厦漳大桥索梁锚固结构疲劳试验研究

厦漳跨海大桥南汊主桥索塔钢锚梁安装施工及测量控制一、施工概况厦漳跨海大桥是中国东南沿海沿线重要的大桥工程，其中南汊主桥是该跨海大桥的重要组成部分。

南汊主桥采用了钢桁梁悬索结构，是一座全球领先的大跨度跨海大桥。

索塔作为悬索结构的关键支撑点，其钢锚梁的安装施工及控制测量工作至关重要。

索塔钢锚梁的安装将由专业的钢结构施工队伍进行，施工过程中将严格按照设计图纸和施工方案进行操作，保障施工质量和安全。

为了保证钢锚梁的准确安装，需要进行全程的测量控制工作，确保各项数据符合设计要求。

二、安装施工流程1. 钢锚梁配重安装：在进行钢锚梁的配重安装前，需要对工作现场进行检查，确保安装条件符合要求，并采取必要的安全措施。

然后进行起吊装置的搭设和钢锚梁配重吊装，将配重临时固定在索塔上。

2. 钢锚梁吊装：在配重安装完毕后，进行钢锚梁的吊装作业。

通过专业吊装设备将钢锚梁吊装至指定位置，并进行临时支撑和固定。

3. 钢锚梁定位：吊装完成后，通过测量控制工作对钢锚梁的位置进行精确定位，确保其符合设计要求。

4. 钢锚梁焊接：最终，对钢锚梁进行焊接作业，确保其牢固连接并符合安全要求。

三、测量控制工作1.测量前准备：在进行钢锚梁的吊装前，需要对测量仪器进行校准和检查，确保其精确度和稳定性。

对测量控制人员进行培训，确保其掌握测量仪器的使用方法。

2.测量过程：在钢锚梁吊装过程中，需要对各个关键位置进行实时监测和测量，包括吊点位置、配重位置、钢锚梁位置等。

通过测量数据的及时反馈，对施工过程进行监控和控制。

3.数据处理：测量数据将通过专业软件进行处理，将测量结果与设计要求进行对比分析，核实钢锚梁的安装情况，确保其符合设计和安全要求。

4.质量检验：在钢锚梁安装完成后，对测量数据进行质量检验，确保测量结果的准确性和可靠性。

四、安全保障1.施工方案：施工方案需根据实际情况进行调整和完善，确保施工过程中的操作安全和施工质量。

2.现场监测：对施工现场进行实时监测，及时发现和解决安全隐患。

桥梁疲劳性能检测方案应变测试技术探索桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，承担着连接道路、铁路和水路的重要任务。

