猎德大桥索塔传力机理研究

《猎德大桥索塔传力机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、猎德大桥索塔传力机理研究摘要：猎德大桥索塔为双柱曲杆-拱形横梁门架式结构，由于索塔结构新颖、独特，存在着与传统结构不同的复杂之处，特别是索塔顶部横梁，直接承受主鞍传递的集中荷载，其受力性质超岀了常规横梁提供横向刚度的作用，成为结构的传力构件。本文以猎德大桥为工程背景，对猎德大桥索塔传力机理进行研究。关键词：猎德大桥；索塔；传力机理中图分类号：S773.4文献标识码：A1、猎德大桥工程概况猫德大桥位于广州大桥与华南大桥之间，北岸与猎德路相接，南岸与新港东路立交相接，主桥(K1+224.064〜K1+704.064)采用独塔两跨自锚式悬索桥，主孔根据主河槽宽度220m和珠江通航孔跨180

2、m的要求采用167m+219m的跨径组合；加劲梁为47in+167i]i+219m+47m四跨连续梁，全长480m,双向六车道。主跨采用单箱钢箱梁，拟采用顶推法施工。主缆为空间索面，全桥共有2根，英结构为预制平行丝股(PWS),每根缆索由33股127丝巾5.3mm的镀锌高强钢丝组成；主鞍座在塔顶间距4m；全桥共冇56根钢丝绳吊索，吊索钢丝绳公称直径为4)60mm和4)48価两种，吊索间距为12米。本桥主塔结构外形新颖独特，在世界各国桥梁桥塔中具有独创意义，也是该桥梁方案最具创新意义，最能够吸引公众注意力的独特建筑。索塔塔高128m,主休结构高103米，顶部装饰高25叫塔身外观为两个贝

3、壳状弧形壳体相扌II,外形新颖独特，施工难度大。其内外轮廓分别为椭圆组合而成，顶部开孔。索塔结构见图2.1所示。2、猎徳人桥索塔理论计算公式推导2.1猎德大桥索塔分析模式猎德大桥索塔为双柱曲杆-拱形横梁门架式结构，其横梁直接承受主鞍传递的荷载，其受力性质超出了常规横梁提供横向刚度的作用，成为结构的传力构件，横梁的构造见图2.2。横梁的纵桥方向长度相对其他两个方向较小，主耍承受由主梁传递的竖向荷载，其儿何、受力特征都符合弹性力学的平面问题，因此将其简化为平面问题模型进行分析，分析模型见图2.30图2.1索塔结构简图图2.2猎德大桥索塔横梁构造图（单位：mm）图2.3猎德大桥索塔横梁分析

4、模型（单位：mm）2.2索塔横梁理论计算公式推导对于图2.3所示的分析模型，边界条件为：(2-1)其中，、为已知函数。为了选择满足双调和方程的艾里应力函数，可取函数：(2-2)则有：(2-3)由可得：代入(2-2),不妨设，则冇：(2-4)山可得(2-5)利用上下两边的边界限条件，可得，，和所满足的代数方程组：根据已知的、便可求得，，和，因此可得到该问题的应力函数。再将式(2-5)代入物理方程式便可求得应变函数为：将式(2-7)的第一式和第二式代入儿何方程式，可得(2-8)其中，均为任意函数。式(2-8)的第一式对求导，第二式对求导，再利用位移的边界条件：和可求，。至此，可以求得该问

5、题的应力、应变和位移。3、猎德大桥索塔有限元分析3.1猎德大桥索塔有限元计算模型采用ANSYS软件中的S0LTD65单元，模拟混凝土建立实桥索塔模型。考虑到该索塔结构复杂，所以在划分网格时尽量把网格划分得细点，尤其是横梁位置。模型中共划分单元338311个，节点73895个。坐标系的设置：以横桥向为模型的X方向，以顺桥向为模型的Z方向,以竖向为模型的Y方向。具体见以下模型示意图2.4。3・2计算参数：实桥索塔横梁及塔柱混凝土：C50混凝土，弹性模量，泊松比。实桥索塔承台混凝「1匕C30混凝土，弹性模量，泊松比。图2.4实桥索塔结构单元划分图4计算结果与分析实桥索塔不考虑口重，只在受到

6、相同的荷载所产生的效应。计算结果见图2.5〜图2.6和表2.1~表2.30从图2.5〜图2.6可以看出，采用本文公式计算得出的应力、挠度分布基本与采用ANSYS模型计算的应力、挠度分布规律一致；从表2•「表2.2可以看出两种不同的方法计算的结果基木一致；从表2.3可以看出，两种方法计算的应力与挠度结果误差均小于10%,这说明本文计算公式的计算结果与ANSYS模型的计算结果吻合性良好，采用本文的处理方法是可行的,而且可以保持一定的精度，在精度要求不是很高的情况用，用本文方法分析将可以节约大量的时间和资本。图2.5横梁跨屮应力-沿高度变化曲线图图2.6横梁底挠度变化曲线图表2.1横梁跨中

7、应力计算结果表注：应力负号表示受压，止号表示受拉。表2.2横梁底挠度计算结果表注：计算结果是相对于点1的挠度，挠度负号表示变形沿着y轴的负方向。表2.3计算结果对照表4结论本章基于弹性力学的基本理论，推导了用平面应力法分析猎德大桥索塔横梁的计算公式，通过本文计算公式的计算结果与通用软件ANSYS的计算结果比对可以得知本文的计算公式的计算结果与ANSYS模型的计算结果吻合性良好，釆用木文的分析方法是可行的，而且可以保持一定的精度。采用本文的分析方法分析猎德大