懸索橋的受力分析

1、精選文檔懸索橋的受力分析1、 選題 在前面的presentation部分，我與張玉青同學(xué)合作完成了上海東海大橋的建模，在此次的實(shí)例分析中，我參考了ANSYS土木工程實(shí)例應(yīng)用中的懸索橋部分，并在建模的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行受力分析和施工過程中跨中撓度變化狀況的分析。2、 實(shí)例1. 問題的描述l 材料性能 懸索和吊桿：E=2.5e11,=0.1,=1e4 梁：E=3.0e11,=0.1,=1e4l 截面尺寸 懸索：A=1 吊桿：A=0.02 梁：A=0.5，H=1，I=1/24l 幾何參數(shù)：橋長400m，雙索塔，自橋面算起塔高20m。全橋模型成對稱分布。兩塔之間跨度為200m，左右塔距岸邊各100m。懸索

2、間距為10m。l 初始條件：懸索和吊桿初應(yīng)變?yōu)?1e-5。l 邊界條件：懸索兩端鉸支，大梁布置成簡支結(jié)構(gòu)。以上都統(tǒng)一接受國際單位制。2. 懸索橋結(jié)構(gòu)的建模把懸索體系的主要承重結(jié)構(gòu)模擬為由鉸鏈環(huán)組成的在節(jié)點(diǎn)上加荷載的懸掛索鏈。這種模型不但能很好地表現(xiàn)實(shí)際節(jié)點(diǎn)索鏈的性質(zhì)，還能表現(xiàn)由金屬絲。股或索組成的纜的性質(zhì)，由于它不具有抗彎的力量，所以用LINK180單元模擬是格外好的，計(jì)算的精度和索長度的選取有很大的關(guān)系，同時(shí)要考慮索的應(yīng)力變化問題。當(dāng)給索纜裝配加勁梁時(shí)，由于加勁梁還只是外荷載，不參與結(jié)構(gòu)受力，所以可以將纜索結(jié)構(gòu)當(dāng)成是受集中荷載的體系。荷載依據(jù)實(shí)際的狀況階段施加。當(dāng)橋建成之后，可以將纜索和加勁

3、梁當(dāng)做一個整體來分析，在條件允許的狀況下可以一次性施加活載在橋上來模擬其受力分析。3、 建模過程及分析過程1. 設(shè)置單元及材料參數(shù) 定義單元類型 定義材料屬性 實(shí)常數(shù) 定義截面2. 建模 生成區(qū)段模型主纜單元類型為1號，材料類型為1，截面實(shí)常數(shù)R1；懸索單元類型為1號，實(shí)常數(shù)為 2，橋面主梁單元類型為2號，材料類型為2號，截面實(shí)常數(shù)為1。 定義局部坐標(biāo)在X=100處生成局部坐標(biāo)系，新的坐標(biāo)系代號必需大于10，再將局部坐標(biāo)系設(shè)為當(dāng)前坐標(biāo)系，以當(dāng)前坐標(biāo)系的YZ面為對稱面，鏡像生成另一區(qū)段模型。再返回到全局笛卡爾坐標(biāo)（CSYS=0），再將當(dāng)前全部模型相對YZ面為鏡像生成另一半模型。再設(shè)定當(dāng)前材料及單

4、元為索塔屬性，生成索塔。懸索橋各部分及整體效果圖如下圖所示圖1 主纜細(xì)部圖2 懸索細(xì)部圖3 橋面主梁細(xì)部圖4 索塔細(xì)部圖5 整體模型圖6 全橋建模完成2. 找形分析 設(shè)定邊界條件 約束兩索塔以及模型左右梁端點(diǎn)的UX,UY自由度，并約束模型正中對稱點(diǎn)的UX自由度。然后約束模型的UZ自由度。 施加重力荷載 殺死單元 殺死除主纜以外的其他單元，以便為其找形。 在嚴(yán)格執(zhí)行上述命令之后，由于單元約束消滅問題，在經(jīng)過幾天的找錯之后仍舊沒能將約束問題解決清楚。因此，找形失敗。3. 懸索橋施工模擬橋梁科分為十步施工，為清楚表現(xiàn)施工時(shí)梁的應(yīng)力，截取其手里圖的一部分進(jìn)行呈現(xiàn)?？偨Y(jié)： 建模過程比較簡潔，后期找形分析與橋的受力分