔板边缘处约束横隔板平面内的平动自由度。 在锚箱底部锚垫板与承压板接触面施加面荷载。 受力分析 3.1 钢锚箱屈服时的索力 以 S1 号钢塔锚箱为例，根据试算，当面荷载为 22N/mm2 时，锚箱最大应力为 345.116MPa，达到屈服，此时对应的索力为 6841kN。锚箱屈服时的等效应力最大为 345.116MPa，最大变形为 1.8mm。 按照相同的步骤分别分析 S2S13 号钢塔锚箱。 以 S1 号钢梁锚箱为例，根据试算，当面荷载为 16N/mm2 时，锚箱最大应力为 345.083MPa，达到屈服，此时对应的索力为 4975kN。锚箱等效应力最大为 345
5、.083MPa，最大变形为 2.4mm。 按照相同的步骤分别分析 S2S13 号钢梁锚箱。 钢锚箱屈服应力及对应的索力如表 1 所示。 表 1 钢锚箱屈服应力及对应的索力 3.2 人工波作用下钢锚箱的受力分析 各种工况下拉索的最大索力如表 2 所示。 表 2 各种工况下拉索最大拉力 对比表 1 和表 2 可见，各种工况下拉索的最大拉力均明显小于钢锚箱屈服时对应的索力值，因此钢锚箱处于弹性受力阶段。 结论 通过分析可知，在 3 条人工地震波作用下，钢锚箱均处于弹性阶段，可以满足工程要求。 参考文献 1范立础桥梁抗震M上海：同济大学出版社，19971 2尚晓江，苏建宇，王化锋LS-DYNA 动力分析方法与工程实例北京：中国水利水电出版社，20081011 3王新敏ANSYS 工程结构数值分析M北京：人民交通出版社，2007
