柔性悬索吊桥的几何非线性特性

发布时间：2019-10-14 14:50

【摘要】：对悬索吊桥的结构性能进行空间非线性有限元分析,并通过静力荷载试验,将实测变形与数值分析结果进行对比。研究结果表明:结构变形试验结果与仿真结果接近,说明该有限元分析方法可精确地模拟出悬索吊桥成桥后的受力状态,对其受力性能评估具有较高可靠性;各测点变形实测值均小于仿真值,说明柔性悬索吊桥受力性能良好。且得到从主索3L/8和5L/8(L为桥梁主跨)截面向跨中截面趋近时,主索垂度增量与跨中施加荷载和张力的增量基本呈线性关系,几何非线性特性不明显;从主索3L/8和5L/8截面向端部截面趋近时,几何非线性特性更加突出;在主索L/4和3L/4截面附近,增加单位垂度所需跨中荷载量和张力逐渐减少;在主索L/8和7L/8截面附近,增加单位垂度所需跨中荷载和张力逐渐增大;在L/2,3L/8和5L/8截面附近,主索增加单位垂度所需荷载和轴向张力相差很小。
【图文】：

?[1011]，而对悬索吊桥成桥后荷载试验的研究较少，对主索在竖向荷载作用下效应及线形变化规律的研究更少。为此，本文作者对柔性悬索吊桥几何非线性特性进行分析。1工程概况某人行桥设计荷载为人群荷载3.5kN/m2。上部结构采用悬索结构，拉索锚固于桥台上，主索采用6根GB/T8918—96的钢芯Φ44mm6×61的I级镀锌钢丝绳，抗拉强度为1.770GPa；桥梁主跨为68m，，矢跨比为1/30，桥面净宽为1.8m。在主索间共设置13道平衡梁，平衡梁为钢结构构件。下部结构采用承台及钻孔灌注桩基，桩径均为1.5m。悬索吊桥结构简图见图1。单位：m图1悬索吊桥结构简图Fig.1Structurediagramofsuspensionbridge2空载下主索初始状态有限元分析荷载试验前对主索线形进行测量，测试出主索实际垂度。主索线形测点布置见图2，各测点主索控制截面实测垂度与设计垂度对比见图3。由图3可知：跨中处实测垂度为2.248m，比设计跨中垂度高0.019m，偏差为0.85%，且在空载下桥面几乎完全对称，施工控制较好，线形符合设计要求。单位：m图2主索线形测点布置Fig.2Measuringpointslayoutofmaincableline1—实测值；2—设计值图3主索控制截面实测垂度与设计垂度对比Fig.3Comparisonofmeasuredhorizontaldisplacementwithdesignedhorizontaldisplacementincontrolsectionsofmaincablesag由于吊桥是柔性悬挂结构，允许变形大，线性系统的小位移假设不再适用，在几何方程和平衡方程中，必须考虑变形导致几何关系的改变，构成非线性大位移问题。吊桥的结构应力水平偏低，材料处于线弹性范围，属于小应变下的大位移问题，应按几何非线性问题处理[2]。吊桥的计算主要采用3种理论：弹性理论、挠度理论以及有限位移理论[1213]。本文利用大型有限元分?

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本文编号：2549309