基于初弯曲梁单元的大跨度悬索桥主缆弯曲刚度分析.pdf

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1、第32卷第3期公路交通科技V01．32No．32015年3月JoumalofHighwayand‘rmnsportationResearchandDevelopmentMar．2015doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2015．03．015基于初弯曲梁单元的大跨度悬索桥主缆弯曲刚度分析严琨，(西南交通大学沈锐利，王涛，唐茂林土木工程学院，四川成都610031)摘要：针对大跨度悬索桥主缆的精细化分析中不能同时考虑主缆弯曲刚度、主缆初始弯曲、索鞍及缠丝等因素的影响，提出了一种新型的初弯曲梁单元来模拟主缆的弯曲刚度和初始弯曲，通过虚功增量方程推导其切线刚度矩阵．并编制了主

2、缆非线性有限元程序，建立大跨度悬索桥主缆施工过程的有限元模型，计算中考虑了索鞍处主缆线形的修正及由缠丝引起的主缆弯曲刚度的变化。结果表明：弯曲刚度使主缆在恒载作用下的竖向变形减小，成桥状态时由此引起的主缆线形计算偏差没有超过工程精度的要求；成桥状态时靠近桥塔的吊索吊点处主缆的弯矩及弯曲应力显著，需要在大跨度悬索桥主缆设计和施工中加以考虑。关键词：桥梁工程；大跨度悬索桥；非线性有限元程序；主缆；弯曲刚度；初弯曲梁单元中图分类号：u448．25文献标识码：A文章编号：1002—0268(2015)03一0089一07StudyOnBendIngStiffnessOfMainCabIeOfLOn

3、g-spanSuspensiOnBr_dgeBasedOnOriginaICun，atureBeamEIementYANKun，SHENRui—li，WANGTao，TANGMao一1in(SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，ChengduSichuan610031，China)Abslract：Aimingatre6nedanalysisofthemaincableoflong—spansuspensionbridgecannottakebendingstifmess，originaIcurve，saddle，wrap

4、pingandotherfactorsintoaccountsimultaneously，anoveloriginalcuⅣaturebeamelementisputforwardtosimulatethebendingstifmessandoriginalcurvatureofthemaincable．BasedontheVirtualworkincrementequation，thetangentstif．fnessmatrixfortheoriginalcurvebeamelementisderiVed，andthenonlinearfiniteelementpmgramforthe

5、maincableiscomposed．The6niteelementmodelofthemaincableoflong—spansuspensionbridgeunderconstnlctionprocessisestablished，andthemodelincludesthemodificationmethodfbrmaincableshapeatthesaddle，andthevariationofthebendingstiffhesscausedbythemaincablewmpping．Theresultshowsthat(1)theverticaldefo珊ationunde

6、rdeadloaddecreaseswhenconsiderthebendingstifmess，butthegeometricshapedeviationcausedbythebendingstifhessinthecompletionstatemeetstherequirements0fprecision；(2)thebendingmomentandthebendingstressofthemaincableinthehangingpointclosetopylonareverysignificantinthecompletionstate，whichisneededtoconside

7、rinthedesignandconstmctionofthebridge．Keywords：bridgeengineering；long-spansuspensionbridge；nonlinearfiniteelementprogram；maincable；bendingstifhess；originalcurvaturebeamelement收稿日期：2叭4一06一lO基金项目：国家自然科学基金项目(5117839