然而，由于长期受到交通荷载和自然力的作用，桥梁存在着疲劳性能的问题。

为了保障桥梁的结构安全和可持续运营，我们需要采用有效的检测方案来评估和监控桥梁的疲劳性能。

本文将探讨应变测试技术在桥梁疲劳性能检测中的应用。

一、背景介绍桥梁疲劳是指桥梁在长期交通荷载和自然力的作用下，结构逐渐发生累积的损伤和变形。

这种疲劳累积可能最终导致桥梁的破坏和失效。

因此，桥梁疲劳性能的检测十分关键，可以帮助我们及早发现和修复存在问题的桥梁，确保公共交通的运行安全。

二、应变测试技术介绍应变测试技术是一种常用的结构性能检测方法，通过测量桥梁结构在受力过程中产生的应变变化，来评估桥梁的疲劳性能。

应变测试技术可以实时监测桥梁结构的变形情况，提供准确的数据支持，帮助我们分析桥梁的使用寿命和疲劳损伤情况。

三、应变测试技术在桥梁疲劳性能检测中的应用1. 应变计安装应变计是应变测试技术的重要设备之一，用于测量桥梁结构在受力过程中产生的应变。

在桥梁疲劳性能检测中，我们需要在关键位置安装应变计，以获取准确的应变数据。

应变计的安装位置应根据桥梁的结构特点和荷载分布来确定，从而实现全面而准确的测试。

2. 数据采集与分析通过应变计获取的数据需要进行采集和分析，以获得对桥梁疲劳性能的深入了解。

数据采集系统可以实现对应变计的实时监测和数据存储，方便后续分析。

而数据分析则可以借助计算机软件进行，通过处理大量数据和应变曲线的绘制，我们可以更好地评估桥梁的疲劳性能，并确定是否存在潜在的安全隐患。

3. 结果评估与报告基于应变测试技术所获得的数据和分析结果，我们可以对桥梁的疲劳性能进行评估。

根据评估结果，我们可以制定相应的维护和修复计划，及时处理可能存在的问题。

同时，评估结果也可以形成一份详细的报告，供相关部门和技术人员参考，以便做出合理决策。

四、应变测试技术的优势与挑战1. 优势应变测试技术具有操作简便、数据准确、实时监测等优势。

基于ANSYS的厦漳跨海⼤桥主塔钢锚梁有限元分析
基于ANSYS 的厦漳跨海⼤桥主塔钢锚梁有限元分析
陈世教，薛志武，杜波
【摘要】摘要:采⽤ANSYS建⽴钢锚梁有限元模型，对其结构进⾏安装后的多种⼯况静强度计算和模态分析，得到其固有频率等特性，研究了在脉动风载荷作⽤下钢锚梁的动⼒响应;对设计⽅案进⾏综合评价。

【期刊名称】重庆交通⼤学学报（⾃然科学版）
【年(卷),期】2011(030)003
【总页数】4
【关键词】关键词:钢锚梁;有限元;结构静强度;模态分析;动⼒响应
厦漳跨海⼤桥起于厦门海沧区青礁，横跨九龙江⼊海⼝，⽌于浮宫后宅处。

全长9.7 km，其中主桥长1290 m(主跨720 m)，是5跨连续的半漂浮斜拉桥，主塔⾼227 m;按双向6车道⾼速公路标准建设，设计时速100 km/h，路基宽33.5 m，桥宽33 m。

