某懸索橋整體受力分析報(bào)告(獨(dú)塔自錨式懸索橋)

1、.整體受力分析建模思路：對(duì)于全橋整體受力分析，宜采用桿系建模方式。由于全橋主梁由兩個(gè)分離的大鋼箱通過中間短橫梁聯(lián)系，所以主梁宜采用雙脊梁“魚骨架”模型。在本橋中，吊桿均為傾斜桿件，故在吊桿末端與主梁采用勁性桿連接模擬。單元選擇：主梁、中間短橫梁及其主塔采用beam44空間彈性單元，主纜及吊桿采用link10單元（選擇只受拉屬性），勁性桿采用beam4空間單元來模擬。荷載工況：1、自重作用；2、在自重作用下，同時(shí)全橋?qū)ΨQ加載城A汽車荷載；3、在自重作用下，同時(shí)全橋單邊加載城A汽車荷載；4、在自重作用下，同時(shí)在主跨對(duì)稱加載城A汽車荷載；5、在自重作用下，同時(shí)在主跨單邊加載城A汽車荷載；6、在自重作

2、用下，同時(shí)在主跨單邊加載城A汽車荷載加升溫；7、在自重作用下，同時(shí)在主跨單邊加載城A汽車荷載加降溫；在利用ANSYS進(jìn)行整體受力分析時(shí)，大纜線形及其初始索力對(duì)最終的受力影響比較大，所以如何確定比較合理的大纜線形及初始索力成為整體受力分析的關(guān)鍵。在本橋整體受力分析中，對(duì)于大纜線形及初始索力確定的原則是：在自重作用下，以塔處于小彎矩或無彎矩狀態(tài)為目標(biāo)，同時(shí)考慮在荷載（此時(shí)主要指自重）作用下，大纜及其索塔塔頂?shù)淖冃巫钚　．?dāng)達(dá)到上述兩原則時(shí)，可以認(rèn)為此時(shí)自重作用下的線形為成橋線形，而此時(shí)的大纜軸力則為成橋時(shí)的軸力，即可確定為初始軸力。在該初始軸力作用下，卸下主梁自重后的大纜線形，即可認(rèn)為是空纜線形。整

3、體模型如下：桿系模型：桿系渲染后的模型：下面僅提取上述三個(gè)工況下的受力及變形供分析參考：一、自重作用下的受力及其變形1、在自重作用下的總體變形：最大值8.29cm2、X向變形：最大值-5.22cm3、Y向變形：最大值2.13cm4、Z向變形：最大值-6.36cm5、索塔彎矩：最大值為3.01e8N*m6、大纜軸力：3220t3950t7、吊桿軸力：77.5t157t8、主梁彎矩：最大值為1.25e7N*m9、支反力：由邊跨大纜產(chǎn)生的邊跨部分錨錠區(qū)豎向支反力共計(jì)-4570t。10、其它：主梁軸力最大為3186t；塔在承臺(tái)頂?shù)妮S力為13626t；中間短橫梁最大軸力為287t。附空纜線形：二、自重作

4、用及對(duì)稱布載作用下的受力及其變形汽車荷載采用城A級(jí)：線載10KN/m，集中荷載300KN，六車道，不折減，對(duì)稱布載。1、在荷載作用下的總體變形：最大值31.97cm2、X向變形：最大值-13.20cm3、Y向變形：最大值7.97cm4、Z向變形：最大值-29.94cm5、索塔彎矩：最大值為4.36e8N*m6、大纜軸力：3610t4335t7、吊桿軸力：94.5t171t8、主梁彎矩：最大值為1.75e7N*m9、支反力：由邊跨大纜產(chǎn)生的邊跨部分錨錠區(qū)豎向支反力共計(jì)-5230t。10、其它：主梁軸力最大為3597t；塔在承臺(tái)頂?shù)妮S力為14579t；中間短橫梁最大軸力為368t。三、自重作用及偏

