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顺昌人行悬索桥
ANSYS有限元模拟
课程名称：《索结构》
姓名：***
（N022005156）
桥隧工程
李秀芳
（N012005131）
结构工程
指导老师：彭大文（教授）
陈昀明
报告日期：2003年2月28日
福州大学土木建筑工程学院
2003年2月28日
一、顺昌人行悬索桥简介
设计人行荷载2.5kN/m.
主索跨度348米，失高20米，桥面净宽2.5米。
主索采用7根42（719）共14根。
桥面系吊索用19的钢丝绳。
桥面系长度268米。
桥面两端标高为1.00米，跨中标高为4.00米，呈抛物线型。
二、有限单元模型
2．1基本假定
由于悬索桥的受力传力体系的复杂性，顺昌人行悬索桥桥面系
统的构件多样，空间位置的复杂性，对其有限元模型作了一些合理
的假定，并最大程度地保证简化后的有限元模型质量，刚度的不变
性：
（1）结构部分归类为横向工字梁，纵向工字梁，纵向槽钢、斜
向支撑，主塔竖向构件，主塔横向构件，主索，竖向吊杆，桥面
板。
（2）主塔竖向构件在全部高度，主塔横向构件在全部长度上只
有一个截面属性，忽略倒角的影响；主塔竖向构件底端直接固接。
（3）主索与桥塔横向构件的连接采用自由度耦合来模拟。
（4）桥面的横、纵、斜向的梁及桥面板处于同一平面内，而其
相应的面外刚度的计算以此为基准。
（5）由于本模型没有用来计算横向风载的影响，所以缆风绳没
有
2．2单元类型
在有限元模型中，使用了三种单元类型对悬索桥的桥塔、桥面
系、缆索进行了模拟。他们分别是三维弹性梁单元（BEAM4），三
维杆单元（LINK10），板壳单元（SHELL10），各个单元的类型简
述如下：
（1）Beam4
可承受拉力、压力、扭矩、弯矩.每个节点有6个方向的自由度.
可以考虑应力刚化,大变形等特性。（见图1）
图1Beam4示意图
（2）Link10
Link10单元在每个节点上有三个自由度：沿节点坐标系x、y、
z方向的平动。适用于模拟3-D空间桁架,杆件,弹簧等结构.使用只拉
选项时,如果单元受拉,刚度九消失,以此来模拟缆绳的松弛或链条的
松弛.可只承受轴向拉力或只承受轴向压力,无法承受弯矩.元素具有
塑性,徐变,膨胀,应力强化,大变形和大应变等特性。（见图2）
图2Link10示意图
（3）Shell63
Shell63单元每个节点有六个自由度：x、y、z方向的平动和绕
x、y、z轴的转动。该单元包括应力刚化和大变形功能。在大变形分
析（有限转动）中，可以用一致切向刚度矩阵。（见图3）
图3Shell63示意图
2．3单元特征
在建模过程中，根据设计图纸归纳出全桥的各个构件的名称、
所属的单元类型、截面的最大尺寸、所属的材料类型。
表1单元特征
结构部分单元类型截面尺寸（m）材料类型
横向工字梁BEAM4
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