主塔结构为钻⽯形，为有效解决斜拉索塔锚固区开裂问题，提⾼结构耐久性，采⽤钢⽜腿，钢锚梁组合结构［1］。

主塔设23节钢锚梁，安装⽔平标⾼164.700 ～224.570 m。

钢锚梁系统材料采⽤Q345C。

钢锚梁与钢⽜腿间⽤M26⾼强螺栓连接。

斜拉索设置在钢锚梁两端，钢⽜腿与桥塔内壁采⽤剪⼒钉连接［2］。

钢⽜腿⾼度有3.5，2.9，2.6 和2.3 m 四种规格。

每节段钢锚梁通过钢⽜腿N5钢板⽤M24⾼强螺栓连接。

厦漳⼤桥主塔钢锚梁结构如图1。

在以往的研究中，通常只对斜拉索张拉以后的钢锚梁锚固区进⾏分析和探讨［3］。

⽽对钢锚梁安装过程中的受⼒情况和特性的研究却是空⽩，笔者利⽤有限元软件ANSYS对厦漳⼤桥主塔钢锚梁安装⼯况进⾏静强度分析、模态分析。

大跨度铁路钢箱梁斜拉桥对接式无肋锚拉板疲劳试验研究斜拉桥索梁锚固区传递斜拉索巨大的集中力，是斜拉桥的关键局部构造之一。

目前主要锚固形式有锚箱式、锚管式、耳板式和锚拉板式四种。

李小珍等[1]介绍了锚箱式、锚管式、耳板式、锚拉板式四种连接形式的构造，讨论了传力机理、应力分布，结果表明，不同构造形式出现应力集中的位置和程度不同。

其中，锚箱式结构应用最广泛，但其构造相对复杂[2-3]。

朱劲松等[4]对耳板式结构进行试验，研究耳板和钢箱梁的力学性能，研究证明，耳板式连接满足工程需求，但是销铰处的应力集中严重。

王嘉弟等[5]针对宕石大桥的锚管式锚固区开展应力应变分析并进行静载试验，结果显示，在1.7倍荷载下需对主梁腹板进行适当加强。

任伟平等[6]和包立新等[7]对湛江海湾大桥锚拉板进行了静载及疲劳模型试验，发现锚筒与锚板连接焊缝末端、锚板开槽圆弧倒角处存在严重的应力集中，但其静载及疲劳强度均满足要求。

卫星等[8]针对东沙大桥中采用的外腹板伸出顶板并与锚板焊接的新型连接形式，开展疲劳性能的研究，验证其可以降低应力集中程度，改善结构的抗疲劳性能[9]。

周金枝等[10] 和姚建军等[11]研究厦漳跨海大桥锚拉板疲劳性能及锚下区域应力，结果表明，随着过渡区曲率半径的增大，应力集中区的最大应力减小，塑性区范围也随之发生变化。

曾永平等[12]研究了一种整体式双锚拉板结构的静力及疲劳性能，结果表明，锚拉板仅在其与承压板相交处焊缝存在应力集中，整体构造的受力性能及疲劳性能较好。

骆炜然[13]对丰都长江二桥锚拉板疲劳性能的研究表明，最大主拉应力出现在锚板与锚筒的连接圆弧处。

丁秉昊等[14-15]对乌江大桥锚拉板疲劳性能的研究表明，锚板与锚筒连接焊缝圆弧过渡处存在应力集中，其他位置应力偏低，应力由上往下随拉板宽度增大而减小，锚板与主梁腹板焊缝最大应力出现在内侧圆弧过渡处。

目前，锚拉板式结构多应用于公路斜拉桥，已有研究成果表明，锚拉板与主梁的连接形式、几何构型和构造细节不同时，其受力特性差别较大，且多存在应力集中点。

厦漳跨海大桥的颤振和抖振响应实验研究的开题报告一、研究背景和意义厦漳跨海大桥是福建省首座悬索式跨海大桥，全长95.5公里，是“世纪工程”之一。

由于存在地质条件、建筑高度等因素，大桥结构会受到风、波等力的作用，从而导致颤振和抖振现象。

颤振和抖振是桥梁工程设计中需要考虑的基本问题。

此外，随着大桥的跨越距离和使用寿命的提高，对颤振和抖振问题的研究变得越来越重要，这不仅能提高桥梁的使用寿命，还能确保行车安全。

因此，对厦漳跨海大桥的颤振和抖振响应进行实验研究，对完善大桥的设计，提高大桥结构的稳定性和安全性具有重要的理论和实际意义。

二、研究的目的和内容本研究旨在通过实验研究厦漳跨海大桥的颤振和抖振响应，进一步了解大桥的动态响应特性，掌握桥梁结构的耐久性和稳定性，提高桥梁使用的安全性和可靠性。

