斜拉桥的结构计算-动力分析1
大跨径斜拉桥动力特性分析
主梁 采用 梁 单元模 拟 时 ． 键 问题在 于 合理 模 拟 关 主梁 的刚 度和 质量 分 布 。 从考 虑 主梁转 动 惯量 的角度
出发 ， 将 梁 单 元 的坐 标 设 在 主梁 断 面 的 扭转 中心 。 应
大桥 为 例 ， Ａ Ｓ Ｓ有 限 元分 析 软 件 对其 成 桥 状 态 用 ＮＹ 下 的 自振特 性进 行分 析 。
（ ． ｒｎｐ ｒ ｔ ｎ ｏｌ ｅ ｆ ｏｔｅｓ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｎ ｎｉｇ ０ ６ Ｃ ｉａ １ Ｔａ ｓｏｔ ｉ ｌ ｇ ｕｈ ａｔ ｎｖｒｉ ， ａｊ １ ９ ， ｈｎ ； ａｏ Ｃ ｅ ｏ Ｓ ｔ ｎ ２０ ２ ＪａｇｕＰｏｉｃ ｌ ｏ ．ｉ ｓ ｒｖ ｉ ｍｍｕ ｉａ ｏ ｌ ｎｎ ｎ ｅｉ ｓ ｔｔ， ａｊ ｇ２ ０ ， ｈｎ ） ｎ ｎ ａＣ ｎｃｔ ｎＰａ ｉｇ ｄＤ ｓ ｎＩ ｔｕｅＮ ｎｉ １０ ５ Ｃ ｉａ ｉ ｎ Ａ ｇ ｎｉ ｉ ｎ ０
大跨径 斜拉 桥 具有跨 越 能力 大 、 体 刚度 高 等优 整
１ １ 主梁 ．
点 ， 受风 荷载 、 震荷载 等 动荷载 影 响较 大 ， 但 地 因此在
工程 结构 设计 中 ． 需要 掌 握可靠 的大跨 径斜 拉 桥 的 就
动 力 特 性 ， 进 行 结 构 动 力 响 应 分 析 。下 面 就 以 苏 通 并
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂ ｓｄ ｏ ｈ ｔ ｃｕ ａ ｈ ｒｃｅ ｓｉ ｆ ｏ ｇｓ ａ ａ ｌ－ ｔｙ ｄｂ ｄ ｅ ｔｅｍｅｈ ｄ ｏ ｕ ｌｉｇａｆ ｉ ｌ— ｓｒ ｃ ： ａ ｅ ｎ ｔｅｓｒ ｔｒｌ ａａ ｔｒ ｔ ｏ ｎ ｐ ｎｃ ｂｅ ｓａ ｅ ｒ ｇ ．ｈ ｔ ｏ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅｅ ｕ ｃ ｉ ｃ ｌ ｉ ｂ ｄ ｎｅ
斜拉桥中的拉索拉力分析
斜拉桥中的拉索拉力分析斜拉桥作为一种现代桥梁结构设计，凭借其独特的外观和高度的耐力成为了现代城市的标志性建筑之一。
而在斜拉桥的结构中，拉索作为承担桥梁荷载的重要部分，其拉力的分析对于桥梁的设计和施工至关重要。
在斜拉桥中，支撑桥梁的主要力量通过吊塔传递到桥面，最终由拉索承担。
在拉索的设计过程中，我们要考虑到多个因素，如桥面荷载、风荷载以及自重等。
拉索需要能够承受这些力量，同时保持桥梁的结构稳定和安全。
拉索分析的第一步是计算每个拉索所承受的力量。
我们通常使用悬链线理论来进行这一计算。
悬链线理论将拉索的重力、张力和弯曲等因素都纳入考虑。
通过建立数学模型，我们可以计算出每个拉索所承受的拉力大小和方向。
然而，由于桥梁的荷载不仅仅是静力学力量，而且还包括动态荷载，我们需要考虑到拉索的振动问题。
振动会对拉索产生额外的力量作用，可能使其受到过大的拉力，影响桥梁的稳定性。
因此，在拉索设计中，我们需要进行动力学分析，以保证其能够抵御振动力量。
另外，斜拉桥的风荷载也是拉索设计中需要特别关注的问题。
由于桥梁的设计高度较高，风的作用会对拉索产生很大的力量。
