矮塔斜拉桥斜拉索抗滑移性能研究

文章编号:1003-4722(2001)05-0020-02

矮塔斜拉桥斜拉索抗滑移性能研究

郑　杉1,王戒躁2

(1.深圳市地铁有限公司,广东深圳518049;2.中铁大桥局桥科院,湖北武汉430034)

摘　要:通过模型试验和理论计算分析,研究了斜拉索抗滑移性能机理和计算分析方法,提出

了有关参数和计算公式。

关键词:斜拉桥;缆索;索塔锚固区;抗滑移性能;模型试验;计算方法中图分类号:U443.38;TU317.1

文献标识码:A

PerformanceStudyofSkidResistanceofStayCablesfor

Cable2stayedBridgewithShortPylon

ZHENGShan,WANGJie2zao

1

2

(1.ShenzhenMetroCo.,Ltd.,Shenzhen518049,China;2.BridgeScienceResearchInstitute,ChinaZhongtieMajorBridgeEngineeringGroupCo.,Ltd.,Wuhan430034,China)

Abstract:Throughmodeltestandtheoreticalcomputationanalysis,performancemechanismandcompu2tationanalysismethodofskidresistanceofstaycablesarediscussed,andsomerelevantparametersandcom2putationalformulaearepresented.Keywords:cable2stagedbridge;cable;anchoragezoneofcableandtower;performanceofskidresis2tance;modeltest;computationalmethod1　概　述

过试验研究分析索孔内壁与钢绞线的摩擦系数。2　斜拉索抗滑移分析计算模型

近几年矮塔预应力混凝土斜拉桥在桥梁发达国家有所发展,日本自90年代初建成小田原港桥后,这种桥式在日本得到较快发展,已先后建成冲原桥、蟹泽大桥、屋代南桥等,其跨度在90～180m之间。矮塔斜拉桥在国内起步较晚,漳州战备大桥是我国第一座矮塔斜拉桥,主桥的孔跨布置为(80.8+132+80.8)m,采用塔梁固结,主塔锚固区索鞍结构与多座矮塔斜拉桥相似,其结构形式有别于传统斜拉桥。矮塔斜拉桥主塔鞍座采用双重管结构形式,斜拉索穿过内管,内管与外管之间设抗滑锚头。

主塔两侧施工荷载的差异将导致斜拉索不平衡索力,在施工阶段,主塔鞍座索孔未灌注环氧砂浆,其抗滑移能力相对较弱,其斜拉索抗滑移能力对该桥施工阶段结构安全性非常重要。本文通过建立斜拉索抗滑移分析计算模型及相应模型试验研究,研究了斜拉索抗滑移性能机理及分析计算方法,并通

主塔鞍座处斜拉索抗滑移能力主要是由鞍座双重管内管与(斜拉索)钢绞线之间摩擦力提供,当主塔鞍座两侧斜拉索索力差超过它们之间摩擦力就会发生滑移,为此,斜拉索抗滑移计算分析模型的建立及相应理论分析都以上述基本分析为出发点。主塔两侧斜拉索索力差分析模型见图1,图中P为两侧

ΔP为一侧增加索力,f为均布摩擦力。平衡索力,

由钢绞线弯绕dα角产生的法向压力分量为:

N=T・dα

　　dx段的摩擦力为:

dT=μN=μT・dα

则T=Ce

μα

(1)

　　把图1(a)两侧力关系代入式(1)可得

收稿日期:2001-07-04

作者简介:郑　杉(1966-),女,工程师,1987年毕业于西南交通大学工民建专业,工学学士。

矮塔斜拉桥斜拉索抗滑移性能研究　　郑　杉,王戒躁21

P+ΔP=P・e

μα

(2)

α　　把eμ按泰勒级数展开,式(2)可变为:

(μα)2(μα)nΔP=Pμα+(3)+……+

2!n!

α<0.25时,不取三阶项的影响小于1%,μ　　当μ

根据规范取值为0.35,其它资料表明μ(钢与钢绞线摩擦系数)为0.15～0.35。

α的最大值为本文试验模型α=0.681rad,μ

图2　斜拉索抗滑移模型总体示意

0.238rad,所以本模型不取三阶项,影响不大。由此

式(3)变为:

ΔP=μαP+

(μα)2

2

P(4)

式中α为拉索索孔出口处两侧锚定板夹角。要使

斜拉索不致于滑移,摩擦力f应大于ΔP。本文试验模型摩擦系数按规范取0.35,当两侧平衡索力为

ΔP=395.22kN。1484kN时,

图3　千分表详细安装位置增加直到明显滑移(左侧加力)。工况6:两侧平衡索力为1484kN,索力差不断增加直到明显滑移(右侧加力)。

工况5的实测斜拉索滑移时最大索力差为349.6kN,工况6的实测斜拉索滑移时最大索力差为350.2kN,两次试验实测斜拉索滑移时最大索力差平均值为349.9kN。

根据图1(a)可知,整个内管提供摩擦力为

ΔP=μ(P+ΔP/2)・L/R(5)

图1　主塔两侧斜拉索索力差分析模型

3　斜拉索抗滑移性能试验

斜拉索抗滑移性能试验总体布置见图2,其中

斜拉索是否滑移由反力梁耳块后端的传感器及安装在主塔鞍座模型上千分表来共同测定。千分表布置见图3。

斜拉索抗滑移试验模型为某大桥主塔C6索鞍节段,模型比例尺为1∶1.6,相应力相似关系CP=1/2.56,模型试验索孔弧长L为170cm,曲率半径R为250cm。模型试验主要分6种工况,本文主要通过分析工况5、6,从而分析斜拉索抗滑移能力及钢内管与钢绞线的摩擦系数。下面给出工况5、工况6的试验荷载。

工况5:两侧平衡索力为1484kN,索力差不断

式中R为索孔曲率半径,

μ=ΔP・R/[(P+ΔP/2)・L](6)

把工况5、工况6结果平均后代入式(6),可得:μ=349.9kN×250cm/[(1484kN+349.9kN/2)×170cm]=0.31　　由此可知钢管与钢绞线的摩擦系数为0.31,与公路桥涵规范附录中规定0.35基本相同。4　结　论

(1)斜拉索抗滑移能力主要由钢内管与钢绞线

之间摩擦力提供,在实测设计桥梁钢内管与钢绞线的摩擦系数后,可由公式(4)计算确定斜拉索抗滑移能力。

(2)本文所采用桥梁C6节段斜拉索索孔内管与钢绞线的摩擦系数为0.31。公式(6)提供了计算摩擦系数μ的办法。