PC斜拉桥结构精细有限元模型分析.pdf

《PC斜拉桥结构精细有限元模型分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第25卷第4期华中科技大学学报(城市科学版)Vo1．25NO．42008年12月J．0fHUST．(UrbanScienceEdition)Dec．2008PC斜拉桥结构精细有限元模型分析王应军(武汉理工大学理学院，湖北武汉430070)摘要：以武汉长江二桥为研究对象，讨论了大型双塔双索面预应力混凝土斜拉桥结构精细有限元模型的建立方法，充分考虑了预应力混凝土斜拉桥结构的特点，提出了预应力斜拉索、预应力钢筋、普通钢筋、主梁和主塔等几种主要构件的单元划分原则以及边界条件模拟的方法，建立了武汉长江二桥空间精细有限元模型，通过不同荷载组合

2、分析了空间精细有限元模型的应力应变和挠度等，计算结果与试验结果比较接近，说明了这种方法的有效性。关键词：预应力；大型斜拉桥；精细有限元；ANSYS中图分类号：TU311．1文献标示码：A文章编号：1672—7037(2008)04—0085—03使用有限元方法对斜拉桥进行结构分析时，在充分研究了设计单位的技术图纸后，综合传统的做法是对桥塔、斜拉索和桥面系进行大量了每个预应力钢筋的初始张力换算成初始应变作的简化，比如用梁单元来模拟主塔和梁结构ll】，为实常数输入，考虑了主塔和主梁的钢筋配比等比较典型的有单主梁模型(脊梁模式)、17形

3、模参数输入到单元的模型中，最后得到模型如图型、双主梁模型和三主梁模型【4]等。这样的简化1～5。单元类型及材料特性如表1。大都建立在假设或等效的基础上，不能对斜拉桥结构进行深入的分析，没有充分发挥有限元分析的优势。近几年，由于计算机技术及大型有限元软件的发展，建立完整的或精细的大跨度斜拉桥有限元模型[7J已经变成可能，可以综合考虑梁索塔三者联结的边界条件以及它们的受力特点，特图1斜拉桥有限元模型别是预应力筋的作用、拉索初始张力等因素，进行精细的分析。本文应用大型通用有限元软件ANSYS，分析了大型双塔双索面预应力混凝土斜拉桥结构精

4、图2箱梁截面有限元模型细有限元模型的建立方法，充分考虑了预应力混凝土斜拉桥结构的特点，提出了预应力斜拉索、预应力钢筋、普通钢筋、主梁和主塔等几种主要图3主梁横隔板截面有限元模型构件的单元划分原则以及边界条件模拟的方法，建立了武汉长江二桥空间精细有限元模型。分别应用Linkl0单元模拟斜拉索和预应力配筋，Link8单元模拟普通钢筋，Solid65单元模拟主塔，Solid45模拟主梁来划分精细有限元模型。(a)主梁1有限元模型收稿日期：2008-06．06作者简介：王应军(1967．)，男，湖北浠水人，副教授，工学博士，研究方向为计算

5、力学，wangyin由un@whut．edu．cn。基金项目：国家自然科学基金(10672128)。·86·华中科技大学学报(城市科学版)2008年-．97158s9s63一74，b63s6日9一zⅢ4ll8l5一z，HⅢ18794l一’u，b⋯一一(b)钢筋网．．035933图4主粱及钢筋有限元模型图6自重下的挠度2．2试验结果与计算结果比较分析说明：在三行六列对称加载工况下，计算出主梁跨中最大挠度181mill，而实测值为169mii1，二者相差12nlrn，误差为7％。在三行六列偏心加载下，上下游桥面之间产生轻微的倾斜，上下

6、游之间倾斜10mln。从以上分析可以看出，在跨中对称加载后，两个主塔均偏向跨中；在偏载作用下，偏向边跨，这也符合结构的受力特点。另外实测值和理论计算值均小于斜拉桥主跨的1／500(O．8m)，可见这说明结构表现了良好的性态。3结语图5主塔有限元模型综合考虑大型预应力斜拉桥结构的特点，建表1单元类型和材料特性立了桥梁结构的精细有限元模型。参考成桥后的荷载试验方案，分别计算了不同工况下的静载加载结果，将计算结果与试验结果进行了对比，两者差异不大，说明了精细有限元模型的有效性。参考文献【1]陈幼平，周宏业．斜拉桥的动力分析模型[J]．中

7、国铁道科学，1995，16(1)：78—88．【2】陈淮，郭向荣，曾庆元．大跨度斜拉桥动力特性2计算与试验比较分析[J]．计算力学学报，1997，14(1)：57—63．【3】苏成，韩大建，王乐文．大跨度斜拉桥三维有限2．1试验加载工况元动力模型的建立【J】．华南理工大学学报(自然科学武汉长江二桥在1993年建成后，于同年6版)，1999，27(11)：51—56．月由同济大学桥梁工程系负责对全桥进行了荷载【4]王振阳，叶贵如，徐兴．大跨独塔斜拉桥的自振特试验I5】。同济大学依据设计单位提供的资料，对性测试与分析fJ]．公路交通科

8、技，2003，2O(4)：41．43．桥梁进行了相关的静载试验和动载试验。在静载【5】刘高，王秀伟，强士中．斜拉板桥的动力分析模试验方案中考虑了主梁跨中断面及边跨索断面为型[J]．桥梁建设，1999，(1)：7-9．弯矩控制截面。全桥设计荷载为汽车