空間索面懸索橋主纜線形的主索鞍影響分析與程序開發(fā).pdf

1、21世紀以來，空間索面懸索橋的建設(shè)方興未艾，但其設(shè)計理論與計算方法主要還是沿用傳統(tǒng)的懸索橋設(shè)計理論，計算精度不足的問題越來越顯現(xiàn)。本文以松原天河大橋為工程背景，開展空間索面懸索橋鞍槽曲線與主纜接觸關(guān)系的應(yīng)用研究。
　　首先，介紹了主纜線形的計算理論:分段直線法、分段拋物線法和分段懸鏈線法;以彈性懸鏈線解析計算公式為基礎(chǔ)，并結(jié)合Newton-Raphson迭代算法計算主纜受集中荷載作用下的線形;同時提出了基于ANSYS優(yōu)化模塊，采用

2、一階優(yōu)化算法對主纜進行找形的分析方法。
　　然后，基于ANSYS有限元分析平臺完成空間索面懸索橋成橋狀態(tài)分析。成橋計算時主塔只承受軸向荷載，因此不對主塔進行模擬，以Link10桿單元模擬纜索系統(tǒng)、Beam188單元模擬加勁梁并結(jié)合主纜找形計算方法，采用參數(shù)化建模語言開發(fā)了空間索面懸索橋一次成橋計算程序。根據(jù)成橋狀態(tài)主纜在理論IP點兩側(cè)的方向向量，在滿足成橋主纜與斜平面的圓弧線或空間組合圓弧線鞍槽相切的約束條件下，對主索鞍進行設(shè)計。

3、有了設(shè)計的主索鞍圓弧曲線要素就能將主纜無應(yīng)力長度從理論IP點處修正到主索鞍曲線上，從而確定主纜索股無應(yīng)力下料長度。
　　最后，為精確計算空纜架設(shè)線形，介紹了主索鞍曲線與主纜索股接觸的模擬方法:固定IP點法、固定切點法、鞍座-索單元等;已知主索鞍空間曲線要素和修正后的主纜無應(yīng)力索長，采用以下兩種方法精確計算空纜線形:1、以彈性懸鏈線理論計算公式為基礎(chǔ)，在索鞍空間曲線上迭代找切點的方法，計算主索鞍的預(yù)偏量和空纜線形;2、采用只受壓的桿