斜拉桥单向预应力体系索塔锚固区足尺模型试验研究摘要：为研究布置单向预应力的混凝土索塔锚固区的传力机理，明确该类新型索塔锚固区的实际受力状况，以广中江高速公路西江水道桥为工程背景，进行了索塔节段足尺模型试验和有限元数值分析，试验中特制了与实桥一致的平行钢丝索短索，并设计了斜向加载反力梁，以模拟斜拉索的大吨位斜向荷载；试验过程中观测结构的应力、变形以及裂缝发展.研究结果表明：理论分析与试验结果吻合较好，结构在1.2倍设计荷载下仍处在弹性受力状态，主要受力部位未发现裂缝；推算抗裂安全系数为2.04，布置在顺桥向塔壁的单向预应力能够提供足够的压应力储备.关键词：斜拉桥；预应力混凝土；试验研究；索塔锚固区；单向预应力；有限元分析：TU378文献标识码：A：1674-2974（2016）05-0061-09Abstract：Inordertostudythemechanismofnewone-waypre-stressedtendonsappliedtocable-pylonanchoragezone，aswellastoclarifytheactualstressdistributionofthetendons，afull-scalemodeltestandfiniteelementanalysiswereconducted.Astheconstructionbackground，Xi激angRiverBridgeofGuangzhou-Zhongshan-激angmenhighwaywasconsidered.Tosimulatethelarge-tonnageinclinedloadofthecable，fourshortparallelwirecablesandareactionbeamweredesignedandmanufactured.Strains，displacements，andcracksofthestructureweremeasured.Thepredictionsbythefiniteelementanalysisagreedwellwiththetestresults.Thelinearstraindistributionsofthestructureweremeasuredevenat1.2ofdesignedload，andcracksdidnotoccurinthemainload-resistingmembers.Inaddition，thesafetycoefficient2.04wasestimatedtopreventcracks，andenoughprestressreservewasprovidedbytheone-waypre-stressedtendonsplacedinthelongitudinaldirectionwall.Keywords：cable-stayedbridge；prestressedconcredte；experiments；pylonanchoragezone；one-wayprestressingtendons；FEA斜拉桥索塔锚固区应力集中且分布复杂，是关系到斜拉桥结构安全的关键部位.对于斜拉索侧壁锚固的箱型截面混凝土索塔，目前大多采用U型、井型或混合型预应力布置形式，但其普遍存在施工困难，永存预应力不能保障以及预压应力与斜拉索产生的应力分布不吻合等缺陷[[1-3[]；且U型预应力的摩阻损失规律难以掌握，其形状使得锚固区应力场更加复杂，在我国几乎每一座采用此种型式的大跨度斜拉桥都要进行模型试验，造成极大的浪费.为避免上述缺陷，提出一种新型的单向预应力布置形式，仅在顺桥向塔壁布置单向预应力，横桥向依靠厚壁混凝土抗剪来抵抗斜拉索水平分力.这种单向布束方式具有受力明确、施工简单等显著优点，广中江高速公路三座大跨度斜拉桥均将采用此方案，然而目前国内外鲜有类似案例，缺乏设计和施工经验，因此有必要通过模型试验研究其受力性能.在相关试验研究方面，文献[4-5]中采用水平加载的方式进行足尺模型试验，研究了U型预应力锚固区的受力性能；文献[6]采用斜向加载的试验方式研究了井型预应力锚固区的受力性能；文献[7-9]采用斜向加载的方式对U型或混合型预应力锚固区进行了研究.文献---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---[10-11]进一步对锚固区的受力机理和设计方法进行了研究.可以看出，目前国内外已积累了多个实际斜拉桥锚固区足尺模型试验的可靠数据，但试验结果往往仅适用于该相关工程，而且部分采用水平加载，与实际不符，斜向加载时用钢绞线代替平行钢丝索，导致索孔尺寸加大，削弱了结构；并且对于单向预应力布置形式的索塔尚未见相关研究，初步有限元分析表明，其受力模式以及开裂敏感区的位置与传统预应力布置形式的混凝土索塔有所不同.因此，本文针对这种新型的单向预应力体系索塔锚固区进行了足尺模型试验，试验中定制与实桥一致的短束平行钢丝索，采用实际角度的斜向加载，结合有限元分析，研究了不同荷载阶段下结构的应力，变形和裂缝发展情况，为单向预应力体系索塔锚固区的设计和施工提供依据.本文依托工程为广中江高速公路西江水...