整体受力分析

整体受力分析建模思路：对于全桥整体受力分析，宜采用杆系建模方式。由于全桥主梁由两个分离的大钢箱通过中间短横梁联系，所以主梁宜采用双脊梁“鱼骨架”模型。在本桥中，吊杆均为倾斜杆件，故在吊杆末端与主梁采用劲性杆连接模拟。单元选择：主梁、中间短横梁及其主塔采用beam44空间弹性单元，主缆及吊杆采用link10单元（选择只受拉属性），劲性杆采用beam4空间单元来模拟。荷载工况：1、自重作用；2、在自重作用下，同时全桥对称加载城A汽车荷载；3、在自重作用下，同时全桥单边加载城A汽车荷载；4、在自重作用下，同时在主跨对称加载城A汽车荷载；5、在自重作用下，同时在主跨单边加载城A汽车荷载；在利用ANSYS进行整体受力分析时，大缆线形及其初始索力对最终的受力影响比较大，所以如何确定比较合理的大缆线形及初始索力成为整体受力分析的关键。在本桥整体受力分析中，对于大缆线形及初始索力确定的原则是：在自重作用下，以塔处于小弯矩或无弯矩状态为目标，同时考虑在荷载（此时主要指自重）作用下，大缆及其索塔塔顶的变形最小。当达到上述两原则时，可以认为此时自重作用下的线形为成桥线形，而此时的大缆轴力则为成桥时的轴力，即可确定为初始轴力。在该初始轴力作用下，卸下主梁自重后的大缆线形，即可认为是空缆线形。整体模型如下：杆系模型：杆系渲染后的模型：下面仅提取上述三个工况下的受力及变形供分析参考：一、自重作用下的受力及其变形1、在自重作用下的总体变形：最大值8.29cm2、X向变形：最大值-5.22cm3、Y向变形：最大值2.13cm4、Z向变形：最大值-6.36cm5、索塔弯矩：最大值为3.01e8N*m6、大缆轴力：3220t3950t7、吊杆轴力：77.5t157t8、主梁弯矩：最大值为1.25e7N*m9、支反力：由边跨大缆产生的边跨部分锚锭区竖向支反力共计-4570t。10、其它：主梁轴力最大为3186t；塔在承台顶的轴力为13626t；中间短横梁最大轴力为287t。附空缆线形：二、自重作用及对称布载作用下的受力及其变形汽车荷载采用城A级：线载10KN/m，集中荷载300KN，六车道，不折减，对称布载。1、在荷载作用下的总体变形：最大值31.97cm2、X向变形：最大值-13.20cm3、Y向变形：最大值7.97cm4、Z向变形：最大值-29.94cm5、索塔弯矩：最大值为4.36e8N*m6、大缆轴力：3610t4335t7、吊杆轴力：94.5t171t8、主梁弯矩：最大值为1.75e7N*m9、支反力：由边跨大缆产生的边跨部分锚锭区竖向支反力共计-5230t。10、其它：主梁轴力最大为3597t；塔在承台顶的轴力为14579t；中间短横梁最大轴力为368t。三、自重作用及偏载作用下的受力及其变形汽车荷载采用城A级：线载10KN/m，集中荷载300KN，三车道，不折减，单边布载。1、在荷载作用下的总体变形：最大值25.13cm2、X向变形：最大值-11.19cm3、Y向变形：最大值-6.98cm4、Z向变形：最大值-21.43cm5、索塔弯矩：顺桥向最大值为3.67e8N*m横顺桥向最大值为3.38e7N*m6、大缆轴力：3310t4155t7、吊杆轴力：82.2t174t8、主梁弯矩：最大值为1.64e7N*m9、支反力：由边跨大缆产生的边跨部分锚锭区竖向支反力共计-4800t。10、其它：主梁轴力最大为3509t；塔在承台顶的轴力为14109t；中间短横梁最大轴力为448t。四、自重作用及主跨对称布载作用下的受力及其变形汽车荷载采用城A级：线载10KN/m，集中荷载300KN，六车道，不折减，主跨对称布载。1、在荷载作用下的总体变形：最大值32.54cm2、X向变形：最大值-13.37cm3、Y向变形：最大值7.64cm4、Z向变形：最大值-30.5cm5、索塔弯矩：顺桥向最大值为4.39e8N*m6、大缆轴力：3630t4340t7、吊杆轴力：94.75t172t8、主梁弯矩：最大值为1.67e7N*m9、支反力：由边跨大缆产生的边跨部分锚锭区竖向支反力共计-5040t。10、其它：主梁轴力最大为3605t；塔在承台顶的轴力为14604t；中间短横梁最大轴力为384t。五、自重作用及主跨偏载作用下的受力及其变形汽车荷载采用城A级：线载10KN/m，集中荷载300KN，三车道，不折减，主跨单边布载。1、在荷载作用下的总体变形：最大值25.46cm2、X向变形：最大值-11.26cm3、Y向变形：最大值-6.66cm4、Z向变形：最大值-21.90cm5、索塔弯矩：顺桥向最大值为3.70e8N*m横顺桥向最大值为3.29e7N*m6、大缆轴力：3320t4160t7、吊杆轴力：82.5t172t8、主梁弯矩：最大值为1.54e7N*m9、支反力：由边跨大缆产生的边跨部分锚锭区竖向支反力共计-4800t。10、其它：主梁轴力最大为3510t；塔在承台顶的轴力为14130t；中间短横梁最大轴力为297t。六、自重作用、主跨偏载及温度作用下的受力及其变形汽车荷载采用城A级：线载10KN/m，集中荷载300KN，三车道，不折减，主跨单边布载，整体升温29摄氏度。1、在荷载作用下的总体变形：最大值22.68cm2、X向变形：最大值-6.87cm3、Y向变形：最大值-6.58cm4、Z向变形：最大值-20.66cm5、索塔弯矩：顺桥向最大值为4.64e8N*m横顺桥向最大值为3.28e7N*m6、大缆轴力：3340t4170t7、吊杆轴力：82.8t170t8、主梁弯矩：最大值为3.04e7N*m9、支反力：由边跨大缆产生的边跨部分锚锭区竖向支反力共计-4710t。10、其它：主梁轴力最大为3525t；塔在承台顶的轴力为14040t。七、自重作用、主跨偏载及温度作用下的受力及其变形汽车荷载采用城A级：线载10KN/m，集中荷载300KN，三车道，不折减，主跨单边布载，整体降温42摄氏度。1、在荷载作用下的总体变形：最大值22.68cm2、X向变形：最大值-6.87cm3、Y向变形：最大值-6.58cm4、Z向变形：最大值-20.66cm5、索塔弯矩：顺桥向最大值为4.64e8N*m横顺桥向最