在拉索的设计中，我们需要计算并考虑到各个方向上的风荷载，并将其作为额外的力量进行计算。
这可以通过风洞实验和计算机模拟来获得准确的数据，以确保拉索的设计合理。
除了荷载分析外，拉索的材料选择也是设计中需要考虑的重要因素。
拉索通常采用高强度钢缆，以保证其能够承受大的拉力。
在选择材料时，我们需要综合考虑强度、耐腐蚀性以及成本等因素，以找到最适合的材料。
最后，斜拉桥中的拉索还需要进行定期检查和维护，以确保其在使用过程中不会出现疲劳断裂等问题。
由于拉索处于高空环境中，检查和维护工作相对困难，因此需要精细规划和专业团队进行操作。
总而言之，斜拉桥中的拉索拉力分析是桥梁设计中的重要一环。
拉索的设计需要综合考虑荷载、振动、风荷载等因素，并选择合适的材料。
通过科学的分析和合理的设计，我们能够建造出坚固耐用的斜拉桥，为城市的发展和交通运输提供便利。
大跨度斜拉桥动力反应分析
３ 军 山大桥 动力特性分析
参 照 前人 做 法 ， 桥 采 用 双 主 梁 模 式 ， 用 空 本 利
间梁单 元 模 拟 主 梁 、 梁 和桥 塔 ， 用 索 单 元 模 拟 横 利
斜 拉索 ， 虑 斜 拉 索 的 垂 度 效 应 影 响 ， 立 斜 拉 桥 考 建 动力 分 析模 型 。 全桥 共 划 分 为 ４ ６个 节 点 ，４ ４ ７７
表 ２ 武汉军 山长江大桥前 １ ０阶频 率 及 周 期
科
学
技
术
） ． ４ 也较 高 ， 桥一 阶扭 转 对称 振 动 频率 为 ０ ６ ２ 该 ．７ ０Ｈ ， ｚ 而梁 的竖 向一 阶对称 弯 曲振动频 率 为 ０ ３９４ ．２
第 １卷 １
第２ ８期
２１年 １ ０１ ０月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖ Ｌ１ Ｎ ． ８ ０ ｔ ０ １ ｏ １ ｏ ２ ｃ ．２ １
１７１ １ １ ２ １ ） ８ ７ ２ —４ ６ — ８ ５（ ０ １ ２ — ０ ０ ０
Ｓｃｅ ｃ ｃ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎｇｎ ｅ ｉ ｉ ｎ ｅ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ｎ ｉｅ ｒｎｇ
大 ） 主塔 与主 梁 连 接 处 （ 横梁 ） 过 支 座 弹性 连 ， 下 通 接， 支座 与 主梁 为 主 从 关 系 ， 松 主 梁 ， 放 ｙ方 向约
束 和绕 ｚ轴 的转 动 约束 。主 ３ 主 ４、 ７、 ８号 墩 、 主 主
处 根 据 实 桥 支 座 情 况 （ 别 采 用 Ｇ Ｚ ０ ０ Ｘ 和 分 Ｐ ３０ Ｄ Ｇ Ｚ０ ０ Ｄ Ｐ １ ０ ０ Ｘ支 座 ） 放 松纵 桥 向 （ ， Ｘ方 向 ） 移 约束 位
斜拉桥动力性能分析
式 中 ， 为 总 刚 度 矩 阵 ； 为 总质 量 矩 阵 ； 为 自 ［ ［
振 频率 ； 为 结构 整 体节 点位移 向量 。 网 在 Ａ ＹＳ有 限元 分 析 软 件 中 ，采 用 的 是一 致 ＮＳ
别采用 两种 不 同的单元 类型进行 动力性 能的对 比研 究， 并将 结果与上 海南浦 大桥 的动力特性进行 对 比， 而得 出研究斜 从
