基于ANSYS特大跨度悬索桥施工及运营阶段的受力分析
Ansys悬索桥总体计算书V4.0(施工图版本)

南京长江第四大桥主桥总体静力分析报告(施工图阶段)中交公路规划设计院有限公司二OO九年九月目录1.结构概述 (3)2.采用规范、计算依据及计算程序 (3)2.1.基本规范 (3)2.2.参考规范 (4)2.3.计算依据及计算程序 (4)2.4.补充说明 (4)3.结构分析参数 (4)3.1.材料特性 (4)3.1.1.混凝土 (4)3.1.2.钢材 (4)3.1.3.高强钢丝 (5)3.2.计算荷载 (5)3.2.1.恒载(D) (5)3.2.2.活载(L) (8)3.2.3.温度荷载(T) (9)3.2.4.风荷载(W、WL) (9)3.3.荷载组合 (12)3.4.主梁约束条件 (13)4.总体结构受力分析 (13)4.1.分析模型 (13)4.1.1.模型简介 (13)4.2.施工阶段主要分析结果 (14)4.2.1.1.空缆状态 (14)4.2.1.2.成桥状态 (14)4.3.运营阶段分析 (16)4.3.1.计算工况 (16)4.3.2.运营阶段总体分析结果 (16)4.3.2.1.组合一:D+L(8/6) (16)4.3.2.2.组合二:D+L(8/6)+T(+/-) (29)4.3.2.3.组合三:D+L(8/6)+WL(顺)+T(+/-) (42)4.3.2.4.组合四:D+W(顺)+T(+/-) (45)4.3.2.5.组合五:D+W(横)+T(+/-) (48)4.3.3.运营阶段总体计算结果小结 (54)4.3.3.1.内力和应力基本情况 (54)4.3.3.2.支座反力 (57)4.3.3.3.活载位移 (57)4.3.3.4.伸缩缝及限制位移影响参数计算 (57)附录一:空缆状态线形数据 (60)附录二:成桥状态线形数据 (75)附录三:主缆长度 (94)1.结构概述主桥为主跨1418米三跨吊钢箱梁悬索桥。
主缆三跨布置为576.2+1418+481.8=2476m;主梁跨径布置为410.2+1418+363.4=2191.6m;北边跨吊杆布置为13.8+24×15.6+22=410.2m,中跨吊杆布置为22.6+88×15.6+22.6=1418m,南边跨吊杆布置为22+21×15.6+13.8=363.4m。
基于ANSYS的悬索桥分析

(a) 桁架式
(b) 刚构式
(c) 混合式
图 1-2 桥塔横桥梁示意图
1.2 主缆
主缆是通过塔顶的鞍座悬挂于主塔上并锚固于两端锚固体中的柔性承重构 件,主缆本身又通过索夹和吊索承受活载和加劲梁(包括桥面)的恒载,除此之 外,它还分担一部分横向风荷载并将它直接传递到塔顶。主缆的布置形式一般是 采用每桥两根,平行布置于加劲梁两侧吊点之上。现代大跨度悬索桥多采用平行 钢丝主缆,它是由平行的高强、冷拔、镀锌钢丝组成。钢丝直径大都在 5mm 左 右。根据主缆承受拉力的大小,每根主缆可以包含几千根乃至几万根钢丝。为便 于施工安装和锚固,主缆通常被分成束股编制架设(一般每根主缆可分成几十乃 至几百股,每股内的丝数大致相等),并在两端锚碇处分别锚固。为了保护钢丝,
1.1 桥塔
桥塔也称主塔,它是支承主缆的主要构件,分担主缆所受的竖向荷载(包括 桥面、加劲梁、吊索、主缆及其附属结构如塔顶鞍座和索夹等重量),并传递到 下部的塔墩和基础。另外,在风荷载和地震荷载的作用下,还可对全桥的总体稳 定提供安全保证。按采用材料分,桥塔有混凝土塔和钢塔,因混凝土塔价格较低, 一般都采用混凝土桥塔。按桥塔外形分,在横桥向一般有刚构式,桁架式和混合 式三种结构形式,如图 1-2 所示。刚构式简洁明快,可用于钢桥塔或混凝土桥塔, 桁架式和混合式由于交叉斜杆的施工对混凝土桥塔有较大困难,只能用于钢桥 塔。在顺桥向,按力学性质可分刚性塔、柔性塔和摇柱塔三种结构形式。刚性塔 可做成单柱形或 A 字形,一般多用于多塔悬索桥中,可提高结构纵向刚度,减 小纵向变位,从而减小梁内应力;柔性塔允许塔顶有较大的变位,是现代悬索桥 中最常用的桥塔结构,一般为塔柱下端做成固结的单柱形式;摇柱塔为下端做成 铰接的单柱形式,一般只用于跨度较小的悬索桥。
基于ANSYS的悬索桥梁的静载和动载的分析