具体内容如下：1. 建立厦漳跨海大桥结构的数学模型和实验模型。

2. 对实验模型进行试验和监测，记录和分析实验数据。

3. 分析实验结果，得出结论，评估大桥的动态响应特性和稳定性。

4. 提出设计优化方案，加强桥梁结构的抗震性、抗风性和稳定性。

三、研究方法1. 建立厦漳跨海大桥结构的数学模型，进行数值模拟。

采用ANSYS 等软件对大桥主体结构进行有限元分析，得出结构在风、波等作用下的动态响应特性，进一步计算得出桥梁的颤振和抖振频率。

2. 建立实验模型，进行实验研究。

把大桥的结构缩小到实验模型尺寸，采用模型试验的方法研究大桥的响应特性和模型的力学特性。

3. 对实验模型进行各种载荷的试验和数据采集。

例如，风、波、地震等多种自然载荷以及车辆荷载等人工载荷，进行实验监测，记录数据。

4. 分析实验数据，进行数据处理和统计分析，得出结论。

四、预期成果通过本次实验研究，预计达到以下成果：1. 建立较为完善的厦漳跨海大桥结构的数学模型。

2. 建立实验模型，进行各种载荷的试验并记录实验数据。

3. 分析实验数据，得出各种载荷下大桥的动态响应特性和结构稳定性等评估结论。

基于热点应力的斜拉桥锚拉板结构疲劳寿命评估黄涛;熊楚峰;周金枝;李厚民【摘要】采用有限元法对厦漳跨海大桥锚拉板结构进行静载分析,并用热点应力法对其进行疲劳寿命评估,计算结果与足尺模型的静载和疲劳试验结果吻合良好,表明所建模型正确,同时也表明热点应力法不失为一种校核桥梁钢结构疲劳强度的可行方法.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2013(030)002【总页数】6页(P52-56,94)【关键词】热点应力;S-N曲线;锚拉板;疲劳【作者】黄涛;熊楚峰;周金枝;李厚民【作者单位】湖北工业大学土木工程与建筑学院,湖北武汉430068;湖北工业大学土木工程与建筑学院,湖北武汉430068;湖北工业大学土木工程与建筑学院,湖北武汉430068;湖北工业大学土木工程与建筑学院,湖北武汉430068【正文语种】中文【中图分类】U441+.4随着大跨度斜拉桥的不断发展，对其索梁锚固结构也提出了更高的要求。

索梁锚固结构区域受力集中、构造复杂，是控制设计的关键部位，除了要考虑锚固结构的静力承载性能之外，由于各部件之间多采用焊接形式连接，在交变载荷作用下，易产生疲劳破坏[1]，因此还需要对其疲劳性能进行评估。

目前工程实际中钢结构的疲劳强度分析主要采用热点应力法，该方法已在海洋结构物、船舶工业、机械制造业等领域得到了应用[2]，尤其在船舶结构领域，热点应力法应用较为广泛，各大船级社都对该法进行了大量理论和实验研究，并根据长期实践经验和研究成果制定了相应的规范，据此对船舶结构进行疲劳强度设计[3～5]。

本文希望能借助船舶领域的成功经验，将S-N曲线应用到福建省厦漳跨海大桥锚拉板结构的疲劳强度分析中，结合有限元分析，采用热点应力法估算锚拉板结构的疲劳寿命。

并对比该锚拉板结构足尺模型的静载和疲劳试验结果，给出评定结果。

1 厦漳跨海大桥锚拉板结构建模本文以福建省厦漳跨海大桥的锚拉板结构为研究对象来进行疲劳寿命评估，该桥为双塔双索面半漂浮体系组合梁斜拉桥，斜拉索与主梁之间采用锚拉板式的锚固方式。

厦漳跨海大桥南汊主桥索塔钢锚梁安装施工及测量控制1. 引言1.1 背景介绍厦漳跨海大桥是连接福建省厦门市和漳州市的重要交通枢纽，是集桥梁、隧道、岛礁和海底隧道于一体的综合性跨海大桥工程。

