新型折线异型钢主梁斜拉桥力学特性数值分析研究

• 作 者: 孙爽
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 斜拉桥 异型钢主梁 力学特性 有限单元法 ANSYS软件

本研究课题是以沈阳市市政工程设计研究院的项目“万科人行天桥”为工程背景。该天桥为独塔斜拉桥,造型独特,平面线型为折线形,主梁断面采用异型箱梁断面,主塔呈锥形,位于主梁外侧折点处,单排布置的斜拉索偏设在主梁外侧。从该天桥结构本身来讲,该桥独特的造型增加了结构分析的难度。如果采用常规斜拉桥的分析方法势必不会得到理想的结果,故研究异型斜拉桥的受力情况是非常重要的,由此本文对其力学特性进行数值分析研究。首先将异型斜拉桥分析分为一般斜拉桥分析与异型斜拉桥分析两个部分,确定了异型钢斜拉桥分析的基本方法。对于一般斜拉桥进行了静力、稳定性及动力分析,对于异型钢斜拉桥在偏心荷载作用下的力学特性进行了分析。根据《公路桥涵设计通用规范》、《城市人行天桥与人行地道技术规范》等相关规范的规定,使用异型斜拉桥的分析理论,采用空间壳单元模拟斜拉桥钢主梁,并选取相应单元模拟桥塔及斜拉索,建立了全桥整体有限元模型。利用大型国际通用有限元软件ANSYS计算该桥在静力荷载作用下的位移、应力等力学特性。根据计算结果,评价了该桥的承载能力。为了了解该桥的动力特性,利用ANSYS软件对其进行模态分析,得出了本桥的各阶自振频率与振型。由于桥梁地震分析的重要性,本文选用反应谱法对该桥进行地震响应分析,结果表明该桥的地震性能良好。本文得出的计算结果、结论和建议为万科人行天桥的设计和施工提供了重要参考依据。