基于ANSYS的悬索桥梁的静载和动载的分析基于ANSYS的悬索桥梁的静载和动载的分析摘要运⽤ANSYS软件进⾏悬索桥桥梁的静载和动⼒分析,本⽂中的有悬索桥限元模型结构形式⽐较复杂,桥的每⼀个部分都有不同的属性和作⽤,因此在有模型中,使⽤了三种单元类型对悬索桥的桥塔、纵梁、加劲桁架、缆索、桥⾯板进⾏建模。
它们分别是三维弹性梁单元(BEAM4)、三维杆单元(LINK10)、板壳单元(SHELL63)。
然后再模型的基础上在进⾏了只有重⼒的静载分析和简单的模态分析。
键词:ANSYS悬索桥静载分析模态分析AbstractBy using ANSYS software of suspension bridge static load and dynamic analysis, this paper, the suspension bridge limit yuan model structure form is more complicated, the bridge every part has a different attribute and function, so the model, the use of three kinds of unit type on the suspension bridge tower, girder, stiffening truss, cable, bridge deck model. They were three dimensional elastic beam element (BEAM4), the three dimensional bar unit (LINK10), plate and shell elements (SHELL63). Then on the basis of the model in the only gravity static load analysis and simple modal analysis.引⾔悬索桥也叫吊桥,是跨越能⼒最⼤的⼀种桥型。
大跨度悬索桥受力特性敏感参数分析

第 3 期
常
赞: 大跨 度悬 索桥受 力 特性敏 感参 数分析
8 5
构 的热 物理 性质 、 件形状 等. 构 由于 日照 温差 和骤 然
降温在 时 间上 变化 快 、 用 范 围存 在局 部 性[ , 作 2 难 ]
以进行 整体 分析 , 在这 里, 体 变 形 大 , 于 仿 真 分 析. 据 整 便 根
多, 如结 构 自重 、 温度 、 构 刚 度 和边 界 条 件 等 结构 结 参 数. 由于悬 索桥 的柔性 比较 大r 在 静力荷 载作 用 ¨, 下 桥梁将 产 生较大 的变 形. 这些 因素 的不 确定 性 会
对 悬索桥 线形 产生 一 定 的影 响 . 以往 对 于 自锚 式 悬 索 桥结构 参数 的敏 感 性 分析 较 多 , 锚 式 悬索 桥 结 地
0 20 0 4 0 0 60 0 80 0 10 00
距加劲 果左 端距 离, _
化[ , 5 一般 可增 加 1 ~ 1 % , 凝 土 强 度 实 际值 ] O 5 混 往往 比规 范建 议值 高 , 这使 得 混 凝 土 弹性 模 量 E值 比规 范建 议值 高 , 考规 范 建 议 值 以及 结 合具 体 情 参
得 出的结论 可 为 以后 同类桥 梁 的设 计 和施工 提供 有 益 的理 论参 考依 据.
实 际工程 中结构 尺 寸 和容 重 均 在局 部会 有 出入 , 以 及加 劲梁 在安装 过 程 中要 加 入 大量 的螺 栓 , 拼接 板
等 , 以结 构 的 自重有 可能 大于设 计值 , 就对桥 的 所 这
0 引 言
在 实 际施 工 过程 中 , 响悬 索 桥 线形 的 因素很 影
C 0 筋砼 门式框 架结构 ( 图 1 . 桥划 分 为 5 7 5钢 如 )全 0
基于ANSYS特大跨度悬索桥施工及运营阶段的受力分析

基于ANSYS特大跨度悬索桥施工及运营阶段的受力分析徐安;何中刚;丁彧
【期刊名称】《森林工程》
【年(卷),期】2006(22)6
【摘要】借助大型有限元分析软件研究特大跨度悬索桥索的找形,根据施工前、施工阶段及运营阶段的受力特性,得到在每一阶段跨中节点的位移,为实际的悬索桥的施工提供了依据,也为大跨度悬索桥的后续受力分析,如移动荷载作用、风荷载作用以及地震力的作用提供了前提和保证.