南汊主桥是厦漳跨海大桥的重要组成部分，其索塔钢锚梁的安装施工及测量控制工作具有重要意义。

随着我国经济的飞速发展和对基础设施建设的需求不断增加，跨海大桥项目越来越多，越来越大。

而南汊主桥作为厦漳跨海大桥的重要部分，其索塔钢锚梁的安装施工是整个工程的关键环节。

深入研究钢锚梁的安装施工及测量控制方法，保障工程质量和安全，对于推动跨海大桥建设具有重要意义。

通过对厦漳跨海大桥南汊主桥索塔钢锚梁安装施工及测量控制的研究和探讨，可以为类似项目提供借鉴和参考，提高跨海大桥的建设水平和质量，助力我国基础设施建设的发展。

本研究具有重要的理论和实践意义。

1.2 研究目的研究目的是为了深入探究厦漳跨海大桥南汊主桥索塔钢锚梁安装施工及测量控制的技术细节和关键问题。

通过对安装施工过程和测量控制方法的分析和总结，旨在提高工程施工的效率和质量，确保工程安全可靠。

通过对存在的问题及解决措施的研究，不断改进施工流程和技术手段，提升工程的可持续发展能力。

此研究具有重要的实际意义，可为类似工程的建设提供经验和参考，促进大型桥梁工程的发展和进步。

通过本研究，可以全面了解厦漳跨海大桥南汊主桥索塔钢锚梁安装施工及测量控制的具体情况，为相关领域的研究和实践提供科学依据和技术支持。

1.3 研究意义厦漳跨海大桥是中国重大交通基础设施项目之一，连接厦门市和漳州市，对于促进两地经济社会发展具有重要意义。

南汊主桥作为厦漳跨海大桥的重要组成部分，其索塔钢锚梁的安装施工及测量控制对于保证桥梁安全稳定运行具有至关重要的意义。

通过对南汊主桥索塔钢锚梁的安装施工过程进行研究，可以探索出最有效的施工方法和工艺，提高工程施工效率，减少施工成本，同时保证工程质量和安全。

针对钢锚梁的测量控制方法研究可以有效保证桥梁结构的稳定性和安全性，为桥梁的使用和维护提供可靠的数据支持。

文章编号:1003-4722(2002)03-0014-03大吨位高疲劳应力幅斜拉索及锚具研究汪双炎1,党志杰2(1.中铁大桥局集团有限公司,湖北武汉430050;2.中铁大桥局集团桥梁科学研究院,湖北武汉430034)摘　要:结合芜湖长江大桥斜拉索的设计,阐述了大吨位高疲劳应力幅公铁两用斜拉桥斜拉索和锚具的研制及试验成果。

关键词:斜拉索;锚具;力学性质;疲劳试验中图分类号:U448.38文献标识码:AR esearch on H eavy 2load High F atigue Stress AmplitudeC able and Anchorage of C able 2stayed B ridgeWAN G Shuang 2yan 1,DAN G Zhi 2jie2(1.China Zhongtie Major Bridge Engineering Group Co.,Ltd.,Wuhan 430050,China ;2.The Bridge Science Research Institute of China Zhongtie Major Bridge Engineering Group Co.,Ltd.,Wuhan 430034,China )Abstract :According to the cable design of Wuhu Changjiang River Bridge ,the research process and the test results of heavy 2load high fatigue stress amplitude cable and anchorage ,which could be used in double deck cable 2stayed bridge for highway and railway ,are introduced.K ey w ords :stay cable ;anchorage ;mechanical property ;fatigue test收稿日期:2001-12-11作者简介:汪双炎(1964-),男,高级工程师,1986年毕业于西南交通大学桥梁工程专业,工学学士,1989年毕业于西南交通大学土木工程学院桥隧专业,工学硕士。

桥梁结构的疲劳性能分析与设计桥梁结构是交通建设的重要组成部分，能够便捷地连接两岸，并促进区域经济发展。

但是，桥梁结构在长时间的使用过程中会经受到多种复杂作用力，如风荷载、震动荷载、交通荷载等，长时间使用后，容易出现疲劳损伤。

因此，疲劳性能的分析和设计对于提高桥梁结构的使用寿命和保障行车安全至关重要。

一、桥梁结构的疲劳损伤机理桥梁结构在长期使用中，会长时间受到交通荷载、周期性荷载等作用力的影响，局部区域可能会出现疲劳损伤。

这种损伤是在循环荷载作用下由于塑性和疲劳应力积累导致应力集中区出现撕裂或断裂，最终导致桥梁结构的损坏。

桥梁结构的疲劳损伤机理主要表现在以下几个方面：（1）动载作用下的疲劳损伤：动载荷载作用下，桥梁结构承受随时间变化的交通荷载，其反复载荷会导致钢材中疲劳裂纹的形成，使桥梁结构逐渐疲劳损伤。

