悬索桥结构分析（ANSYS）.pdf

整体受力分析 建模思路：对于全桥整体受力分析，宜采用杆系建模方式。由于 全桥主梁由两个分离的大钢箱通过中间短横梁联系，所以主梁宜采用 双脊梁“鱼骨架”模型。在本桥中，吊杆均为倾斜杆件，故在吊杆末 端与主梁采用劲性杆连接模拟。 单元选择：主梁、中间短横梁及其主塔采用beam44 空间弹性单 元，主缆及吊杆采用link10 单元（选择只受拉属性），劲性杆采用beam4 空间单元来模拟。 荷载工况： 1、自重作用； 2 、在自重作用下，同时全桥对称加载城A 汽车荷载； 3、在自重作用下，同时全桥单边加载城A 汽车荷载； 4 、在自重作用下，同时在主跨对称加载城A 汽车荷载； 5、在自重作用下，同时在主跨单边加载城A 汽车荷载； 6、在自重作用下，同时在主跨单边加载城A 汽车荷载加升温； 7、在自重作用下，同时在主跨单边加载城A 汽车荷载加降温； 在利用ANSYS 进行整体受力分析时，大缆线形及其初始索力对 最终的受力影响比较大，所以如何确定比较合理的大缆线形及初始索 力成为整体受力分析的关键。在本桥整体受力分析中，对于大缆线形 及初始索力确定的原则是：在自重作用下，以塔处于小弯矩或无弯矩 状态为目标，同时考虑在荷载（此时主要指自重）作用下，大缆及其 索塔塔顶的变形最小。当达到上述两原则时，可以认为此时自重作用 下的线形为成桥线形，而此时的大缆轴力则为成桥时的轴力，即可确 定为初始轴力。在该初始轴力作用下，卸下主梁自重后的大缆线形， 即可认为是空缆线形。 整体模型如下： 杆系模型： 杆系渲染后的模型： 下面仅提取上述三个工况下的受力及变形供分析参考： 一、自重作用下的受力及其变形 1、在自重作用下的总体变形：最大值8.29cm 2 、X 向变形：最大值-5.22cm 3、Y 向变形：最大值2.13cm 4 、Z 向变形：最大值-6.36cm 5、索塔弯矩：最大值为3.01e8N*m 6、大缆轴力：3220t～3950t 7、吊杆轴力：77.5t～157t 8、主梁弯矩：最大值为1.25e7N*m 9、支反力：由边跨大缆产生的边跨部分锚锭区竖向支反力共计-4570t 。 10、其它：主梁轴力最大为3186t ；塔在承台顶的轴力为13626t；中 间短横梁最大轴力为287t 。 附空缆线形： 二、自重作用及对称布载作用下的受力及其变形 汽车荷载采用城 A 级：线载 10KN/m，集中荷载300KN，六车 道，不折减，对称布载。 1、在荷载作用下的总体变形：最大值31.97cm 2 、X 向变形：最大值-13.20cm 3、Y 向变形：最大值7.97cm 4 、Z 向变形：最大值-29.94cm 5、索塔弯矩：最大值为4.36e8N*m 6、大缆轴力：3610t～4335t 7、吊杆轴力：94.5t～171t 8、主梁弯矩：最大值为1.75e7N*m 9、支反力：由边跨大缆产生的边跨部分锚锭区竖向支反力共计-5230t 。 10、其它：主梁轴力最大为3597t ；塔在承台顶的轴力为14579t；中 间短横梁最大轴力为368t 。 三、自重作用及偏载作用下的受力及其变形 汽车荷载采用城 A 级：线载 10KN/m，集中荷载300KN，三车 道，不折减，单边布载。 1、在荷载作用下的总体变形：最大值25.13cm 2 、X 向变形：最大值-11.19cm 3、Y 向变形：最大值-6.98cm 4 、Z 向变形：最大值-21.43cm 5、索塔弯矩： 顺桥向最大值为3.67e8N*m 横顺桥向最大值为3.38e7N*m 6、大缆轴力：3310t～4155t 7、吊杆轴力：82.2t～174t 8、主梁弯矩：最大值为1.64e7N*m 9、支反力：由边跨大缆产生的边跨部分锚锭区竖向支反力共计-4800t 。 10、其它：主梁轴力最大为3509t ；塔在承台顶的轴力为14109t；中 间短横梁最大轴力为448t 。 四、自重作用及主跨对称布载作用下的受力及其变形 汽车荷载采用城 A 级：线载 10KN/m，集中荷载300KN，六车 道，不折减，主跨对称布载。 1、在荷载作用下的总体变形：最大值32.54cm 2 、X 向变形：最大值-13.37cm 3、Y 向变形：最大值7.64cm 4 、Z 向变形：最大值-30.5cm