【总页数】4页(P23-25,68)
【作者】徐安;何中刚;丁彧
【作者单位】天地科技股份有限公司唐山分公司,河北,唐山,063012;湖北人防建筑设计院,武汉,430000;天地科技股份有限公司唐山分公司,河北,唐山,063012
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.特大跨度桥梁施工及运营阶段智能健康监测与控制技术研究 [J], 强士中
2.基于大跨度三塔悬索桥主缆系统施工技术研究 [J], 王刚
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5.基于ANSYS开发的横向分段施工预应力混凝土斜箱梁受力分析程序 [J], 陈朝慰
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基于ANSYS的大跨度斜拉桥非线性成桥索力优化研究

文 章 编 号 :17 -16 20 ) 1 150 6 35 9 ( 0 7 0- 2-4 0
基于 A S S的大跨度斜拉桥 NY 非线性成桥索 力优化研究
李 岩 ,盛洪飞 ,孙 航 黄 新艺 ,
(. 1 哈尔滨工业大学 交通科学与工程学院 ,黑龙 江 哈尔滨 10 9 t2 黑龙 江大 学 建筑工程学院 ,黑龙江 哈尔滨 5 0 0 . 108) 5 0 6
法的正确性和有效性.
关键词 :斜拉桥 ;索力优化 ; 感性分 析 敏
中 图分 类 号 : U9 7 T 9  ̄Ul8 2 4.7 文 献 标 识 码 :A
I e tg to ofANS - a e nlne ro i ia i n o rd ec m pltng nv s ia in YS b s d no i a ptm z to fb i g -o ei c b e f r e o a g -pa bl-t y d b i g s a l o c flr e s n c e sa e rd e a
o e s ii f a l fre ai int tu trl ep n ea do jciefn t n Ssn ivt , no t - f n i vt o be o c r t osrcua so s n bet ci ’ e s ii a p i s t y c v ao r v u o t y mi
摘要 :将有限元计算与优化设计分析相结合 , 索力变化对结构响应和 目标 函数敏感性分 析的基础上 , 在 综合考虑结 构内力 、 线形控制条件 , 出一种全过程计入结构几何 非线性 影响的大跨斜 拉桥合理 成桥 索力优 化方 法, 提 采用 一阶 分 析法对成桥 索力进行迭代优化. 于 ANS 基 YS的优化分析模块 , 一大跨斜拉 桥成桥 索力进行 了计算, 证 了方 对 验
悬索桥的受力分析
悬索桥的受力分析一、选题在前面的PreSentation 部分,我与张玉青同学合作完成了上海东海大桥的建模,在此次的实例分析中,我参考了《ANSYSfc木工程实例应用》中的悬索桥部分,并在建模的基础上对其进行受力分析和施工过程中跨中挠度变化情况的分析。
二、实例1•问题的描述材料性能悬索和吊杆:E=2.5e11, μ=0.1, P g=1e4梁:E=3.0e11, μ=0.1, P C=Ie4截面尺寸悬索:A=I吊杆:A=0.02梁:A=0.5, H=1, 1=1/24几何参数:桥长400m双索塔,自桥面算起塔高20m全桥模型成对称分布。
两塔之间跨度为200m,左右塔距岸边各100m悬索间距为10m初始条件:悬索和吊杆初应变为ε=1e-5。
边界条件:悬索两端铰支,大梁布置成简支结构。
以上都统一采用国际单位制。
2.悬索桥结构的建模把悬索体系的主要承重结构模拟为由铰链环组成的在节点上加荷载的悬挂索链。
这种模型不但能很好地表现实际节点索链的性质,还能表现由金属丝。
股或索组成的缆的性质,由于它不具有抗弯的能力,所以用LINK180单元模拟是非常好的,计算的精度和索长度的选取有很大的关系,同时要考虑索的应力变化问题。
当给索缆装配加劲梁时,由于加劲梁还只是外荷载,不参与结构受力,所以可以将缆索结构当成是受集中荷载的体系。