（2）土壤沉降作用下的疲劳损伤：由于铁路、公路弯曲轨道的存在、车辆交替通过、换向、停泊等运动活动，使沉降点在一个特定的时间中反复受到十分复杂的负载作用。

（3）环境因素导致的疲劳损伤：如氧化腐蚀、气候变化、大风等，这些因素都会对桥梁结构的耐久性产生不同程度的影响，这也是桥梁结构出现疲劳损伤的主要原因。

以上机理指出了桥梁结构的疲劳损伤机理，这也是桥梁结构设计和维护要注意的关键方面。

二、桥梁结构的疲劳性能分析方法对于桥梁结构而言，正确地进行疲劳性能分析，极为重要，这也是桥梁设计的关键方面之一。

下文将从不同角度，分别介绍几种主流的分析方法。

（1）偶然事件模拟法偶然事件模拟方法是指对桥梁结构在实际使用工况下可能出现的偶然负荷进行事故模拟，对桥梁结构的疲劳寿命、可靠度等进行评估。

这种方法的不足在于，需要建立针对偶发载荷的事故模型，因此工作量较大，并且普遍情况下该模拟方法并不能准确模拟实际工况。

（2）等效荷载法等效荷载法是指通过对桥梁结构荷载作用的幅值及作用次数进行等效转换，找到相等应力下等效荷载的作用次数，对桥梁结构疲劳损伤进行分析。

混凝土桥梁疲劳设计方法综述
王丽;张玉玲
【期刊名称】《铁道建筑》
【年(卷),期】2008(000)001
【摘要】桥梁结构的疲劳问题在其结构设计中占有越来越重要的地位.文章针对混凝土桥梁的疲劳设计验算方法,分析总结了国内外的桥梁设计规范及研究成果,对于今后进行疲劳设计的改进,有一定的指导意义.混凝土桥梁的疲劳设计方法有:容许应力设计法、极限状态设计法、断裂力学评定法、通过试验设计和概念设计等.上世纪加年代到70年代初,疲劳设计基本上采用的是容许应力设计法.随后工程结构可靠度设计标准采用极限状态法,等效重复应力法,可靠指标评估法和极限损伤度法等随之采用.断裂力学评定法、通过试验设计和概念设计法近年来才开始尝试,在许多方面有待于进一步研究.
【总页数】3页(P34-36)
【作者】王丽;张玉玲
【作者单位】铁道科学研究院,铁道建筑研究所,桥梁与结构工程事业部,北
京,100081;铁道科学研究院,铁道建筑研究所,桥梁与结构工程事业部,北京,100081【正文语种】中文
【中图分类】U442.5
【相关文献】
1.桥梁结构疲劳性能分析与疲劳设计方法研究
2.桥梁结构疲劳特性分析发展历程与评定设计方法综述
3.基于英标规范体系的混凝土桥梁设计方法研究
4.钢筋混凝土桥梁疲劳性能影响因素综述
5.钢筋混凝土桥梁疲劳性能影响因素综述
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厦漳跨海大桥南汊主桥索塔钢锚梁安装施工及测量控制1. 引言1.1 研究背景厦漳跨海大桥是连接福建省厦门市与漳州市的重要交通枢纽，是中国东南沿海地区的重要桥梁工程之一。

