大跨徑結合梁斜拉橋精細化有限元模型及幾何非線性分析.pdf

1、近年來，斜拉橋因其跨越能力大、施工便捷和外形美觀等優(yōu)點成為現代橋梁中發(fā)展最快、最有競爭力的橋型。斜拉橋是由橋塔、斜拉索和主梁構成的高次超靜定結構，復雜的超靜定結構形式增加了結構分析的難度，模型分析結果與實際結構測量結果之間總是存在一定的誤差，而計算分析的精確程度將直接關系到設計的優(yōu)劣與施工過程中的安全性。且隨著橋梁跨徑的增大，結構剛度隨之減小，結構在荷載作用下往往會產生較大的變形，從而使得整個結構由于這種有限變形而表現出明顯的幾何非線性

2、。斜拉橋幾何非線性分析對了解結構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江大橋，是目前世界上跨徑最大的三塔結合梁斜拉橋。本文以此橋為工程背景，主要完成了以下工作：
　　 1、基于ANSYS平臺建立了武漢二七長江大橋的兩種空間有限元模型：單主梁模型和空間板殼和實體單元與梁單元相結合的精細化模型，并將兩種模型在恒載狀態(tài)下的靜力計算結果進行了對比分析，結果表明：單主梁模型的混凝土梁段因不能建

3、立預應力導致豎向位移向下達到12.4cm，較精細化模型大8.2cm，且該處索力偏大，邊塔塔底彎矩偏小，說明采用簡化的單主梁模型進行計算分析會導致很大的誤差，應采用本文提出的精細化模型，才能準確的反映結構的空間內力分布及變形特征。
　　 2、分析了該橋的恒載幾何非線性效應，采用Ernst公式修正斜拉索彈性模量考慮斜拉索的垂度效應，并運用ANSYS程序自帶的大位移效應和彎矩與軸向力組合效應的運算模塊。結果表明：該分析方法是可行的；各

4、種幾何非線性因素都會影響結構的變形和受力狀態(tài)；橋塔彎矩和主梁豎向位移受幾何非線性影響最大，部分已達到25％，而斜拉索內力及主梁應力影響非常??；對于主梁的豎向位移斜拉索垂度效應較其余非線性影響要大。
　　 3、研究了該橋在運營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