斜拉桥稳定性分析的主梁有限元模型探讨
2011-08-16黄智华邓平跃张大伟
重庆交通大学学报(自然科学版) 2011年4期
黄智华,邓平跃,张大伟,张 鹏
(1.上海浦东建筑设计研究院有限公司,上海201204;2.西南交通大学 土木工程学院,四川成都 610031)
随着斜拉桥跨度的不断增大,稳定安全性越来越突出。预应力混凝土斜拉桥大量采用悬臂施工,充分利用了斜拉索的竖向分力,使得斜拉桥的主梁弯矩减小,可以做得较为纤细。但是由于主梁和塔都承受较大的压力,因此有必要对其施工阶段进行稳定分析。
针对重庆地维长江公路大桥,在施工到最大双悬臂时结构的整体稳定性进行分析。该桥跨径组合为141 m+345 m+141 m,双塔双索面漂浮体系预应力混凝土斜拉桥。主梁采用双主肋结构形式,梁高1.9 m,宽为15 m,如图1。横隔板间距一般为8 m。索塔采用墩塔固接型式,斜拉索在主梁上锚固于梁肋中间。本文取该最大双选臂状态分析。这时,两个悬臂长度均为107 m,塔中横梁有临时支座支承主梁梁肋。

图1 主梁截面Fig.1 Sectional view of the main girder
结构问题的研究现在主要分为3种方法,即传统的理论分析、结构实验、及计算力学 方法。有限元作为一种计算力学方法,已经在结构计算中取得了很大的成功。笔者应用有限元软件ANSYS计算结构的特征值稳定安全系数。在结构达到随遇平衡状态时,节点位移矩阵由{δ}变为{δ}+{Δδ},结构平衡方程也能满足,这时有[1]:

式中:[KD]为结构总体弹性刚度矩阵;[KG]为结构总体几何刚度矩阵;λ为结构稳定安全系数。
这就是结构稳定计算的安全系数的特征方程式。分析该方程,λ与[KD]和[KG]有关。[KG]除了与构件几何特征有关外,还与初始轴力N有关,也就是与结构受力有关。……
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