悬索桥主塔索鞍计算分析研究.pdf

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1、悬索桥主塔索鞍计算分析研究黄奶清，李亚平，黄吉滔(1．安徽芜铜长江高速公路有限公司，安徽合肥230022；2．同济大学桥梁工程系，上海200092)摘要：主索鞍鞍座是悬索桥的重要承载构件，其计算分析具有一定的复杂性和难度。文章针对某大跨径悬索桥的主索鞍，对鞍座的计算方法、有限元建模及其分析过程中的关键问题进行了研究，以期对相关工程具有一定的借鉴意义。关键词：悬索桥；主索鞍；有限元模型；有限元分析中图分类号：U448．25；U443．38文献标识码：A文章编号：1673—5781(2014)02—0185—02主索鞍鞍座是悬索桥的重要承载构件，用以支索鞍的预偏量为0．986m，鞍体铸钢件部分的容

2、许应承和固定主缆，使其圆顺地改变方向，并将主缆荷力为147MPa，鞍体钢板部分的容许应力为载以垂直力和不平衡力的方式均匀地传递到桥塔，在157MPa，钢板与钢板的熔透焊缝的容许应力为其详细的有限元计算中应考虑如下方面L14]：①主索157MPa，铸钢件与钢板的容许应力147MPa。鞍鞍座与缆索成桥状态的线形相匹配，并满足结构受力要求。②主缆与主索鞍鞍头相互作用的模拟应与实际情况等效。③主索鞍鞍体各部分所受的应力状态应该满足相应铸件和钢板的强度要求。主索鞍分析常用的加载方法有多种，如虚拟传力杆单元法、实体单元节点自由度放开、流体单元模拟图1主索鞍立面图法、直接加面力法、接触分析等，但也都有一定的

3、局限性，本文采用直接加面力法，将主缆索股按排列方式加在承缆槽内每一个承压面上的压力算出，包括侧面和底面，然后以面压力的形式直接施加到鞍座的侧壁上，这种方法受力直观，能较好地模拟纵肋与横向加劲肋相交处的应力集中状况，能够满足仿真要求且思图2主索鞍横截面图路明确5。本文利用大型通用有限元软件Ansys建立主塔索鞍鞍体的三维空间有限元模型，主索鞍鞍体的铸钢1主塔索鞍的有限元模型件和厚钢板均采用实体建模，采用软件单元库中的本文选择某大跨径悬索桥的主塔索鞍作为研究Solid95单元进行模拟分析。为确保划分网格合理，对象，将主索鞍整体结构分为鞍头、下部加劲肋板和将局部细化后的计算结果与局部细化前的计算结果

4、耳板3部分，具体如图1和图2中的N～N号截进行了比较，两者给出的结果几乎相等，因而可以认面位置，通过这14个截面对主索鞍鞍体进行剖切面定所划分的网格密度是合适的，能够满足局部仿真分位置处的应力分析，根据第四强度理论分析各个部分析的精度要求。主塔索鞍模型总计实体单元约为及截面的YonMises应力状态，在本文中仅列出具20万个，节点数总计约为31万个[7]。有代表性的N、N、N和N截面的计算结果。计算中不考虑结构材料非线性，将结构视为均质主塔索鞍鞍体的构造图见图1和图2，主缆恒载弹性体，以弹性模型和泊松比表示结构的材料特性，切线角边跨侧ab一25．455。，主跨侧d一23．632。，主计及自重影

5、响。主索鞍鞍体底部平面采用竖向和横收稿日期：2014—03—16；修改日期：2014—03—26作者简介：黄奶清(1982一)，男，福建福安人，硕士，安徽芜铜长江高速公路有限公司工程师《工程与建设》2014年第28卷第2期185