索面 Ｐ Ｃ斜 拉 桥 ， 用 塔 墩 固结 ， 梁连 续 半 飘 浮 体 采 主 系 。 索塔 横 桥 向呈“ 形 ， ５ ． 主 梁 为 双 主肋 Ｈ” 高 ２７ ｍ； 断面 ， 高 １ ｍ， 宽 ２ 桥 面 宽 ２ ． 斜 拉 索采 梁 ． 肋 ７ ｍ， ８９ ｍ； 用 ７ ｍｍ 高 强 低 松 弛 镀 锌 平 行 钢 丝 拉 索 ， 呈扇 形 布 置 ， 上 索距 ６３ 共 ３ 梁 ．ｍ， ６根 。 结 构 简 图见 图 １ 其 。
［ ｅ ｏ ｄ ］ ａ ｌ ｔ ｅ ｂ ｄ ｅ ｄ ａ ｉ ａ ａｙ ｉ Ａ ＹＳ Ｋ ｙ ｒｓ ｃ ｂｅａ ｄ ｒ ｇ ｙ ｍ ｃ ｌ ｓ ＮＳ ｗ －ｙ ｉ ｎ ｎ ｓ：
１ 工 程 概 况
石 家 庄 仓 安 路 高 架 桥 工 程 位 于 石 家 庄 城 市 核 心 区 南侧 ， 起 维 明大 街 ， 至 平 安大 街 。与辟 通 后 西 东 的槐 南 路一 起 形 成 石 家 庄 市 东 西 向的 一 条 主干 道 ， 也 是 石家 庄 市 总 体 规 划 中 的“ 四横 ” 一 ， 河 北 省 之 为 第 一 座 斜拉 桥 。 该桥 为 ５ｍ＋ ２ｍ＋ ５ 双 塔双 空 间 ５ １５ ５ｍ
拉桥 动力特性 时应 选择 能准确 反 映实 际构 件 性质 的单 元类 型， 且最好 建立全桥模型 来模拟 实际桥 梁结构 的结论 。 【 关键词】 斜拉 桥； 动力特性分析 ；Ｎ Ｙ ＡＳＳ
ANSYS矮塔斜拉桥建模-荷载与动力分析
目录一．文件名及前处理模式 (2)二．截面的建立 (2)1.主梁截面 (2)2.桥塔截面 (30)三．定义单元属性 (31)四．建立主要节点和单元 (32)1.主梁节点和单元 (32)2.桥塔节点和单元 (39)3.斜拉索节点和单元 (40)4.鱼刺骨模型模拟斜拉索与主梁连接 (41)五．加载与求解 (43)1.施加边界条件 (43)2.施加自重和公路一级荷载 (43)六．动力特性 (43)1.前十阶模态自振频率 (43)2.前五阶振型图 (44)一．文件名及前处理模式定义工作文件名与工作标题，并进入前处理模式(PREP7)：/FILNAME,BRIDGE,1 !定义工作文件名/TITLE,ZHANG HAO NAN’S HOMEWORK !定义工作标题/REPLOT !重新显示/PREP7 !进入PREP7处理器二．截面的建立1.主梁截面根据本桥图纸，截面一共有32个，其中包括截面纵向变化与横向变化，为简化模型，减小工作量，选取其中11个截面作为分析对象，可以大致上反应桥梁的形态，从左到右选取图纸中的截面：截面1：左边跨直线段截面截面8：4号墩墩顶截面截面11：截面第一次横向变化(39M—43M)起始截面截面14：截面第一次横向变化(39M—43M)结束截面截面16：主跨跨中截面截面22：截面第二次横向变化(43M—45M)起始截面截面24：截面第二次横向变化(43M—45M)结束截面截面25：5号墩墩顶截面截面27：截面第二次横向变化(45M—39M)起始截面截面31：截面第二次横向变化(45M—39M)结束截面截面32：6号墩墩顶截面由于截面形式复杂，而变截面需要前后两端的拓扑一致，即两端的形状，线与线的关系必须一致，两端截面的节点能一一对应，不使用辅助软件的条件下，必须对这些截面在输入时进行划分，取单元形状为四边形，方向为逆时针，并定义梁截面为MESH(自定义截面)，截面偏移为梁节点偏移至横截面圆点。
