重庆东水门大桥张拉支架受力分析和优化.pdf

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1、川缱筑科学研究第40卷第5期50SMmanBuildingScience20l4年10』_】重庆东水门大桥张拉支架受力分析和优化石磊，张斌，陈彦华，张恒(招商局集团重庆万桥交通科技发展有限公司，重庆401336)摘要：针埘重庆东水门大桥斜拉索采用的国内最大规格钢绞线拉索锚具的安装支架结构，利用大型有限元分析软件ANSYS对整体张拉支架中存在的薄弱环进行了静力分析和疲劳分析；由于：[期紧张，对于不符合设计要求的结构利用创新的方法进行_『改进，使之通过最小的改动满足了结构的强度要求；文中详细阐述丁奉分析方法I原到!。关键词：张托支

2、架；ANSYS；静力分析；疲劳分析中图分类号：U448．27文献标志码：B文章编号：1008—1933(2014)05—050—04(a)中“分析结构1”所示部分结构)；提供单根张拉1项目背景施工的』：作而。1．1概述由于项目期紧张，特别是留给相关设备的设蘑庆东水门长江大桥为跨江的公轨两用双塔单计、制造时间很短，所以在设备没计完成后，其制造索面斜拽桥。位于渝中半岛和南岸区之间，全长和力学验证同步进行，这样，在发现结构存在缺陷以1．16km，跨径布置为222．5+445+190．5=858m；后就要求以最小的改动来满足结构强度要

3、求。在实际_lr程施工中，根据设单位和施工监控单位1．2结构特点的要求，需要二次或多次调索达到设计的桥梁线型，东水门大桥张拉支架整体结构采用了如l_鍪ll所这样就需要设计用于各次张拉作业的支架平台。其示的桁架结构。其中，整体张拉设备支撑平台和桁主要功能足：提供整体张拉设备的支撑平台(如图1架底部支撑结构是薄弱环节，需要进行力学验证。、．曲135008034200墨#Ⅲ_分析结构2(a)东水门大桥张拉支架二维结构图1东水门大桥张拉支架能及工况见表1。在这里根据理论力学和材料力学2研究内容及方法原理判定结构的主要薄弱环节在“支撑平

4、台”和“底2．1主要研究内容座”两个地方，分别如图1中“分析结构1”不1l“分析东水门大桥张拉支架由于承受偏载等原因，按结构2”所示。照经验对其增加了50％的计算压力，其材料力学性表I张拉支架危险部位的材料及工况薄弱部位材料最力计力材釜匣材簦担收稿日期：2013-07—31作者简介：石磊(1981一)，男，四川成都人，工程师，硕：l_=，研究方向为力学分析及结构优化。E—mail：597363968@qq．con仃磊，等：重庆东水门大桥张拉支架受力分析和优化5l2．2研究方法接触状态及应力成变场¨J。【i1于张拟支架承受预紧、

5、压缩、拉伸等复杂载2．3材料模型荷，用常规的解析法难以精确计算各种载荷作用下东水门大桥张拉支架的结构材料均采朋的力学特性，而采用弹塑性接触有限元分析法可以Q235A，其主要力学参数如下：对其进行较为精确的分析计算。因此，按弹塑性接弹性模量为204GPa，泊松比为0．25，屈服应力触问题进行分析j。由于三维弹塑性接触有限元在计算时的取值为235MPa。断后伸长率≥20％。分析时，有限元模型很大，若局部进入塑性将涉及材材料非线性力学特性采用多线性等向强化模型。屈料JE线性问题，而接触问题本身就是高度表面非线服准则为VonMises

6、屈服准则。性问题，计算时l1_jJ很长，其问还存在迭代收敛问题，3张拉支架结构强度校核因此分析汁算具有一定的难度，本项目采用的分析过程如下：3．1支撑平台的强度校核1)利用SOLIDWORKS软件，对锚杆进行三维参3．1．1几何模型及有限元网格数化实体建模，然后将模型转化为ParaSolid格式。根据东水门大桥张拉支架支撑平台结构的装配2)将生成的ParaSolid格式文件导入ANSYS软图和零件图，采用映射和自由划分方法相结合的方件的Meshing模块，采用8节点、20节点六面体单元式对网格进行离散化处理，建立张拉结构三维实

7、体以及4点、l0节点四面体单元分别或形成组合单模型。全部采用8节点六面体网格元。在各零件元对各接触模型进行网格划分。对于接触处，为了接触面之问设置接触单元，接触形式采用面一面接触保证接触汁算的准确性，全部采用六面体网格或l0以模拟实际工况。节点【Ju体网格划分。张拉支架支撑平台的分析几何模型如图2所3)在Solution模块中，对各模型依据实际工况示，由于其几何结构呈1／4对称，所以为了减少分析分别施JJ[1载荷、约束和边界条件。的工作量，提高分析精度，采用ANSYS软件的“sym—4)利用ANSYSWORKBENCH软件中S

8、olutionmetry”功能取原始模型的1／8进行分析。共划分单模块X,f)t-算模型进行弹塑性接触有限元分析，汁算元数204530，节点数272272。一l501731738I＼l2800，T广j{广-nl¨IIl}112~-I}矗l、·』盘I3500±I蜀●图2张拉结构