基于悬索桥修正成桥线形的索夹弯曲应力分析

《基于悬索桥修正成桥线形的索夹弯曲应力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、46世界桥梁2011年第6期基于悬索桥修正成桥线形的索夹弯曲应力分析阮坤。陈作银，陈冠桦。(1．北京建达道桥咨询有限公司，北京100016；2．贵州省交通规划勘察设计研究院，贵州贵阳550001)摘要：为较精确地分析悬索桥成桥线形下索夹对主缆弯曲次内力的影响，基于成桥状态下的分段悬链线理论，考虑索夹的套箍作用修正成桥线形，使其更接近于实际线形。修正后的成桥线形近似为各段悬链线与短直线段交替连续的混合线形。以三汊矶大桥为例，利用有限元法计算出索夹端面处主缆的主拉应力及索夹相对转角，代人wYATT公式，

2、计算出主缆在各个索夹端部的二次弯曲应力及索夹在吊杆力作用下的纵向弯曲应力。计算结果表明：桥塔附近索夹端部主缆二次应力较大；当荷载作用于一个边跨或半中跨时，加载跨索夹端部主缆二次应力较大；各索夹纵向弯曲应力分布较稳定，均符合结构实际受力特点。关键词：悬索桥；成桥线形；悬链线；索夹；弯曲应力；有限元法中图分类号：U441．5文献标志码：A文章编号：1671—7767(2011)06—0046—041引言夹自重等叠加在一起作为吊杆集中力，计算出分段传统的悬索桥成桥线形采用分段悬链线迭代法悬链线线形。计算口

3、]，该法对索夹位置进行点集中力处理，索夹作(2)计算吊点处索夹安装倾角。由分段悬链线为连接吊杆与主缆的重要节点构件_2]，通过与主缆迭代程序迭代出成桥状态下整体线形后，各吊点位间的摩擦力将吊杆力传递给主缆。然而实际中索夹置左、右分段悬链线方程已知，则可推出线形上任意有一定的长度，在其长度范围内由于索夹的套箍作一点的坐标，索夹安装倾角由吊点左、右两段悬链线用，索夹位置处主缆线形为一直线段，因此可以对其在吊点处斜率所确定的夹角决定。线形进行修正，代人WYATT公式_3]，推出主缆的(3)确定索夹两端断面

4、与沿索夹缆索轴线交点二次弯曲应力。自锚式悬索桥矢跨比较大，索夹长坐标(本文称索夹端面中心坐标)。(2)中已计算出度较长、较陡[4]，对主缆二次弯曲应力影响较大，索夹安装倾角，索长已知，利用数学模型公式，计算因此，分析索夹弯曲应力对判断悬索桥主缆次内应出索夹端面中心坐标。力分布及耐久性有实际意义。本文以长沙市第一座(4)计算修正分段悬链线线形。对整个主缆线跨湘江的自锚式悬索桥——三汉矶大桥为工程实形，假定索夹端面中心坐标之问的缆索段为一段悬例，分析悬索桥修正成桥线形的索夹弯曲应力。链线，而索夹端面中心

5、索夹长度段为一直线段。则可利用各段分段悬链线公式进行数学修正，修正后2修正成桥线形的分段悬链线公式，即可计算出修正分段悬链线上根据分段悬链线的迭代解析理论_1]，确定成桥的主缆坐标。因此，修正分段悬链线线形更接近悬状态下主缆上各个节点的坐标及节点前、后的悬链索桥主缆成桥线形。线方程。由三汊矶大桥主孔悬索桥索夹抗滑性能试验【7可知，由于索夹夹紧的作用，主缆内、外部的空3利用ANSYS建立考虑索夹单元的悬索桥模型隙率不同，使索夹内部钢丝更加密实，每个索夹长度以往对悬索桥进行建模分析时，直接将吊杆杆范围内

6、主缆的刚度较索夹外主缆大]。因此，对单元与主缆杆单元采用节点连接口，本文在建立模于主缆整体成桥线形而言，主缆通过索夹处沿索夹型时，将索夹在吊杆处分为2个梁单元，主缆杆单自身长度为一直线段，修正成桥线形的步骤为：元、吊杆杆单元分别与索夹梁单元相连接。主缆与(1)计算分段悬链线线形。对主缆进行分段悬吊杆采用ANSYS中只受拉不受压的Linkl0单元链线线形迭代，迭代时对吊点处索夹位置简化为一模拟；加劲梁中主梁和系梁均采用Beam4单元模点来处理，将加劲梁传递给吊杆的力、吊杆自重、索拟；钢箱梁简化为双主梁

7、，采用梁单元模拟；双主梁收稿IZ期：2011—07—04作者简介：阮坤(1982-)，男，工程师，2003年毕业于河南大学土木工程专业，工学学士，2006年毕业于中南大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士(E—mail：rankokok@163．com)。基于悬索桥修正成桥线形的索夹弯曲应力分析阮坤，陈作银，陈冠桦47之间的横隔梁用刚性梁连接，形成梁格；桥塔采用梁程学会学报中发表的学术论文l_3]，拥有很大轴拉应单元模拟。建立的有限元模型见图1。力的钢束在承受一端发生弯曲时的基本工作原理见图5，角度是一个

8、切线(在索夹和索鞍处)与主拉力方向的夹角。在钢束任一截面可得：M一日一Ty图1有限元计算模型解之得：Y—Ae+Be一有限元模型中，最重要的是索夹与主缆之间关系的模拟，文献[11]中将实际索夹由一理想化的索其中，g—一夹代替(见图2)，指出该理想化的索夹是由长度为式中，M为钢束端部弯矩；Y为位移变量；A、B为常z的刚体和由钢条所代表的钢丝索铰接而成的体量；T为钢束拉力；k为惯性半径；z为沿索长的测量系。这种理想化的索夹模型认为索夹内钢丝由于索参数；为主拉应力。夹的夹紧作