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在宽阔高深的峡谷、海湾地区修建具有超高墩索塔的多跨斜拉桥时,由于建设条件的需要及对桥梁景观的重视,各种构造复杂的钢筋混凝土索塔结构层出不穷。对于此类型索塔,传统的计算分析结果与结构真实受力状态误差较大,这将导致设计师对于索塔构件的真实应力状态认知不足,最终可能造成钢筋配置不合理而使其出现各种受力裂缝。笔者以赤石大桥为工程背景,通过空间有限元精细化分析及试验研究,揭示索塔结构的实际受力特性及其应力分布规律,为今后同类型索塔的设计和施工提供有益的建议,以保证结构的安全性与耐久性,具体开展了以下几个方面的工作:(1)在参阅大量文献的基础上,对设计计算过程中导致钢筋混凝土索塔开裂的可能原因进行初步分析和总结,明确复杂构造索塔计算分析过程中应注意的问题。(2)利用Midas/Civil建立全桥空间杆系有限元模型,进行整体分析后,得出索塔整体受力情况,为塔墩节段试验的加载设计和实体有限元分析的边界条件模拟提供了依据。(3)通过7号索塔塔墩节段模型试验,研究了塔墩节段的应力分布及受力性能;同时,对试验模型进行了弹塑性有限元分析。试验和计算结果对比分析表明,两者的结构应力、变形及裂缝分布结果均能较好的吻合。此外,试验及有限元分析结果显示,索塔构造复杂的B、C横梁区域,结构应力复杂,水平应力较大,容易出现裂缝。(4)利用ANSYS进行了塔墩实体有限元精细化分析。分析结果表明,塔墩非横梁节段纵、横桥向应力水平均较低,仅在双肢节段塔墩内壁倒角处的局部区域存在较大的顺桥向拉应力,必须加密水平钢筋配置以避免受力裂缝的出现。此外,将杆系有限元与实体有限元的计算结果进行了比较分析。分析表明,对于结构截面正应力的计算,前者仍然是适用的,但结果稍微偏于不安全。(5)利用子模型分析技术,进行了横梁节段预应力施加效应及8号索塔B横梁预应力张拉工序的计算分析。施加效应分析表明,各横梁构件施加预应力后,水平应力明显降低,最大拉应力作用下结构裂缝宽度能够满足设计要求。张拉工序分析表明,按照调整后的施工顺序张拉8号索塔B横梁预应力束,结构应力满足安全性要求。