某跨铁路站场斜拉桥结构动力分析
横梁 ， 道横梁将桥 塔分为上、 下塔柱三部分 。 两 中、 斜拉索结构采用双索面 、 密索、 扇形。斜拉索布置在
纵 桥 向为扇 形 ， 横桥 向为双 面索 ， 每个 主塔 单肢 在两
荷载作用 、 初始 内力和初始变形等。因此 可得到相 对详尽 、 精确和可靠的分析结果 。 对 于一座 桥 梁 的全桥结 构仿 真 分析所 要 完成 的
有承载构件的详细模型。该模型由实体、 板壳、 梁、
跨 比 １ ６ ８ 宽跨比 １ ． ； ：７ ． ； ：６ ９ 标准主肋底宽 ２ ０ ．ｍ， 桥面板厚 ０ ２ ｍ。为增加主梁横向刚度， ．９ 改善桥面 板受力性质 ， 并均匀传递斜拉索索力， 主梁沿纵向每 隔３ ６ ～ ｍ设一道横梁。边跨截面增加实体段 ， 压 起
摘 要： 依托某跨铁 路站场斜拉桥这一工程实例 ， 首先概述 了桥梁 结构构造 ， 照桥梁结构仿 真分析 的思想 ， 按 运用大 型通 用有限元软件 Ａ Ｓ Ｓ建立 了一个全面 、 ＮＹ 正确反 映桥 梁结 构真实形 态 的完 整的有 限元仿真模 型 ， 助这一模 型 ， 借
进行大规 模的全桥结构效应 计算 ； 主要进行 了全桥结 构动力 分析 ， 得到 了该 桥基 本的动力特性参数。 关键词 ： 斜拉桥 ； 动力分析 ； Ｎ Ｙ Ａ ＳＳ
工 主要 分为 三个 部分 ： （ ） 立全 桥统 一结 构 分 析 体 系下 整 座 桥梁 所 １建
边跨各承担 ２ 根斜拉索 ， ９ 全桥共 １６ １ 根。主梁采用
肋板 式 Ｃ ０预应 力混 凝 土 结 构 ， ６ 主梁 两 侧 高 ２ ５ ． ｍ， 顶宽 ２ ．ｍ， 宽 ２ ．ｍ， 顶设 ２ 的人 字 坡 。高 ８０ 底 ６０ 梁 ％
方式时 ， 要考虑以下几 个因素： 确保连接可靠 ； 能简
斜拉桥Ansys结构动力特性分析
静定结构体系， 受力均匀 ， 造价经济合理等， 近年来 在国内外桥梁建设 中， 斜拉桥是大跨径桥梁最 流行
的桥型之 一 ， 拉桥 在 风致激 励 、 载激励 和地 震激 斜 动 励 等的结构 动力 响应 分 析得 到 了越来 越多 的关 注 和 研 究 。我 国 斜 拉 桥 的主 梁 形 式 有 ： 混凝 土 箱 式 、 板
图 ２ 成 桥 状 态 的 斜 拉桥 静 力分 析 矢 量
式 、 箱 中板式 ； 梁 以 正 交异 性 极钢 箱 为 主 ， 有 边 钢 也
２ 主梁 处于全漂状态 ， ） 塔底施加全 部约束 ， 桥 两端释放纵向约束。 ３ 地震载荷作用于桥的横桥 向和纵桥 向上， ） 采
用 瞬态 动力 分析 方法 ， 用天津 地震 波 ， 不考虑 阻 采 但
尼地震 波 。
套 颦
‘
（兰州交通大学 土木工程 学院， 甘肃 兰州 ７ ０７ ） ３０ ０ 摘 要： 采用 大型通用 Ａ ｓｓ ｎｙ 软件分析斜拉桥在地震作用 、 车辆荷载 和风荷载 同时作用下的动力响应分 析 ， 通过分析
与 比较找 出本实 例中斜拉桥 的薄弱环节 ， 出桥梁 固有频率 与荷载产 生的频 率 ， 找 避免桥 梁产生共 振现象 ； 出桥梁 找
４ 移 动 荷载采 用单 个正 弦 常 力 ， ： ） 即 Ｐ＝１０ ００
边 箱 中板式 。现 在 已建 成 的斜 拉 桥有 独 塔 、 塔 和 双
三 塔式 。 以钢筋 混凝 土 塔 为 主 。塔型 有 Ｈ形 、 Ｙ 倒
