摘要：介紹拉薩納金大橋斜拉索錨索索鞍模型試驗過程，對索鞍模型力學模擬和受力分析，提出試驗結論和分析，對主塔及拉索設計和施工提出建設性建議。
　　 關鍵詞：納金大橋論文；索鞍模型試驗論文；受力
　　 1、工程背景
　　 拉薩市納金大橋工程主橋為跨徑（70+117+117+70）m的三塔矮塔斜拉橋，如圖1-1所示。橋寬：34m。該橋按城市主干道I級進行設計，設計速度采用60km/h，設計汽車荷載標準采用公路I級。該橋目前在建設中論文。
　　 主橋橫向單塔，布置在中分帶，索塔順橋向采用變截面，塔形由兩道圓弧相切形成，橫橋向為2.5m等寬截面。主塔從橋面以上塔高為17.7m，橋面以上受力部位塔高為15.7m。索塔采用C50混凝土實心斷面，順橋向寬度為3.243m～5.50m；橫橋向寬度為2.5m。拉索在塔上采用扇形布置，每個索塔共錨固7對拉索，拉索與塔柱中心交點間距按1m的等距布置。邊中跨的索對稱于主塔布置。塔上拉索采用鞍座形式通過，每根索對應1個鞍座，鞍座的設計考慮換索的需要，位于塔兩側拉索出口處設置錨固裝置，克服運營階段索的不平衡拉力。
　　 斜拉索參照OVM250AT系列矮塔斜拉索體系設計，采用OVM250AT-43，OVM250AT-37兩種型號。該拉索分別由43、37根7φ5的鋼絞線組成。OVM250AT-43拉索由錨固段+過渡段+自由段+抗滑錨固段+塔柱內索鞍段構成。鞍座采用分絲管，索鞍分散、均勻傳遞荷載作用。索體采用Фs15.2環氧樹脂涂層預應力鋼絞線，具有多層防護結構。在拉索和梁段、塔端的連接處采用了全防水結構裝置。斜拉索從塔上鞍座中連續穿過，兩端錨固在梁體內，所有索鞍半徑均為2.5m，施工時，在梁內對稱一次性張拉到位。
　　 由于本橋分絲管鞍座采用圓錐半徑2.5m，目前已建工程中采用的最小半徑為2.8m，為進一步加以研究改進，需要對索鞍受力進行精確分析，對鞍座進行足尺模型試驗。
　　 2、試驗過程論文
　　 2.1鞍座節段模型設計
　　 依據相似理論對主塔鞍座處節段進行模擬，采用幾何相似、物理相似以及邊界條件相似設計試驗模型。
　　 主塔鞍座節段模型采用1:1比例設計。模型截面取主塔高2m，橫向寬2.5m，縱向長2.326m，斜拉索采用實橋索力最大斜拉索1號（43φs15.2），模型上布置2個2-43φs15.2的轉向器（鞍座），斜拉索采用環氧涂層鋼絞線；模型混凝土強度為C50級，鋼筋采用HRB335，按實橋布置。主要參數：斜拉索：2-43φs15.2；斜拉角：19.23°；索鞍圓管彎曲半徑：R=250cm。
　　 2.2加載臺座設計論文
　　 由于實橋斜拉索錨固在主梁上，而模型僅截取主塔高度2m，因此試驗需設計專門反力臺座，將模型支撐在反力臺座上。模型臺座采用倒梯形梁，梁高3.67m，縱向長10.6m，寬3m。試驗加載采用的千斤頂最大張拉噸位需滿足試驗荷載要求，安裝在臺座兩側下部，千斤頂后面安裝高精度傳感器，試驗前在試驗機上對傳感器進行標定，整個體系可使加載索力值準確可靠，試驗過程中索力值穩定性得到很好控制。
　　 2.3加載臺座Ansys分析受力計算結果
　　 根據臺座的設計，采用ANSYS中的實體單元構造反力臺座模型，斜拉索索力采用外力的方式施加到模型及臺座上，在臺座每個錨墊板上施加壓力710t（約設計荷載的1.2倍），模擬模型內部斜拉索對模型的徑向壓力論文。
　　 分析對象主要包括：1）先對素混凝土臺座斜拉索張拉過程進行分析，根據臺座應力情況配置預應力鋼束及普通鋼筋；2）實驗過程包括臺座澆筑完成后張拉預應力鋼束及張拉斜拉索兩個過程，因此需對臺座上張拉預應力及張拉斜拉索這兩個工況分別進行模擬計算。
　　 2.3.1工況1：臺座上張拉預應力論文
　　 對臺座澆筑完成后張拉預應力過程進行模擬計算，預應力用節點集中力代替。加載臺座水平、豎直及主拉應力方向應力如圖所示，（單位為Mpa，拉應力為正，壓應力為負）。
　　 
