摘要：锚拉板作为索梁锚固区的主要结构形式之一，以其具有维修养护方便等优点，越来越多的被应用于工程实践当中，而组成锚拉板各板件间力的传递机理一直是专家学者研究的重点。因此本文根据实际项目需要对该结构进行设计，并采用三维有限元软件建立有限元模型，对其结构进行安全性能分析，为以后设计人员设计提供技术支撑。 关键词：锚拉板；传递机理；有限元； 索梁锚固；
引言
锚拉板[1]结构简单，制作加工方便且易于维护，是斜拉桥索梁锚固常见形式之一，较为广泛地应用在钢结构主梁上。锚拉板索梁锚固结构[2]主要由锚拉板、锚垫板、支撑管及加劲肋等组成。
近年来随着交通工程的不断发展，斜拉桥的建设规模越来越大，锚拉板的应用也越来越广泛，那么对于锚拉板在索力作用下各组成部分的力学性能的研究就显得尤为必要。
工程概况
缘114某跨江主桥，桥跨布置为100+308+806+308+100m，为柱式塔四索面分离式钢箱梁斜拉桥，主梁采用扁平钢箱梁，桥跨布置如图1所示。斜拉索按照空间扇形布置，全桥共8×24+4对索。斜拉索在梁段上的标准间距为16m，在塔上的锚固间距为2.5m，斜拉索上端通过回转索鞍锚固在桥塔内，下端通过锚拉板与主梁连接。全桥共采用4种钢绞线斜拉索，分别对应于5种型号的锚拉板。
图1桥跨布置示意图
如图2所示，锚拉板是由竖拉板N1、横拉板N2、加劲环N3、支撑管N4、加劲肋N5、顶帽板N6、导管N7、锚垫板N8和加强圈N9构成。其中竖拉板N1板与钢箱梁腹板焊接形成拉板，将梁上荷载传递至拉索，进而传递至主塔。
图2钢主梁锚拉板侧面构造图
基本假定与模型建立
3.1 计算模型
全桥共设置196对斜拉索，不同的斜拉索分别对应不同的锚拉板类型，选取索力最大的一个梁段即岸侧22号拉索对应的锚拉板进行计算分析，如表1所示。
表1模型拉索选取
拉索位置 | 拉索编号 | 拉索型号 | 锚拉板型号 |
岸侧22# | AN22 | 15-43 | 15-43 |
AW22 | 15-31 | 15-37 |
耳垫 | | | |
分析时采用通用有限元软件建立对应拉索位置的锚拉板钢箱梁模型。其中钢箱梁采用适用于薄板和中等厚度的板单元进行模拟，锚垫板采用具有超弹性、应力钢化、蠕变、大变形和大应变能力实体单元进行模拟。其中支撑管与锚垫板单元间的接触以相同位置节点耦合进行连接。 尺码圈计算中使用双线性随动强化模型（BKIN）模拟钢材的材料非线性，考虑钢材进入屈服状态后应力重分配情况。
3.2 荷载取值
根据《公路斜拉桥设计细则》规定：运营状态斜拉索的安全系数不应小于2.5，即
[σ]≤0.4fpk
式中： [σ]—拉索的容许应力(Mpa)
f磁悬浮支架图片pk—拉索的抗拉标准强度(Mpa)
考虑到斜拉索的可更换性以及，拉索存在疲劳断索的可能性，因此为了保证结果的安全必
然。必然保证锚拉板不先于斜拉索发生破坏，因此在计算中拉索索力应取0.4倍标准破断索力。因此计算中荷载采用锚拉板所能承受的最大拉索的索力进行加载。模型加载索力如表2所示，荷载通过面荷载的形式施加到锚垫板上。
表2模型加载索力表(钢锚拉板)
斜拉索编号 | 锚拉板型号 | 拉索型号 | 标准破断索应力（Mpa） | 标准破断力（kN） | 加载索力（kN） |
AN22 | 15-43 | 15-43 | 1860 | 11197.2 | 4478.88 |
AW22 | 15-37 | 15-31 | 1860 | 9634.8 | 3853.92 |
| | | | | |
3.3 边界条件
由于本次分析过程仅考虑锚拉板部分的受力情况，因此在分析时在所取梁段两端断面用一般支撑的形式约束其平动自由度，锚垫板与支承管之间通过相同位置的节点耦合进行约束，模型的约束形式如图3所示。
铝塑型材
图3有限元模型约束形式
应力分析
4.1，AN22锚拉板板总体应力图
图4 AN22锚拉板各组成部分应力图（单位：Pa）
由图4可以看出：①岸侧22#拉索内侧15-43型锚拉板在15-43拉索作用下最大应力为338Mpa位于竖板上部圆形倒角处，竖板与导管接触部分最大应力为324Mpa，竖板张拉区域平均应力水平在120Mpa左右；②竖板加劲板部分最大应力水平在221Mpa，位于导管上加劲环、拉板N1与N2板三板接触处，其余部分平均应力水平在120Mpa左右；③锚拉板上索导管及其上的加劲肋最大应力水平在287Mpa，索导管应力水平以加劲环作为分界线，加劲环以下部分平均应力水平在130Mpa左右，加劲环以上部分应力水平呈现阶梯型分布，应力水平由80Mpa左右逐步降至33Mpa附近；④锚垫板以及顶帽板的除个别区域应力水平较大（最大应力均不大于200Mpa）外其余部分应力水平均小于100Mpa。锚拉板各组成板件应力均未达到屈服强度，同时分析结果表明结构的最不利位置位于竖板上部圆形倒角处，除此之外其余部分应力水平相对不高，大部分应力均在270Mpa以下。 4.2，AN22锚拉板板总体应力图
图5 AW22锚拉板各组成部分应力图（单位：Pa）
由图5可以看出：①岸侧22#拉索外侧锚拉板15-37型锚拉板在15-37拉索作用下最大应力为331Mpa位于竖板与导管接触位置，竖板张拉区域平均应力水平在120~140Mpa；②竖板加劲板部分最大应力水平在212Mpa，位于导管上加劲环、拉板N1与N2板三板接触处，其余部分平均应力水平在115Mpa左右；③锚拉板上索导管及其上的加劲肋最大应力水平在296Mpa，索导管应力水平以加劲环作为分界线，加劲环以下部分平均应力水平在130Mpa左右，加劲环以上部分应力水平呈现阶梯型分布，应力水平由80Mpa左右逐步降至33Mpa附近；④锚垫板以及顶帽板的除个别区域应力水平较大（最大应力均不大于200Mpa）外其余部分应力水平均小于100Mpa。同时分析结果表明同内侧锚拉板受力性能相似，结构的最不利位置亦位于竖板上部圆形倒角处，除此之外其余部分应力水平也相对不高，大部分应力均在270Mpa以下。
结论与展望
1，不同的锚拉板在其对应索力作用下，各个板件中竖板的应力水平最大，最大应力水平在330~340Mpa，位于竖板与索导管接触处以及竖板圆形倒角位置；除此之外锚拉板整体受
力均在270Mpa以内，满足Q345材料强度要求。
2，下一阶段将进一步对影响锚拉板应力水平的参数进行分析，以便为桥梁设计人员提供设计依据及相关思路。
参考文献：
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[4] 任美龙，曹映泓，刘承虞，等． 锚拉板式索梁锚固结构传力机理及设计优化[J],中外公路,2006,26( 5) : 94 -97．
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