形、 Ａ形 、 石形 等 。应 用 Ａ ｓｓ 钻 ｎｙ 软件 在考 虑 几 何 非 线性 的情 况下 ， 斜 拉 桥 上部 结 构进 行 静 力 与 动 力 对 分 析 ， 中得 出一些 有价 值 的结论 。 从
《钢桥设计》4 钢斜拉桥
– 螺栓安装 – 初拧和初拧检查 – 终拧和终拧检查
■ 7.3 钢斜拉桥的构造特点 ◆拉索锚固构造
• 拉索与主梁的锚固构造 锚箱式 、耳板式 、锚管式 、锚拉板
■ 7.3 钢斜拉桥的构造特点 ◆拉索锚固构造
• 斜拉索与桥塔的锚固构造
– 直接锚固
– 通过塔顶索鞍而延伸到桥塔的另一侧主梁上锚固
■ 7.3 钢斜拉桥的构造特点 ◆拉索与主梁的锚固构造实例
■ 7.3钢斜拉桥的构造特点 ◆拉索与主梁的锚固构造
■ 7.3 钢斜拉桥的构造特点 ◆拉索与主梁的锚固构造
■ 7.3 钢斜拉桥的构造特点 ◆拉索与桥塔的锚固构造
■ 7.3 钢斜拉桥的构造特点 ◆拉索与桥塔的锚固构造
■ 7.4 钢斜拉桥的计算简要介绍
◆静力计算分析和动力计算分析
◆通常在计算斜拉桥的内力和变形时把空间结构 简化为平面结构进行分析
■ 7.2 钢斜拉桥的组成形式 ◆按跨径布置方式分
• 独塔双跨式 • 双塔三跨式
• 多塔多跨式
■ 7.2 钢斜拉桥的组成形式 ◆独塔双跨式
■ 7.2 钢斜拉桥的组成形式 ◆双塔三跨式
■ 7.2 钢斜拉桥的组成形式 ◆多塔多跨式
■ 7.2 钢斜拉桥的组成形式 ◆按斜拉索空间布置形式分
• 单索面斜拉桥
◆横向布置
• 主要是选择桥塔的形式 ，根据桥面宽度及美观要求 选择索面。
■ 7.3 钢斜拉桥的总体布置
◆主梁截面形式及高度选择
• 应根据跨径 、索距 、桥宽等不同需要 ， 综合考虑结 构力学要求 、抗风稳定性 、施工方法等因素选定。
■ 7.3 钢斜拉桥的总体布置 ◆索距的选择
• 采用稀索时主梁上的荷载比较直接地由锚索传递到 端支点
斜拉桥设计与计算
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
2、主梁的支承体系
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
3、斜拉索布置
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
3、斜拉索布置
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
3、斜拉索布置
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
3、斜拉索布置
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
3、斜拉索布置
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
4、索塔的布置—横向
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
4、索塔的高度
斜拉桥设计与计算
一、总体布置
5、总体设计流程
主桥跨径、断面布置确定
确定边跨长度
塔高确定
斜拉桥设计与计算
完成图纸、计算书 稳定、动力、抗风、局部等计算 施工阶段、运营阶段计算
