巴東長江公路大橋為雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋。索塔為超高結(jié)構(gòu)，D形截面。本文介紹了索塔錨固區(qū)技術(shù)。
錨固區(qū)預(yù)應(yīng)力布置
上塔柱錨固區(qū)錨固面在斜拉索水平分力作用下，以受彎為主，是控制設(shè)計的受力區(qū)域。索塔錨固區(qū)高45.5米，共有斜拉索24對，拉索規(guī)格最大規(guī)格為。錨固區(qū)采用井形布置，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用19-Φj 15.24、16-Φj 15.24和12-Φj 15.24三種規(guī)格，預(yù)應(yīng)力鋼筋典型層間距為1.35米，橢圓弧段為防止混凝土崩裂，在彎曲束徑向布置φ16防裂鋼筋。
本橋塔身斷面采用D形與常規(guī)的箱形斷面有所不同。在設(shè)計中曾采用小半徑環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋布置方案與井形布置方案相比較，詳見圖1、圖2。小半徑環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋近年來相繼在幾座新建橋梁中使用，其優(yōu)點在于錨頭少，張拉次數(shù)少，在塔身開口較少，缺點在于預(yù)應(yīng)力半徑較規(guī)范中要求的4米小，相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失較大，對預(yù)埋管道材質(zhì)和管道壓漿技術(shù)要求較高，目前小半徑環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋工藝在處于探索階段。井形預(yù)應(yīng)力鋼筋布置優(yōu)點在于工藝成熟，不存在超規(guī)范設(shè)計，對預(yù)埋管道材質(zhì)和管道壓漿技術(shù)要求不高，缺點在于錨頭多，張拉次數(shù)多，在塔身上開口較多。
就本橋而言兩種布置方式各有利弊，從斷面結(jié)構(gòu)形式來看，橢圓形弧段在一定程度上限制鋼束的布置空間，錨頭布置空間有限，小半徑預(yù)應(yīng)力筋顯得更為順適，但其半徑約為1.0米，從空間計算分析結(jié)構(gòu)看，小半徑預(yù)應(yīng)力筋對D橢圓形弧頂及預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)彎除產(chǎn)生較大的徑向力，對于僅0.2米的保護層混凝土存在崩裂的可能，計算也顯示而弧頂中心區(qū)也有超過1.5Mpa的拉應(yīng)力。井形預(yù)應(yīng)力鋼筋由于半徑較大，較好的克服了弧頂中心過大拉應(yīng)力的情況，總體應(yīng)力水平較均勻，設(shè)計最終選擇了預(yù)應(yīng)力筋井形布置方案。
錨固區(qū)仿真分析
索塔標(biāo)高300米，從拉索角度和索力大小綜合考慮，危險截面出現(xiàn)在標(biāo)高約292米左右的S22號索孔處，S22號拉索索力為7327KN，水平分力6420KN，水平分力3531KN?？紤]到相臨斜拉索作用力間的相互影響，同時使S22較遠(yuǎn)離約束面以便更真實地反應(yīng)實橋受力狀況，計算模型選取了S20—S24五個斜拉索節(jié)段，因結(jié)構(gòu)具對稱性僅取1/4實體。塔柱混凝土采用六面體單元、齒板采用四面體單元、鋼導(dǎo)管和齒板墊塊采用板殼單元，計算模型共生成單元42848個，節(jié)點49334個，詳見圖3，邊界條件：在對稱面上取UX=0，UY=0，頂面為自由端，地面按平面應(yīng)變假定，取UZ=0。施加荷載包括：自重、斜拉索索力和預(yù)應(yīng)力。
計算模型分析結(jié)果顯示，拉應(yīng)力水平相對較高的控制部位為：索塔外表面索孔出口周圍的區(qū)域，索塔截面內(nèi)導(dǎo)角和橢圓弧頂中心線附近。設(shè)計中索塔錨固區(qū)拉應(yīng)拉控制在1.5Mpa以下。本橋索塔錨固區(qū)足尺節(jié)段模型實驗結(jié)果與計算結(jié)構(gòu)有較好的一致性，足尺實驗也顯示最大荷載時模型處于彈性狀態(tài)，較大的導(dǎo)角可增強錨固區(qū)抵抗斜拉索的水平的能力。