5、載作用下的受力及其變形汽車荷載采用城A級(jí)：線載10KN/m，集中荷載300KN，三車道，不折減，單邊布載。1、在荷載作用下的總體變形：最大值25.13cm2、X向變形：最大值-11.19cm3、Y向變形：最大值-6.98cm4、Z向變形：最大值-21.43cm5、索塔彎矩：順橋向最大值為3.67e8N*m橫順橋向最大值為3.38e7N*m6、大纜軸力：3310t4155t7、吊桿軸力：82.2t174t8、主梁彎矩：最大值為1.64e7N*m9、支反力：由邊跨大纜產(chǎn)生的邊跨部分錨錠區(qū)豎向支反力共計(jì)-4800t。10、其它：主梁軸力最大為3509t；塔在承臺(tái)頂?shù)妮S力為14109t；中間短橫梁最大

6、軸力為448t。四、自重作用及主跨對(duì)稱布載作用下的受力及其變形汽車荷載采用城A級(jí)：線載10KN/m，集中荷載300KN，六車道，不折減，主跨對(duì)稱布載。1、在荷載作用下的總體變形：最大值32.54cm2、X向變形：最大值-13.37cm3、Y向變形：最大值7.64cm4、Z向變形：最大值-30.5cm5、索塔彎矩：順橋向最大值為4.39e8N*m6、大纜軸力：3630t4340t7、吊桿軸力：94.75t172t8、主梁彎矩：最大值為1.67e7N*m9、支反力：由邊跨大纜產(chǎn)生的邊跨部分錨錠區(qū)豎向支反力共計(jì)-5040t。10、其它：主梁軸力最大為3605t；塔在承臺(tái)頂?shù)妮S力為14604t；中間短

7、橫梁最大軸力為384t。五、自重作用及主跨偏載作用下的受力及其變形汽車荷載采用城A級(jí)：線載10KN/m，集中荷載300KN，三車道，不折減，主跨單邊布載。1、在荷載作用下的總體變形：最大值25.46cm2、X向變形：最大值-11.26cm3、Y向變形：最大值-6.66cm4、Z向變形：最大值-21.90cm5、索塔彎矩：順橋向最大值為3.70e8N*m橫順橋向最大值為3.29e7N*m6、大纜軸力：3320t4160t7、吊桿軸力：82.5t172t8、主梁彎矩：最大值為1.54e7N*m9、支反力：由邊跨大纜產(chǎn)生的邊跨部分錨錠區(qū)豎向支反力共計(jì)-4800t。10、其它：主梁軸力最大為3510t

8、；塔在承臺(tái)頂?shù)妮S力為14130t；中間短橫梁最大軸力為297t。六、自重作用、主跨偏載及溫度作用下的受力及其變形汽車荷載采用城A級(jí)：線載10KN/m，集中荷載300KN，三車道，不折減，主跨單邊布載，整體升溫29攝氏度。1、在荷載作用下的總體變形：最大值22.68cm2、X向變形：最大值-6.87cm3、Y向變形：最大值-6.58cm4、Z向變形：最大值-20.66cm5、索塔彎矩：順橋向最大值為4.64e8N*m橫順橋向最大值為3.28e7N*m6、大纜軸力：3340t4170t7、吊桿軸力：82.8t170t8、主梁彎矩：最大值為3.04e7N*m9、支反力：由邊跨大纜產(chǎn)生的邊跨部分錨錠區(qū)

9、豎向支反力共計(jì)-4710t。10、其它：主梁軸力最大為3525t；塔在承臺(tái)頂?shù)妮S力為14040t。七、自重作用、主跨偏載及溫度作用下的受力及其變形汽車荷載采用城A級(jí)：線載10KN/m，集中荷載300KN，三車道，不折減，主跨單邊布載，整體降溫42攝氏度。1、在荷載作用下的總體變形：最大值30.27cm2、X向變形：最大值-17.93cm3、Y向變形：最大值-6.94cm4、Z向變形：最大值-23.69cm5、索塔彎矩：順橋向最大值為2.38e8N*m橫順橋向最大值為3.30e7N*m6、大纜軸力：3300t4280t7、吊桿軸力：82.12t175t8、主梁彎矩：最大值為1.81e7N*m9、