塔梁构造确定，主梁节段 长度，索塔拉索间距确定
成桥索力计算
三、结构计算
斜拉桥设计与计算
2、静力计算-刚性支撑连续梁法
三、结构计算
斜拉桥设计与计算
2、静力计算-施工阶段计算
由于施工过程中，结构体系和荷载状态的不断变化，结构 内力和线形不断变化，通过优化施工阶段索力，使得结构 的应力及线形能够达到合理成桥状态，该组施工阶段即为 合理施工状态，施工阶段索力仍是关键，主要确定方法： （1）倒拆法； （2）倒装-正装迭代法；（倒拆法的优化） （3）无应力状态控制法；（结构弹性，单元长度曲率不变） （4）正装迭代法；（最小二乘法缩小假定与合理状态差距）
二、结构设计
2、索塔
斜拉桥设计与计算
二、结构设计
2、索塔-构造尺寸
斜拉桥设计与计算
双索面大跨度斜拉桥空间动力分析
０ 引言
斜拉桥结 构轻 巧柔 细 ， 在车辆运行 、 震和风力作 用下 ， 然 地 必
元模拟 ， 索塔横梁采用 两个 刚性单元 模拟 ； ） ３ 移动 载荷取 为单个 正 弦常力情况 ； ） ４ 风载 荷取 为横 桥 向全 截 面作用 的 常振 幅正 弦
１ 计算 模型及 其假 定
１ １ 结 构 模 型 ．
国内某特大跨径双塔双索面斜拉桥 ， 其主跨跨长 ３０ｍ， 长 ６ 边跨 １４ｍ， ７ 桥宽为 ２ 桥塔为倒 Ｙ形钢筋混凝土桥塔， ８ｍ； 塔高 １２ｍ， ６ 其 中主塔的连接横梁长 ３ 塔 的倒 Ｙ分叉点距桥面为 ６ 塔底 ０ｍ， ０ｍ，
在整 个结 构上每点风载荷都 是同相位 的。风力方 向垂直 于主 会引起种种振动现象。一般讲 ， 对斜拉桥进 行动力分析有 三方面 力 ， 梁， 且平 行 于桥 面 ， 最大 风压 大小取 为 ４０ ０Ｎ／ 即 Ｐ＝５ ．ｎ ０ ｍ， ０ｓ ｉ 内容 ：） １ 抗风 ；） 地震 ； ） 除行车行 人 的不 适感 。因此 ， 斜 ２抗 ３消 对 １ ５ ） 主梁 实际高度 为 ３ｍ；） ５ 地震载荷取横桥 向和纵桥 向双向 拉桥 ， 特别是对 大跨 度斜 拉桥 进行 固有振 动分 析 和动力 反应 分 （ ． ｔ ， 析， 掌握其动力特性是十分必要 的。而斜拉 桥的动力分析 也有平 作用 的情况 ， 采用瞬态动力分 析的方法求解 ， 不考虑阻尼地震波 ， ６本 面和空间问题之分。对 于空间对 称载荷 作用 的结构 也可 以转 化 采用桥梁地震反应分析数据 ； ） 文 中考虑三 种载荷耦合作 用于 有预应力 的结构上 的情况 ； ） ７ 瞬态动 力分析需 要先 分步写激励数 为平面问题来计算。对 于单 索面斜拉桥 ， 它可以直接在平 面模型 据文件步 ， 如果有 Ｎ 个载荷子 步 ， 么就需 要写 Ｎ 个载 荷文件。 那 中计算 ， 是对于双索面问题 ， 别是空间扭转 问题 ， 但 特 只有在空间 这里每个子步时 间间隔 ０ １ ， ． 全桥长 ６ ６ｍ， Ｓ ９ 速度 ６ ｓ相当于 ０ｍ／（ 模型 中计算才能够更好 地反 映其真 实 的受 力状况 。本 文 以某 特 ２ ６ｋ ｈ ， １ ｍ／ ）沿桥纵向共 １６个单元 ，１ １ １７个节点 ， 每个单元长 ６ ｍ， 大跨径双 塔双索面斜拉 桥为背景 ， 分析空 间斜拉桥结构在 移动载 总计将计算 １７步；） １ ８瞬态分析将使重力场失效。 荷激励 、 风致激励和地震激励下的动力响应。