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大跨度悬索桥索塔非线性稳定分析

2012-11-05张琴

山西建筑 2012年5期
关键词:承载力模态结构

张 琴

0 引言

随着现代桥梁向高墩大跨方向的发展,悬索桥型越来越受到重视,我国成功修建了虎门大桥(主跨888m)、润扬长江大桥(南汊桥主桥跨径布置为470m+1 490m+470m)和世界上最大跨度的钢箱梁悬索桥西候门大桥(主跨1 650m),象征了我国桥梁建设水平进入国际先进行列。

索塔是悬索桥的主要承重构件,将由主缆传递下来的竖向荷载传至大地。随着跨径的不断增大,主塔高度的增加,主塔稳定分析成为控制悬索桥安全的主要因素之一。历史上曾经有过不少因桥梁失稳而丧失承载能力的事故[1]。结构失稳是指在外力作用下结构的平衡状态开始丧失稳定性,稍有扰动(实际上不可避免)则变形迅速增大,最后使结构遭到破坏。研究稳定理论就是要找出作用于结构内部抵抗力之间的不稳定平衡状态,即变形开始急剧增长的状态,从而设法避免进入该状态[2],长久以来,许多学者为此进行了大量的研究和探索[3-7]。

本文针对某大跨度悬索桥主塔,采用大型通用有限元软件ANSYS,建立三维计算模型,分析了该桥主桥的弹性稳定性以及非线性稳定性。通过计算表明,大桥主塔的设计满足承载力要求,从而为类似桥梁的索塔稳定性分析提供借鉴。

1 计算原理

研究屈曲稳定问题常用的方法有静力法(Euler方法)、能量法(Timoshenko方法)、缺陷法和振动法。

1.1 线性稳定

对于一般构件,线性稳定问题可用静力平衡法,对于较复杂的结构,则采用有限单元法更适宜。分支点稳定分析假定结……

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