10、支反力：由邊跨大纜產(chǎn)生的邊跨部分錨錠區(qū)豎向支反力共計(jì)-4950t。10、其它：主梁軸力最大為3543t；塔在承臺(tái)頂?shù)妮S力為14260t。整體受力分析小結(jié)：從上述分析可以知道，主跨跨中撓度最大值發(fā)生在工況“自重+主跨對(duì)稱車載+降溫”時(shí)，其值為44cm，小于規(guī)范規(guī)定的l/250l/300，所以撓度滿足規(guī)范要求。 主塔在承受荷載作用時(shí)，表現(xiàn)為彎壓構(gòu)件。通過上述分析發(fā)現(xiàn)，主塔受力最不利的工況為“自重+主跨偏載+升溫”時(shí)，其與承臺(tái)頂連接的塔截面最大拉應(yīng)力為2.401（軸力產(chǎn)生）-3.815（順橋向彎矩產(chǎn)生）-0.727（橫橋向彎矩產(chǎn)生）-2.14MPa，最大壓應(yīng)力為2.401+3.815+0.7276.

11、95MPa。主塔最不利拉應(yīng)力超過了設(shè)計(jì)值，而壓應(yīng)力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到設(shè)計(jì)值，故可以在接近塔底部分（建議21米）采取施加預(yù)應(yīng)力的方法防止過大的拉應(yīng)力的產(chǎn)生。橋塔在最不利荷載組合情況下，20米高度處的最大拉應(yīng)力為：-0.522MPa8.29MPa。大纜和吊桿的軸力比較穩(wěn)定，在各種工況作用下軸力變化不大，均滿足設(shè)計(jì)要求。大纜軸力范圍：3220t4460t，應(yīng)力范圍為349.1483.5MPa，483.5/16700.29；吊桿軸力范圍為：77t175t，應(yīng)力范圍為215.7490.2MPa，490.2/16700.294。主梁在主跨以承壓為主，彎矩較?。辉谥c(diǎn)處的彎矩值相對(duì)較大，但受力均在控制范圍之內(nèi)。鋼主

12、梁段軸力范圍為3190t3610t；鋼主梁段應(yīng)力范圍為：4551MPa（已考慮彎矩作用）。下面給出了空纜線形坐標(biāo)和吊桿成橋時(shí)坐標(biāo)供參考：（說明：下面僅提供了一側(cè)的坐標(biāo)值。其中空纜線形計(jì)算時(shí)，塔頂和錨錠處的IP點(diǎn)均固定，故沒有提供坐標(biāo)，其坐標(biāo)為設(shè)計(jì)值）附空纜線形坐標(biāo)：k,-72.764,-0.650 ,8.079 k,-2.030 ,-0.650 ,59.318 k,2.229 ,-1.054 ,59.641 k,9.130 ,-1.916 ,55.735 k,18.192 ,-3.048 ,50.836 k,27.217 ,-4.175 ,46.215 k,36.231 ,-5.301 ,41

13、.852 k,45.241 ,-6.427 ,37.742 k,54.249 ,-7.553 ,33.880 k,63.254 ,-8.678 ,30.266 k,72.256 ,-9.803 ,26.895 k,81.253 ,-10.928,23.767 k,90.245 ,-12.052,20.879 k,99.232 ,-13.176,18.229 k,108.209,-14.298,15.816 k,117.175,-15.420,13.638 k,126.122,-16.538,11.694 k,135.055,-17.656,9.980 k,145.000,-18.900,8.3

14、39 附吊桿在成橋時(shí)坐標(biāo)：k,8.985 ,-18.913,10.785 k,17.983 ,-18.913,10.873 k,26.982 ,-18.913,10.957 k,35.980 ,-18.913,11.040 k,44.978 ,-18.913,11.079 k,53.976 ,-18.913,11.171 k,62.974 ,-18.913,11.179 k,71.972 ,-18.913,11.134 k,80.970 ,-18.913,11.047 k,89.968 ,-18.913,10.914 k,98.967 ,-18.913,10.734 k,107.965,-18.913,10.506 k,116.963,-18.913,10.228 k,125.962,-18.913,9.914 k,134.960,-18.913,9.595 k,8.986 ,-2.448 ,55.639 k,17.968 ,-4.160 ,50.759 k,26.957 ,-5.769 ,46.198 k,35.951 ,-7.298 ,41.893 k,44.948 ,-8.748 ,37.825 k,53.947 ,-10.12