悬索桥成桥状态结构受力分析-科技促进发展

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1、技术产业发展促高进国会EngineeringTechnology中ChtyinieaHocigh-TnSechtioIndustryPromo悬索桥成桥状态结构受力分析■　邓泽城江西省天驰高速科技发展有限公司南昌330103　　徐立红江西省高速公路投资集团有限责任公司南昌330025摘要：悬索桥是一种具有广泛应用和发展前景的桥型，因其造型优美、受力明确而成为大跨度桥梁的首选。本研究以单跨900m的悬索桥为例，建立空间有限元模型进行成桥阶段的静力和动力特性分析，讨论悬索桥荷载试验的主要测试内容和工况。关键词：悬索桥　成

2、桥状态　静动力分析　荷载试验悬索桥是一种具有悠久历史的桥型，以悬索为主2.主塔要承重构件。由于其构造简单、受力明确、跨越能力大、主要承受竖向荷载。在恒载作用下，以轴向受压抗震性能好和轻盈优美的造型，在现今长大跨径桥梁中为主；在活载作用下，以压弯为主；塔顶水平位移主要得到广泛应用。现代悬索桥经过了美国时期、欧洲时期由中、边跨主缆平衡条件决定。和日本时期的3个发展高峰期，已成为大跨度桥梁中最3.加劲梁[1]具竞争力的桥型。自20世纪末开始，中国现代悬索主要承受弯曲内力，是悬索桥保证车辆行驶、提桥建设发展较快，相继建成了诸

3、多超大跨径的悬索桥，供结构刚度的构件。一般情况下，加劲梁在吊装阶段建设水平得到了迅速的提高。随着新材料、新工艺和呈简支梁的受力特征，施加二期恒载前将加劲梁刚接，新技术的出现，悬索桥将具有越来越广阔的发展前景。此时的加劲梁呈多吊点的连续结构受力特征。一、悬索桥的受力特征4.吊索主要承受轴向拉力，是将加劲梁上的恒载、汽车悬索桥是由主塔、主缆、加劲梁、吊索、锚碇和活载传递到主缆的传力构件。恒载下吊索索力的大小索鞍等构件组成，结构共同承受外荷作用，受力按刚[2]决定着主缆的成桥线型。度进行分配。各主要构件的受力特征如下。5.

4、锚碇1.主缆是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地主要承受拉力，为几何可变体。主缆可通过自身弹性变形及其几何形状的改变来影响结构体系的平衡，基，通常采用重力式锚和隧道式锚。具有大位移非线性的力学特征。另外，主缆在恒载作6.索鞍用下被拉紧，具有很大的初始张拉力，使主缆能够维有主索鞍和散索鞍。主索鞍用以支撑主缆，并将持一定的几何形状，对后续结构形状提供强大的“重主缆所受竖向力传向主塔；散索鞍起支撑转向及分散束[3]力刚度”。股以便于主缆锚固的作用。SCIENCE&TECHNOLOGYFORDEVELOPMENT105

5、技术产业发展促高进国会中工程技术ChtyinieaHocigh-TnSechtioIndustryPromo二、悬索桥成桥状态静、动力分析中最重要的内容，竖向荷载作用下悬索桥的结构分析理论主要有弹性理论、挠度理论和有限位移理论等。1.工况概况弹性理论的基本假设是悬索为完全柔性、吊杆沿某单跨900m的钢桁架加劲梁悬索桥，设计荷载跨密布以及加载后悬索曲线形状保持不变等，其缺点为汽车-超20、挂车-120。主塔采用钢筋砼门型塔；是没有考虑恒载初始阶段内力及非线性大位移的影响，主缆采用预制平行钢丝索股（PPWS），主跨垂跨比

6、为适用于跨度小于200m的悬索桥。挠度理论的基本假1∶10；加劲梁由主桁架、上下平联和横向桁架组成，设是恒载沿跨度均匀分布、吊索为竖直且密布、加劲桁高6.5m，桁宽26.0m，加劲梁两端在索塔处设置梁为等直截面梁以及只计主缆和加劲梁的竖向变形等，塔连杆；吊索采用高强镀锌平行钢丝束，每个吊点由2其缺点是不适用于计算机电算，适用于跨度小于500m根吊索组成。的悬索桥。有限位移理论的基本假设是主缆的无应力主要材料特性：(1)主塔：C50砼，弹性模量为长度不变、在成桥状态下索塔不承受不平衡水平力以35000MPa；(2)加劲

7、梁：Q345D低合金结构钢，弹性及主缆完全柔性且符合虎克定律等；由于有限位移理论模量为206000MPa；(3)主缆：镀锌高强钢丝，弹性模较全面的考虑了大位移引起悬索桥几何非线性的因素，量为200000MPa；(4)吊杆：镀锌高强钢丝，弹性模量因此计算结果更接近结构的实际受力。为200000MPa。2.建模悬索桥在施工阶段表现出很明显的非线性反应，本研究采用MIDAS空间有限元软件建模。主缆和但成桥阶段的主缆、吊杆施加了很大的张拉力以及具有吊索采用只受拉力索单元，主塔采用梁单元，加劲梁足够大的几何刚度，汽车活载、风荷

8、载等作用下结构桁架杆件均采用梁单元，锚碇与塔底采用固结，塔连表现为线性反应。因此，悬索桥成桥阶段分析时，一杆一端与主塔固结，一端与加劲梁铰接。般是将初始平衡状态下的主缆和吊杆的张力转换为几建立悬索桥MIDAS有限元模型的基本思路为：何刚度后做线性分析，这也就是悬索桥成桥阶段分析(1)按设计图纸输入成桥控制点坐标及主要恒载，计算的线性有限位移法。