原文传递
空间索面悬索桥主缆线形的主索鞍影响分析与程序开发
| 论文题名： | 空间索面悬索桥主缆线形的主索鞍影响分析与程序开发 |
| 关键词： | 空间索面悬索桥;主缆线形;ANSYS有限元;Newton-Raphson算法 |
| 摘要： | 21世纪以来，空间索面悬索桥的建设方兴未艾，但其设计理论与计算方法主要还是沿用传统的悬索桥设计理论，计算精度不足的问题越来越显现。本文以松原天河大桥为工程背景，开展空间索面悬索桥鞍槽曲线与主缆接触关系的应用研究。 首先，介绍了主缆线形的计算理论:分段直线法、分段抛物线法和分段悬链线法;以弹性悬链线解析计算公式为基础，并结合Newton-Raphson迭代算法计算主缆受集中荷载作用下的线形;同时提出了基于ANSYS优化模块，采用一阶优化算法对主缆进行找形的分析方法。 然后，基于ANSYS有限元分析平台完成空间索面悬索桥成桥状态分析。成桥计算时主塔只承受轴向荷载，因此不对主塔进行模拟，以Link10杆单元模拟缆索系统、Beam188单元模拟加劲梁并结合主缆找形计算方法，采用参数化建模语言开发了空间索面悬索桥一次成桥计算程序。根据成桥状态主缆在理论IP点两侧的方向向量，在满足成桥主缆与斜平面的圆弧线或空间组合圆弧线鞍槽相切的约束条件下，对主索鞍进行设计。有了设计的主索鞍圆弧曲线要素就能将主缆无应力长度从理论IP点处修正到主索鞍曲线上，从而确定主缆索股无应力下料长度。 最后，为精确计算空缆架设线形，介绍了主索鞍曲线与主缆索股接触的模拟方法:固定IP点法、固定切点法、鞍座-索单元等;已知主索鞍空间曲线要素和修正后的主缆无应力索长，采用以下两种方法精确计算空缆线形:1、以弹性悬链线理论计算公式为基础，在索鞍空间曲线上迭代找切点的方法，计算主索鞍的预偏量和空缆线形;2、采用只受压的杆单元模拟鞍座曲线与主缆的接触关系，计算主索鞍的预偏量和空缆线形。 工程实践表明，基于ANSYS开发的一次成桥计算程序能够准确的模拟空间索面悬索桥的成桥状态;采用传统的理论IP点法不能准确的模拟主缆与鞍座曲线之间的接触关系，空缆线形计算误差较大。而采用本文介绍的两种主索鞍预偏量以及空缆线形的计算方法，均能够精确的模拟空缆与鞍座曲线的接触关系，从而获得高精度的空缆线形，为施工控制提供可靠的计算依据。 |
| 作者： | 吴章旭 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张永水 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
