大跨徑結(jié)合梁斜拉橋精細(xì)化有限元模型及幾何非線性分析.pdf

1、近年來(lái)，斜拉橋因其跨越能力大、施工便捷和外形美觀等優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)代橋梁中發(fā)展最快、最有競(jìng)爭(zhēng)力的橋型。斜拉橋是由橋塔、斜拉索和主梁構(gòu)成的高次超靜定結(jié)構(gòu)，復(fù)雜的超靜定結(jié)構(gòu)形式增加了結(jié)構(gòu)分析的難度，模型分析結(jié)果與實(shí)際結(jié)構(gòu)測(cè)量結(jié)果之間總是存在一定的誤差，而計(jì)算分析的精確程度將直接關(guān)系到設(shè)計(jì)的優(yōu)劣與施工過(guò)程中的安全性。且隨著橋梁跨徑的增大，結(jié)構(gòu)剛度隨之減小，結(jié)構(gòu)在荷載作用下往往會(huì)產(chǎn)生較大的變形，從而使得整個(gè)結(jié)構(gòu)由于這種有限變形而表現(xiàn)出明顯的幾何非線性

2、。斜拉橋幾何非線性分析對(duì)了解結(jié)構(gòu)在給定荷載下的安全可靠性是十分重要而且必不可少的。
　　 在建的武漢市二七長(zhǎng)江大橋，是目前世界上跨徑最大的三塔結(jié)合梁斜拉橋。本文以此橋?yàn)楣こ瘫尘?，主要完成了以下工作?br>　　 1、基于ANSYS平臺(tái)建立了武漢二七長(zhǎng)江大橋的兩種空間有限元模型：?jiǎn)沃髁耗Ｐ秃涂臻g板殼和實(shí)體單元與梁?jiǎn)卧嘟Y(jié)合的精細(xì)化模型，并將兩種模型在恒載狀態(tài)下的靜力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明：?jiǎn)沃髁耗Ｐ偷幕炷亮憾我虿荒芙?/p>

3、立預(yù)應(yīng)力導(dǎo)致豎向位移向下達(dá)到12.4cm，較精細(xì)化模型大8.2cm，且該處索力偏大，邊塔塔底彎矩偏小，說(shuō)明采用簡(jiǎn)化的單主梁模型進(jìn)行計(jì)算分析會(huì)導(dǎo)致很大的誤差，應(yīng)采用本文提出的精細(xì)化模型，才能準(zhǔn)確的反映結(jié)構(gòu)的空間內(nèi)力分布及變形特征。
　　 2、分析了該橋的恒載幾何非線性效應(yīng)，采用Ernst公式修正斜拉索彈性模量考慮斜拉索的垂度效應(yīng)，并運(yùn)用ANSYS程序自帶的大位移效應(yīng)和彎矩與軸向力組合效應(yīng)的運(yùn)算模塊。結(jié)果表明：該分析方法是可行的；各

4、種幾何非線性因素都會(huì)影響結(jié)構(gòu)的變形和受力狀態(tài)；橋塔彎矩和主梁豎向位移受幾何非線性影響最大，部分已達(dá)到25％，而斜拉索內(nèi)力及主梁應(yīng)力影響非常??；對(duì)于主梁的豎向位移斜拉索垂度效應(yīng)較其余非線性影響要大。
　　 3、研究了該橋在運(yùn)營(yíng)階段主梁主跨跨中位移和邊塔塔底彎矩在活載最不利工況下的非線性影響，結(jié)果表明：主梁豎向位移在恒載和活載狀態(tài)下幾何非線性影響均是增大的，而活載影響相對(duì)要??；橋塔彎矩在恒載狀態(tài)下大部分區(qū)域受非線性影響是減小的，而活