1.锚固区基本构造

1）预应力钢束采用9Φ15.2mm和7Φ15.2mm的钢绞线，破断力1860MPa，张拉控制应力1209MPa/1265MPa，计算有效预应力见2.3节。塑料波纹管，内径80mm；锚具采用9/7孔群锚(张拉端)，单端张拉。

2）预应力按下图布置，详细布置见施工设计图。按下图布置。

2.计算简介

2.1计算软件

利用ANSYS建立的计算模型，计算主要位置的应力，混凝土单元和锚垫板、承压板采用块体单元、预应力钢束采用杆单元。其中，混凝土和锚垫板、承压板采用solid64单元，预应力钢索采用link8单元。

2.2模型及边界条件

1）取隔离体进行分析，根据对计算结果的多次比较可知，模型上端面不约束，不影响计算结果，下端面约束仅仅影响最下面一个塔段，对于次下塔段的应力几乎没有任何影响。因此本次计算以考虑索力水平分量最大的塔段S11为研究对象，建立了与其紧邻的S9~S12塔段进行分析。模型的上端面距塔顶9.25m。

2）按实际布置设置相应的井字型预应力，采用实体单元，考虑预埋钢管、齿板、锚垫板等构造细节。边界条件采用将最下部所有节点进行固结的方式。

2.3计算荷载

1）自重由程序计算

2）寒潮温度按温差10度施加到实体模型上，内外壁之间按指数函数变化，变化规律参考《铁路墩台设计手册》。

3）索力按整体有限元分析结果见表2-1。

表2-1 计算索力

2.4荷载工况

分别考虑了6种荷载工况

工况1，张拉预应力。设置此工况的目的是为了进行张拉预应力束阶段塔体的应力分析，拟定合理的张拉方案，保障安全施工。

工况2，上部结构自重+张拉预应力。设置此工况的目的是为了进行张拉斜拉索前塔体的应力分析，保障安全施工。

工况3，工况2+恒载索力。

此工况主要用于对成桥后无活载的特定工况进行考察，为施工提供参考数据，为成桥荷载试验的超载提供依据。

工况4，主力最大索力。此工况主要是为了考察成桥营运的一般情况，索塔锚固区的应力状态，确定合理配束量。保证适当的安全储备，进而保障成桥的安全使用。

工况5，主力+附加力最大索力。此工况主要是为了考察成桥营运时在某些可以组合的附加力特殊情况下，索塔锚固区的应力状态处于安全状态。

工况6，主力+附加力最大索力+寒潮温度。此工况主要是为了考察成桥营运时在寒潮温度作用组合的附加力特殊情况下，索塔锚固区的应力状态处于安全状态。

工况7，主力+附加力最大索力+整体升温20度。此工况主要是为了考察成桥营运时在寒潮温度作用组合的附加力特殊情况下，索塔锚固区的应力状态处于安全状态。

工况8，主力+附加力最大索力+整体降温20度。此工况主要是为了考察成桥营运时在寒潮温度作用组合的附加力特殊情况下，索塔锚固区的应力状态处于安全状态。

2.5容许应力

一、混凝土

1、容许主拉应力：

《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》(TB 10002.3-2005)第6.3.12条，C50混凝土容许主拉应力0.7fct=0.7*3.10=2.17MPa。规范规定不满足容许应力值时，应修改截面尺寸或提高混凝土强度等级。若采用C60混凝土，容许主拉应力为0.7fct=0.7*3.5=2.45MPa。

2、容许主压应力：

对于允许开裂的结构，《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》(TB 10002.3-2005)没有规定。如果套用不允许出现拉应力的构件，规范第6.3.9条，主力组合0.6fc=0.6*33.5=20.1MPa，主+附组合0.66fc = 0.66*33.5 = 22.11 MPa

3、正截面的容许压应力：

《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》(TB 10002.3-2005)第6.3.10条，C50混凝土正截面压应力，

主力组合0.5fc=0.5*33.5=16.75MPa，主+附组合0.55fc=0.55*33.5=18.425MPa

4、容许剪应力：

《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》(TB 10002.3-2005)第6.3.15条，C50混凝土最大剪应力0.17fc=0.17*33.5=5.695MPa

5、混凝土的正截面容许拉应力（名义拉应力）：

参考《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)第5.2.33条和5.2.34条，部分预应力B类受弯构件的裂缝宽度，可用构件受拉边混凝土的名义拉应力控制。

《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》(TB 10002.3-2005)第6.3.18条，对允许开裂的预应力混凝土受弯构件，在恒载作用下，正截面混凝土受拉区压应力（扣除全部应力损失后）不应小于1.0MPa；在运营荷载作用下的特征裂缝宽度应符合下列规定：对于主力组合，不得大于0.1mm；对于主力加附加力组合，不得大于0.15mm；对于特种超载荷载，不得大于0.15mm。考虑到大跨度铁路斜拉桥的重要性，裂缝宽度按0.1mm限制。则对于C50混凝土，后张构件，构件高度大于1m，混凝土容许名义拉应力为5.0*0.7=3.5MPa。这个拉应力应该对应的是正截面拉应力。

表2-4  C50混凝土容许应力(MPa)

*注：容许主压应力和正截面容许拉应力供参考，不要求必须满足。

二、预应力钢筋容许应力

钢铰线最大应力0.6*fpk=0.6*1860=1116MPa

3.ANSYS模型及计算结果

图3-1-1 S12~S9索锚固区实体分析模型

图3-1-7 索力加载图

图1  S11 齿板工况一S1

图3  S11 塔段中间以上0.5米处水平截面工况一S1

图8  S11 塔段中间水平截面工况一S1

图18    S11 工况一Path-1

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