預應力混凝土空心橋塔錨固區(qū)受力特點

　　蕪湖長江大橋為公鐵兩用矮塔斜拉橋，其主塔拉索錨固區(qū)為預應力混凝土箱形結(jié)構(gòu)。單箱單室截面。由于未設中間橫梁，在預應力及強大的拉索索力作用下，錨固區(qū)的應力分布及其傳遞十分復雜。為研究主塔錨固區(qū)的應力分布規(guī)律，為設計提供依據(jù)，對蕪湖長江大橋主塔錨因區(qū)進行了足尺模型試驗。模型平面尺寸與實際結(jié)構(gòu)完全相同。在高度方向截取—一個索距（1.2m），其制作工藝按實橋的工藝要求進行。

　　模型試驗不僅測試了混凝土表面的應力分布，而且在混凝土內(nèi)部布置了測點，測試了混凝土內(nèi)部的正應力和剪應力。由于結(jié)構(gòu)的對稱性，僅取模型的1／4進行描述。并用虛線將其劃分成A、B、C三個區(qū)域，順橋向為x 方向，橫橋向為y方向。

　　1、模型的應力分布

　　1.2、σx的分布

　　實測的σx在模型上表面的分布為：A區(qū)為塔的側(cè)壁，表現(xiàn)為明顯的拉彎組合應力特點，內(nèi)角點處的應力梯度很大，相對A側(cè)壁區(qū)而言，錨固壁上B區(qū)的2向正應力常常受到忽視。試驗結(jié)果表明：錨固壁從內(nèi)側(cè)到外側(cè)，σx逐漸以拉應力變?yōu)閴簯�力，拉索索孔范圍�?nèi)的應力較為均勻，外側(cè)壁應力很小，在塔角C區(qū)域，最大拉應力沿斜向分布。

　　1.2、σy的分布

　　實測的σy在模型上表面的分布，表現(xiàn)為明顯的彎曲應力特征。在錨固壁B區(qū)外側(cè)，拉應力數(shù)值十分巨大，最大值達21.06MPa.設計者在該區(qū)域布置了36根Φ32預應力粗鋼筋，形成強大的預應力是非常必要的。

　　1.3、剪應力τxy的分布

　　實測結(jié)果與理論計算均表明拉索的水平分力通過平行于拉索的豎直面?zhèn)飨騻?cè)壁，在該豎直面內(nèi)，τxy及τyz均很小，而τxy則很大。由于τyz的分布十分復雜，用有限的實測值很難描述其分布規(guī)律，因此進行了詳細的計算，并將實測值與理論值進行對比分析，進而描述剪應力τxy的分布特點。

　　由此可以描述剪應力τxy的分布特點如下。剪應力τxy從錨下開始成喇叭狀沿斜向向角點方向傳遞，最大值傳至內(nèi)梗肋后，喇叭口逐漸收攏。離拉索錨固區(qū)較遠的截面，剪應力分布較均勻。因此。可以認為，在索塔錨固區(qū)，剪應力成復雜的空間分布，在不同的高度上、最大剪應力出現(xiàn)的平面位置并不一樣。設計工程師應該充分考慮剪應力的這種特殊分布形態(tài)。

　　1.4、最大主拉應力

　　模型混凝土表面的主拉應力分布，其最大值出現(xiàn)在錨固壁中線外側(cè)及側(cè)壁靠內(nèi)梗肋處，在錨固壁外側(cè)，σ1與σy的分布十分相似；在側(cè)壁上，σy則與σx分布相似，且數(shù)值相差不大，由此說明。只要有效地控制σx及σy就能有效地控制主拉應力。

　　2、模型與原型的比較

　　用有限元方法對模型和原型沿索孔方向的應力分布進行了詳細分析。在相同的坐標系下，二者沿索孔方向的應力分布規(guī)律一致。在相同的荷載作用下，原型應力略小于模型應力。

　　通過以上分析可知：無中間橫梁的預應力混凝土空心橋塔拉索錨固區(qū)的剪應力呈空間形態(tài)分布，其最大主拉應力的控制點在錨固壁中線外側(cè)及側(cè)壁靠梗肋處。模型試驗能夠真實反映原型的受力特點，其試驗結(jié)果對于類似結(jié)構(gòu)的設計具有重要的參考價值。