　　 結果表明，1）臺座梁頂水平向最大正應力出現在尖角處，值為2.4636Mpa；梁底水平向最小正壓應力為-5.9515Mpa；2）臺座豎向最大拉正應力分布在側面，最大值為5.891Mpa；3）臺座梁頂最大主拉應力為3.2207Mpa，出現在尖角應力集中處，多數應力值范圍在0.8~1.5Mpa；除底部約束處出現的應力之中（最大主拉應力為7.88Mpa）外，主拉應力多小于0.2Mpa。
　　 2.3.2工況2：預應力張拉完成后張拉斜拉索
　　 臺座底部預應力張拉完成后，張拉斜拉索并錨固。在這個階段，加載臺座水平、豎直及主拉應力方向應力也可以由圖明確顯示。
　　 結果表明，1）臺座梁底水平向最大正應力為1.335Mpa；2）臺座豎向較大正應力分布在錨墊板下方，最大值為11.797Mpa；3）主拉應力出現在錨墊板下方，應力范圍在9~13Mpa，錨墊板上方處存在應力集中，最大值為22.63Mpa；臺座底部的最大主拉應力值為1.335Mpa。
　　 3結論
　　 （1）依據相似理論對主塔鞍座處節段設計試驗模型，根據節段模型設計了加載臺座。先通過ANSYS模型對加載臺座進行力學分析，再結合手算為臺座進行縱向預應力設計，最后決定在臺座梁底部沿縱向增加3層共42根φ32預應力粗鋼筋，以抵抗試驗模型斜拉索張拉時臺座梁底部可能出現的拉應力；
　　 （2）建立ansys實體模型進行力學計算，通過應力云圖考察某個管道拉索豎向分力對相鄰管道橫向應力的影響以及某一節段受到上部傳來的最大豎向力的影響，由于相鄰管道間的影響較小，故試驗時可以選取單個節段考察橫向劈裂應力。
　　 （3）納金大橋橋塔鞍座單根斜拉索最大加載值為設計荷載593噸時，對每級荷載下各點應變進行分析比較，荷載增量與應變變化基本成線性關系，表明結構在設計荷載下各點處于線彈性工作范圍：在1.2倍的設計荷載下，鞍座主塔混凝土表面沒有出現裂紋。
　　 （4）在單根斜拉索最大加載值為710噸時，最大豎向壓應力疊加增量后約為4.8MPa；最大橫向劈裂應力疊加增量后約為1.5MPa，分別小于混凝土的極限抗壓強度和極限抗拉強度，說明鞍座下索塔內部混凝土拉應力均滿足設計和規范要求。大部分應變片讀數均沒有出現突出或者異常變化的情況，表明在1.2倍設計荷載下，主塔受力是安全可靠的。
　　 4、建議
　　 （1）預應力鋼筋布置
　　 對于在斜拉索錨下的較大拉應力，需要配置錨下抗裂鋼筋，預防混凝土開裂。建議通過計算，在梁底部沿縱向增加3層共42根φ32預應力粗鋼筋，每根張拉40t預應力，以抵抗斜拉索張拉時梁底部可能出現的拉應力。預應力布置端錨布置見圖4-1。
　　 
　　 圖4-1預應力錨固端頭布置圖
　　 （2）鋼筋布置
　　 鋼筋外側豎向主筋采用φ32，內側豎向主筋采用φ25，間距10cm；箍筋及拉筋采用φ16，豎向間距20cm。
　　 （3）雖然該模型試驗滿足設計要求，但此結果在很大程度上反映模型試驗本身特點，現場實橋施工時仍然要引起高度重視；如要嚴格控制轉向鞍的加工精度，條件允許情況下可加設勁性骨架來保證施工中轉向鞍的精確定位。
　　 （4）主塔鋼筋較密，應保證施工時混凝土澆注的密實性；在鞍座以內部分鋼絞線要保證PE管完好，且PE管外嚴禁油物污染。
　　 （5）在進入主梁施工時，一定要保證兩側對稱同步施工，尤其要控制施工臨時荷載，不可隨意堆放。
　　 （6）實橋鋼絞線比模型鋼絞線要長得多，當鋼絞線穿索困難時，嚴禁在其上面涂抹黃油等可能降低拉索與分絲管摩阻的潤滑物。抗滑錨內鋼絞線在剝去PE管后，一定要將表面油污清洗干凈。
　　 （7）從試驗情況分析主塔混凝土受力是安全可靠的，但畢竟索鞍半徑較小，受力復雜，拉薩地區制造混凝土的原材料質量上或級配上存在很大的不穩定性，加之拉薩高海拔地區氣候獨特，晝夜溫差大、日照時間長、地震頻率高，因此主塔建議采用特殊配合比的高性能混凝土。
　　 （8）從設計拉索體系分析，專家對材料的抗疲勞、抗氧化、抗日照性能已經充分給以考慮，但可以想象：混凝土性能設計如果達不到理想的效果對拉索同樣是一種缺陷。