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1、第17卷第1期甘肃科学学报Vol.17No.12005年3月JournalofGansuSciencesMar.2005不同单元形式对悬索桥受力分析的影响112郭永强,刘炎海,徐勐(1.兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070;2.商丘市豫东公路勘察设计有限公司,河南商丘476000)摘要:应用有限元方法对悬索桥进行受力分析时,可采用轴向拉力对刚度贡献的桁架单元或索单元来模拟主缆和吊杆.分别在ANSYS程序中用桁架单元和Midas/Civil结构分析程序中用受拉索单元来模拟主缆和吊杆对算例悬索桥进行静力分析
2、,给出应用这两种单元模式进行悬索桥结构分析的差异,得出用桁架单元代替索单元并用Ernest公式修正弹性模量以考虑索的垂度效应的近似方法精度和适用条件,进而给出用非线性杆系有限元法进行悬索桥受力分析的结论性建议.关键词:悬索桥;非线性有限元方法;桁架单元;索单元;几何非线性中图分类号:TU311文献标识码:A文章编号:1004-0366(2005)01-0118-04InfluenceofDifferentElementsonSuspensionBridgeAnalysis112GUOYong-qiang,LIUY
3、an-hai,XUMeng(1.SchoolofCivilEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070,China;2.ShangqiuYudongReconnaissanceandDesignLtd.Co.,Shangqiu476000,China)Abstract:Whenthefiniteelementmethodisusedtoanalyzethesuspensionbridge,thetrusselementorcableelementcanbe
4、usedtosimulatethemaincableandthehanger.ThetrusselementinANSYSandtensioncableelementinMidas/Civilareusedtosimulatethemaincableandthehangerwhileanonlinearstaticanalysisofexemplifiedsuspensionbridgeiscarriedthrough.Thedifferencebetweencalculatedresultsfromdiffer
5、entelementsisalsogiven.Finally,theaccuracyandapplicableconditionsabouttheapproximatemethodofusingtrusselementtoreplacecableelementarepresented,andtheelasticmodulusisamendedbymeansofErnest.Formulas.Moreover,aconclusiveproposalontheanalysisofsuspensionbridgesub
6、jectedtoloadsisalsopresented.Keywords:suspensionbridge;nonlinearfiniteelementmethod;trusselement;cableelement;geometricalnonlinear悬索桥结构分析理论的发展,经历了由连续化无任何其他假定,且可以考虑结构在细节上的变化,到离散化的过程.连续化理论包括弹性理论和挠度所以非线性有限元理论是悬索桥所有的结构分析理理论.离散化理论是随着计算机的发展而逐渐发展论中最精确的.因此,在悬索桥静力分析中应
7、用有起来的,包括作为离散参数方法的非线性离散吊杆限元法是当今的主流.理论和非线性有限元理论.由于弹性理论、挠度理目前,在应用非线性杆系有限元法对悬索桥进论和非线性离散吊杆理论都采用了不同程度的假行受力分析时,对主缆和吊杆的模拟存在着使用桁定,使得这些理论都存在计算误差并有一定的适用架单元和索单元2种单元模式.为了简化悬索桥的[1]范围.非线性有限元理论是将悬索桥当作非线性分析,可采用桁架单元代替索单元并用Ernest公式平面框架结构,按非线性杆系有限元方法求严密解修正弹性模量以考虑主缆的垂度效应的近似方法来的理论
8、.这一理论除假定材料符合虎克定律之外,分析悬索桥的受力行为.目前,对这种方法的计算收稿日期:2004-06-25第17卷郭永强等:不同单元形式对悬索桥受力分析的影响119精度和适用条件并无定论.单元和Midas/Civil结构分析程序中用受拉索单元下述以某三跨连续飘浮钢箱梁悬索桥为例,分来模拟主缆和吊杆计算了算例悬索桥在不同荷载作别在ANSYS程序中用桁架单元和在Mida