荷载按照实际的情况阶段施加。
当桥建成之后,可以将缆索和加劲梁当做一个整体来分析,在条件允许的情况下可以一次性施加活载在桥上来模拟其受力分析。
三、建模过程及分析过程1. 设置单元及材料参数定义单元类型定义材料属性实常数定义截面2. 建模生成区段模型主缆单元类型为1号,材料类型为1,截面实常数R1 ;悬索单元类型为1号,实常数为2,桥面主梁单元类型为2号,材料类型为2号,截面实常数为1。
定义局部坐标在X=100处生成局部坐标系,新的坐标系代号必须大于10 ,再将局部坐标系设为当前坐标系,以当前坐标系的YZ面为对称面,镜像生成另一区段模型。
基于ANSYS的悬索桥动载响应分析
时,要尽量提高灵敏度大的几个参数的精度,力求准确,这将获得较好的计算结果。
(3)本构模型的这些问题,类似于土压力、土坡稳定性分析、地基承载力等土力学的普遍问题,参数的影响或带来的误差比理论和方法要大得多。
参考文献:[1]陈斌,吉林,张旭晖.邓肯模型参数敏感性分析[J ].华北水利水电学院学报,2002,23(4):10-13.[2]Duncan,J .M.,Chang,C .Y .Nonlinear analysis of stress and strain ins oils [J ].S oilM echanics of Foundati on,1970:637-659.[3]梅传书,徐海峰,严驰.深基坑开挖的有限元模拟与实验研究[J ].水文地质工程地质,2002(5):8-11.[4]高福华.深基坑工程渗流与变形分析[D ].南京:河海大学硕士学位论文,2004.[5]何颐华,杨斌,金宝森等.双排护坡桩试验与计算研究[J ].建筑结构学报,1996,17(2):58-66.[6]蔡袁强,赵永倩,吴世明等.软土地基深基坑中双排桩式围护结构的有限元分析[J ].浙江大学学报,1997,31(4):442-447.收稿日期:2008-04-213江南大学荣氏基金项目。
赵金广,男,硕士研究生。
基于ANSYS 的悬索桥动载响应分析3赵金广 钱 怡 王文英(江南大学机械工程学院 江苏无锡 214122)摘 要 根据大跨度钢箱式悬索桥的特点,运用ANSYS 有限元软件提供的APDL 参数化语言,建立悬索桥的精确有限元模型,进而得到整桥模态,并与“脊骨梁”模型模态和实测模态进行比较;同时对精确模型进行模拟车辆动载荷响应分析。
动载响应分析的结果可为大跨度钢箱式悬索桥的抗震、抗风设计和车辆载荷响应分析提供参考。
关键词 钢箱式悬索桥 ANSYS 有限元 模态分析 响应分析 目前,我国已建成许多以斜拉桥和悬索桥为主的大跨桥梁,对大跨桥梁进行结构安全健康监测,确保安全运营,已成为工程界目前的研究热点[1]。
ANSYS在三塔悬索桥施工分析中的应用
70.中国制造业信息化.2∞8年12月
万方数据
预制钨破片穿甲仿真分析
l应l用l实l劂
王晓兵,王维保,胡浩,姚彪 (安徽神剑科技股份有限公司。230022)
摘要:本文采用Ls—DY¨^软件对圆柱形鸽破片侵彻钢靶板的情况进行了仿真分析,合理定又其材料模型,并优化了网格的划分, 将得到的结果与试验结果进行对比。验证了数值模拟方法的有效性。 关键词:破片;侵彻;靶板
图1 预制钨破片侵彻钢靶板
1.2有限元模型 进行有限分析时,为减小计算模型规模,建立了破片及靶板的1/2
有限元模型。在有限元模型分析中,不仅是网格的密度影响计算的精度 和速度,好的单元形状也可以降低计算时间,提高计算准确性。故本文 采用六面体单元进行网格划分。
本文中的有限元计算采用了两种接触类型主从面接触和自适应接 触。自适应接触是主从面的一种特殊形式,在这种类型的接触中,当组 成接触面的单元因承受过大应力、应变而发生破坏时,这些单元将从接 触面中删除,从面改变接触面的构形,接触算法是不对称的,程序针对 每个从属节点检查其是否穿透主面,但反过来却不检查主面节点是否穿 透从面。因此,从属面的网格应当比主面网格细,否贝1j会发生出现穿透 而程序未能检查出来的问题。在一般的弹丸侵彻靶板有限元分析中,通 常将弹丸表面作为主面,而靶板作为从面。为保证钨柱破片与靶板能可
自动考虑 自动考虑
作用于加劲粱 作用于主缆 作用于主缆 作用于主缆 作用于主缆