南汊主桥是厦漳跨海大桥的核心部分，是连接两岸的重要桥梁节点。

为了确保南汊主桥的安全性和稳定性，必须对其进行精细的施工和测量控制。

南汊主桥的索塔钢锚梁是桥梁结构中的重要组成部分，对桥梁的承载能力和稳定性起着至关重要的作用。

南汊主桥索塔钢锚梁的安装施工必须严格按照设计要求和施工规范进行，同时需要进行精确的测量控制，以确保结构的精确性和稳定性。

本文旨在探讨厦漳跨海大桥南汊主桥索塔钢锚梁安装施工及测量控制的方法和技术，为工程实践提供参考和借鉴。

通过深入研究这一重要环节，可以为类似桥梁工程的施工提供经验和指导，同时也可以总结出施工中的挑战和解决方案，为未来工作提供重要的参考依据。

1.2 研究目的本文旨在探究厦漳跨海大桥南汊主桥索塔钢锚梁安装施工及测量控制的关键技术和方法，为类似跨海大桥项目提供参考和借鉴。

具体目的包括：1. 分析南汊主桥索塔钢锚梁安装施工过程中存在的问题和挑战，总结经验教训，提出改进措施，以实现施工的高效、安全和质量保障。

2. 探讨测量控制方法及数据分析，深入研究施工中的测量技术及其在安装过程中的应用，为工程测量提供可靠的数据支持。

3. 分析安装效果，评价索塔钢锚梁的安装质量，探讨影响安装效果的因素，并提出改进建议，为未来类似工程提供参考。

1.3 方法和技术在南汊主桥索塔钢锚梁安装施工过程中，采用了先进的方法和技术来保证施工的顺利进行。

我们利用了先进的建筑模拟软件来对施工过程进行仿真和优化。

这样可以在施工前就发现潜在的问题并加以解决，提高施工效率和质量。

我们采用了高精度的测量仪器来确保索塔钢锚梁的安装位置和角度的准确性。

通过精确的测量数据，可以保证整个桥梁结构的稳定性和安全性。

我们还采用了先进的起重设备和施工工艺，确保索塔钢锚梁在施工过程中的平稳安装。

超大型索网锚固体系及其极限与疲劳性能研究人类对未知世界的不断深入探索,渴求建造更多更大口径的天文望远镜,而超大型索网结构是巨型天文望远镜建造工程的关键部分。

500m口径球面射电天文望远镜(FAST)反射面支撑索网体系是超大型索网结构典型代表,其索网自重达1200吨,支撑面板自重近2000吨,目前世界规模最大、精度要求最高。

FAST反射面通过主动变位对天体实施跟踪观测,索网变位十分频繁,从而导致拉索锚固系统长期饱受疲劳交变荷载的作用。

如何在巨大的静、动荷载作用下保障索网结构的安全性,是FAST结构设计和建造过程中最关键的科学问题之一。

国家天文台要求FAST主索网拉索能够承受应力幅高达500MPa的疲劳荷载,不仅远高于现行相关国家规范的规定,甚至在全世界同类工程领域亦是史无前例。

本文针对FAST工程,以拉索锚具结构分析为主线开展研究。

采取理论分析、数值模拟相结合的方法,设计及优化了锚固体系组件,并通过试验和工程应用,验证了锚固体系达到500MPa疲劳应力幅、索力准确测量以及索长±1.0mm测控的预期目标,为同类型超大型索网的建造提供设计方法和解决方案。

具体研究工作包括:第一,根据索网的环境温度变化和受力工况,计算得出了索网应力和温度升降的关联较小,疲劳荷载主要是由于索网主动变位产生。

理论分析了下拉索力值对主索力值的影响,据此推测出了主索规格的合理选取范围,并与索网数值模拟结果相吻合。

结果表明,索网中间区域的主索承受的应力幅值和频次较大,其中,规格S3、S4和S6型拉索承受的最高,是重点研发对象。

第二,采取轴对称弹性力学方法以冷铸体为主体分析了锚具结构的应力分布规律;推导出了锚固效率系数与影响因素的数学表达式,为锚具结构内部应力分布合理调整提供了理论指导。

提出了锚固效率指标的概念以及按照相同锚固效率指标进行锚具结构参数选取的设计原则。

在此基础上,提出了新型的主锚杯+辅助锚杯的双锥体锚具结构。