基于ansys的厦漳跨海大桥主塔钢锚梁有限元分析

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1、万方数据第30卷第3期2011年6月重庆交通大学学报(自然科学版)JOURNAL0FCHONOQINGJlAOTONGUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)V01．30No．3Jun．2011基于ANSYS的厦漳跨海大桥主塔钢锚梁有限元分析陈世教，薛志武，杜波(重庆大学机械工程学院，重庆删5)摘要：采用ANsYs建立钢锚梁有限元模型，对其结构进行安装后的多种工况静强度计算和模态分析，得到其固有频率等特性，研究了在脉动风载荷作用下钢锚梁的动力响应；对设计方案进行综合评价。关键词：钢锚梁；有限元；结构静强度；模

2、态分析；动力响应中图分类号：u446文献标志码：A文章编号：1674—0696(2011)03一0357一04FiniteElementA衄lysisOfMainTowerSteelAnchorBeamsofZhangzhouXiamen—cross—seaB—dge(BasedonANSYS)CHENShi-jiao，XUEZhi—wu，DUBo(School0fMech帅icalEn舀neeriIlg，ChongqingUnivers畸，Chongqing删5，China)Abst瑚ct：nefiniteelemen

3、tmodelofthesteel蚰chorbe枷w髂establishedbyANSYStoobtaintlle8tatics眦n殍hofthemodelinav撕ety0fworkingconditions；tllenat眦lfbquency明dotherch啪cteristicsoftllestnJcturewasaJsoextractedintlles咖eworkingcondition．Thedynamicrespo珊e“tllesteelanchorw∞analysedint11epulsenuctuating

4、诵ndloads蚰dacomprehensiveevaluationw踞百ven．Keywords：steel—anchor—beams；finiteelement；smlcturestI℃n时h；mode粕alysis；response厦漳跨海大桥起于厦门海沧区青礁，横跨九龙江人海口，止于浮宫后宅处。全长9．7km，其中主桥长1290m(主跨720m)，是5跨连续的半漂浮斜拉桥，主塔高227m；按双向6车道高速公路标准建设，设计时速100km／h，路基宽33．5m，桥宽33m。主塔结构为钻石形，为有效解决斜拉索塔锚固区

5、开裂问题，提高结构耐久性，采用钢牛腿，钢锚梁组合结构⋯。主塔设23节钢锚梁，安装水平标高164．700—224．570m。钢锚梁系统材料采用Q345C。钢锚梁与钢牛腿间用M26高强螺栓连接。斜拉索设置在钢锚梁两端，钢牛腿与桥塔内壁采用剪力钉连接悼J。钢牛腿高度有3．5，2．9，2．6和2．3m四种规格。每节段钢锚梁通过钢牛腿Ⅳ5钢板用M24高强螺栓连接。厦漳大桥主塔钢锚梁结构如图1。在以往的研究中，通常只对斜拉索张拉以后的钢锚梁锚固区进行分析和探讨旧J。而对钢锚梁安装过程中的受力情况和特性的研究却是空白，笔者利用有限元软

6、件ANSYS对厦漳大桥主塔钢锚梁安装工况进行静强度分析、模态分析和脉动风载荷作图l钢锚梁结构Fig．1Thesch绷a廿cmagmmof山esteel粕chorbe蛐用下的瞬态动力学分析，以评价其设计的合理性。1分析模型1．1有限元模型选择G肘也一删三个节段钢锚梁进行建模，高度为3．5m+3．5m+2．9m=9．9m，安装位置为水平标高169．37～179．27m。建模时采用板壳单元模拟钢锚梁和牛腿结构。材料采用属性为理想弹塑性的本构模型。3个节段模型共定义了32774个节点，35852个单元，有限元模型如图2Ho。1．

7、2边界条件钢锚梁与牛腿之间约束关系根据实际情况采用面一面接触(刚体一柔体接触)与节点耦合模拟螺收稿日期：20lO一12—29；修订日期：2011一03一08作者简介：陈世教(1949一)，男，湖南常德人，教授，主要从事机械系统动力学、振动噪声分析与控制研究方面的工作。E—mail：tin鲥n9622@yall00．cⅫ。万方数据358重庆交通大学学报(自然科学版)第30卷图2钢锚梁有限元模型Fig．2Thenn“eeIementmodelofthest∞lbe啪anchor栓连接。每节段钢牛腿之问通过Ⅳ5钢板做绑定接触、

8、相应节点做竖直方向耦合进行模拟。在模型中，以GM趁底部平面中心位置为坐标原点。平行钢锚梁方向为x向，高度方向为y向，z向由右手定则确定。删节段钢牛腿Ⅳ5钢板做全约束，Ⅳ4钢板底部做y方向位移约束。2结构静强度分析静强度分析主要模拟3节段钢锚梁安装完成但未浇筑混凝土时3种工况下受力情况，得到相应的位移、应力、和内力等结