(2)三塔悬索桥,在成桥状态下,主跨垂度为120m。在空缆状态 下,主跨垂度为111.100m,边塔偏向岸侧2.38m。
(3)根据《公路桥涵设计通用规范}(JTJ D60-2004),活载采用公 路一I级。考虑6车道,横向折减系数取0.55,纵向折减系数O.93,车 道荷载标准值取为10.5kN/m,加重车Pk取为360kN,冲击系数取为 0.05。最不利活载加载下,车道荷载布置为单跨满跨加载时,相邻跨位 移为最不利状态。下图3为在最不利布载下,加劲梁的竖向位移图,其 中,跨中处,加劲梁的最大竖向位移为一3.319m,变形与跨度比1/325, 满足悬索桥规范对刚度的要求。
悬索桥的受力分析
悬索桥得受力分析一、选题在前面得presentation部分,我与张玉青同学合作完成了上海东海大桥得建模,在此次得实例分析中,我参考了《ANSYS土木工程实例应用》中得悬索桥部分,并在建模得基础上对其进行受力分析与施工过程中跨中挠度变化情况得分析。
二、实例1.问题得描述●材料性能悬索与吊杆:E=2、5e11,μ=0、1,ρɡ=1e4梁:E=3、0e11,μ=0、1,ρɡ=1e4●截面尺寸悬索:A=1吊杆:A=0、02梁:A=0、5,H=1,I=1/24●几何参数:桥长400m,双索塔,自桥面算起塔高20m。
全桥模型成对称分布。
两塔之间跨度为200m,左右塔距岸边各100m。
悬索间距为10m。
●初始条件:悬索与吊杆初应变为ε=1e5。
●边界条件:悬索两端铰支,大梁布置成简支结构。
以上都统一采用国际单位制。
2.悬索桥结构得建模把悬索体系得主要承重结构模拟为由铰链环组成得在节点上加荷载得悬挂索链。
这种模型不但能很好地表现实际节点索链得性质,还能表现由金属丝。
股或索组成得缆得性质,由于它不具有抗弯得能力,所以用LINK180单元模拟就是非常好得,计算得精度与索长度得选取有很大得关系,同时要考虑索得应力变化问题。
当给索缆装配加劲梁时,由于加劲梁还只就是外荷载,不参与结构受力,所以可以将缆索结构当成就是受集中荷载得体系。
荷载按照实际得情况阶段施加。
当桥建成之后,可以将缆索与加劲梁当做一个整体来分析,在条件允许得情况下可以一次性施加活载在桥上来模拟其受力分析。
三、建模过程及分析过程1.设置单元及材料参数➢定义单元类型➢定义材料属性➢实常数➢定义截面2.建模➢生成区段模型主缆单元类型为1号,材料类型为1,截面实常数R1;悬索单元类型为1号,实常数为 2,桥面主梁单元类型为2号,材料类型为2号,截面实常数为1。
➢定义局部坐标在X=100处生成局部坐标系,新得坐标系代号必须大于10,再将局部坐标系设为当前坐标系,以当前坐标系得YZ面为对称面,镜像生成另一区段模型。
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s a u p n in b d e s c p s s s o r g u h踮 te a h n fmo ig la s i d la sa d s i c fre . n e i h c o so v n d ,w n d es oc s o o n mi Ke r s y wo d :AN YS ag — s a u p n in b d e or — f dn ;s s m a so ain S ;lr e — p n s s e o r g ;f m — n i s i i g yt t n fr t e r m o
g m rnho i d Si c s l ac f a i c ne& Tcnl yC . T ,T nsa 6 02 ,H hngn ( ue Cv iD f eC n h B T n e eho g o L D. agh 0 3 1) eZ ogag H bi il r e n o- o n iA e s sutn& D s nA ae y Wua 300 ,Dn u ( aghnBac f i d Si c eho g o t. ag- t co r i ei cdm , hn 00 ) i Y Tnsa r ho a i e e& Fcnl yC .L ,T ns g 4 g n T n n c o d h 60 2 n a 03 1 )
1 概
述
悬索桥又称 吊桥,主要用于跨度较宽 的河流。 悬索桥由主缆 、吊杆、主梁 、索塔 、锚钉 以及墩台 构成 。悬索桥按照主梁弯曲刚度的大小可以分为柔 性悬索桥和刚性梁悬索桥 ,柔性悬索桥又称柔式悬 索桥或非加劲悬索桥 ,这种桥 主梁的弯 曲刚度较 小 ,可以看做是柔性 的;刚性梁悬索桥的刚性梁的 弯曲刚度较大 ,通常称这样的梁为加劲梁。一般来
arfrn e ai frtec nt cino s ninb de rv e mc n io sw la srf efr t se n ls fl g e c db s osr t f up so r g ,poi dp o dt na el a ua o r sdaayi u re e e so h u o s e i d i s s l o se s a
说 ,大跨 度悬索 桥 采用 刚性 主梁 ,采用 刚性 主梁 的 悬索 桥称 为带 有加 劲梁 的悬索 桥 。悬索桥 有 以下一 些优 势 。 ( )随着跨 度 的增 加 ,悬索 桥 的材料 用量 和截 1
()施工方面 , 4 悬索桥一般是把大缆架好 ,即 大缆成为现成的悬吊式脚手架 ,便于施工 。 ()悬索桥 的大跨度 、优美 的外形和造价的经 5 济性 ,使得其在桥梁工程界越来越受重视 。 由于悬索桥是柔性结构 ,刚度较小 ,当活动荷 载作用时,悬索会改变几何形状 ,引起桥跨结构产 生较大的挠曲变形 ;在风荷载和车辆冲击荷载 、地 震激励等多种荷载的作用下容易产生振动 ;施工阶
力特性 ,得 到在 每一阶段跨 中节点的位 移,为实际的悬索桥 的施工提供 了依 据 ,也 为大跨度 悬索桥 的后 续爱 力
分 析 ,如 移 动荷 载作 用 、风 荷 载作 用 以及 地 震 力 的作 用提 供 了前 提 和 保 证 。
关键词 :A S S N Y ;大跨度 悬索桥 ;找形 ;体 系转换
中图分类号 :U 4 . 48 2 5
文献标识码 :A
文章编号 :10 —05 (06 6 0 3 3 0 1 0X 20 )0 —02 —0
Srs ay i o A ̄e—s a u p nin B ig o sr cin a dS r iesa e sd Ol tesAn ls f1i s .l p n S s e s rd ei C n tu t n evc tg sBae iANS / uA ( a - o n o YS X n T n
徐 安 ,何 中刚2 或 ,丁
( .天地科技股份有限公 司 山分公 ,河北 唐 山 o3 l ; .湖北 人防建筑设计院 ,武汉 1 唐 6O 2 2 400 ) 300
摘
要 :借 助大型有 限元 分析软件研 究特 的 受
维普资讯
第 2卷 第 6 2 期
20 06年 l 月 1
森
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V0.2 o6 12 N .
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F R S N NE R NG O E T E GI E I
基 于 A S S特大跨度悬索桥施工及运营阶段的受力分析 NY
Ab t a t T i p p ru e nt n l s ot  ̄' t td e fr — f d n f a g —s n s s n i r g n t s sr c : hs a e sd f i a ay i s f l s y t m i i go r e p u p so b d e a d s e  ̄d i e s wl o u e h o n l a e n i r c aa tr t s b f r ,i n f rc n t f n an dt eds lc me t fh d p n n d si v r tg .T1 rs l r vd d h r cei i eoe n a dat o mc o ,g i e i a e n emis a o e ne ey s e I e ut p o ie sc e s i h p ot a e s
段 ,悬 索 的易 变形 会 导致 在架 设 加 劲 梁 的过 程 中 ,