斜拉桥结构的ANSYS分析报告
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计算时为加载方便，将车队集中载荷序列简 化为均布压力作用于桥面，算入折减系数和 冲击系数，考虑到人群的荷载和其它加重桥 梁载荷的因素，按 3.0KN / m2 的均布压力来 进行计算。
重力和负载共同作用下的位移图：位移图并非 按比例显示，而是将变形放大了150倍。
在《公路斜拉桥设计规范》中要求，主 梁在汽车荷载作用下的最大竖向挠度，当为 混凝土主梁时不应大于L/500，刚主梁时不应 大于L/400， L为中跨跨径（中跨为两个索塔 中间线的距离）。本文中跨长320米，经计算， 不论是混凝土主梁还是刚主梁，本文桥梁在 车辆载荷作用下的挠度均符合《公路斜拉桥 设计规范》的要求。
重力作用下左半桥斜拉索的轴力图：
轴力（单位：KN）
3000.00 2500.00 2000.00 1500.00 1000.00
500.00 0.00
拉索轴力图
1 单元
轴力最大值2432.76KN，最小值1917.48KN。
下图为斜一拉般桥的结三构跨重连力续作梁用典下型的的弯恒矩载图弯：矩图：
2、结构负载时的静力分析：
斜拉桥结构的ANSYS分析
姓名：吴金花 学号：03024212 指导教师：杨勇
斜拉桥是由塔、梁、索三种基本构件组成 的组合桥梁结构体系。
本文结构：
第一章：绪论 第二章：有限元理论与ANSYS软件 第三章：斜拉桥初始有限元建模 第四章：斜拉桥的静力分析 第五章：斜拉桥的动力分析
本文模型介绍：
本文中斜拉桥的模型是双塔三跨斜拉桥， 全桥总长640米，桥跨布置为160m+320m + 160m。桥面宽度25米，索塔高度145米。斜 拉索采用密索体系扇形布置，斜索在主梁每5 米处布置一对，全桥共设260根拉索，主塔从 塔顶往下每隔16米设置一个斜拉索张拉集中 点，桥塔的上塔柱共设4个张拉索的集中点。
桥塔模型示意图
3、拉索： 斜拉桥桥跨结构的重力和桥上的活载，
绝大部分通过斜拉索传递到塔柱上的。斜 拉索在本文中采用用LINK10单元模拟，通 过输入单元初始应变参数来考虑索的初始 拉力。
对于斜拉桥的斜拉索，通常采用如下假设： （1）索单元只在其截面上产生法向应力
（拉应力）。 （2）该法向应力在截面上均匀分布。 （3）在索变形时其截面面积保持不变。
三、动力分析： 1、自振特性分析（变形按1：70000的比例显示）
图5.1 第一阶竖弯反对称振型
图5.2 第一阶竖弯对称振型
图5.3 第二阶竖弯反对称振型
图5.4 第二阶竖弯对称振型
图5.5 桥塔一阶对称横向侧弯振型
图5.7 桥塔一阶反对称横向侧弯振型
图5.9 桥塔对称纵弯振型
图5.10 桥塔反对称纵弯振型
图5.11 主梁一阶对称横弯振型
图5.13 主梁一阶反对称横弯振型
本文在自振分析中考虑了斜拉桥的前25阶 振动形态。从第一阶振动频率的0.08864Hz 到第二十阶振动频率为1.3427Hz，我们可 以得出：斜拉桥具有密布的频谱。在一个 较宽的频域范围内，许多振型都有可能被 动力载荷激起强烈的振动；采用十阶以上 的振型分析。同时发现大跨度斜拉桥的柔 度较低，有自振周期长，固有频率低的特 点。
2、裸塔抗风分析 横向风压公式：
W K1K2K3K4 W0
W0 ：基本风压值，取1300Pa。 K1 ：设计风速频率换算系数，取1.0。 K 2 ：风载体型系数。 K3 ：风压高度变化系数。 K4 ：地形、地理条件系数，在此取1.4。
一、斜拉桥初始有限元建模： 1、主梁： 单主梁鱼骨刺模型 ：
主梁
项目 主梁 刚性鱼骨横梁
弹性模量 3.5 1010 1.0 1016
密度
鱼骨刺
泊松比
2600 0
0.17
0
挂拉索位置
2、桥塔：
桥梁主塔采用空间梁单 元模拟，分为上塔柱、中塔 柱、下塔柱三部分 。大桥墩 部的位移非常小，对大桥的 整体影响不大，建模时桥墩 按照固定端处理，即限制桥 塔底面所有方向的位移。
整体模型图：
二、静力分析： 1、重力作用下的静力分析： 重力的大小通过设置重力加速度来加入。 重力作用下的位移图：
变形按1：400的比例放大
表中7#节点在左桥面起始点附近，22#和 25#节点在桥面左边跨1/4处，46#节点在左 边跨1/2处，70#节点在左边跨3/4处，97# 节点为左桥塔处桥面上的点，193#节点为 桥面主跨中点，198#节点为左塔中塔柱上 一点，200#节点为左塔分叉点，202#节点 为左塔上塔柱上一点，204#节点为左塔上 塔柱顶点。
NODE 7# 22# 46# 70# 97#
193# 198# 200# 202# 204#
表4.1 部分节点位移列表
UX
UY
UZ
1.87430E-02
1.00910E-15
-1.57890E-02
1.82150E-02
3.28250E-15
-3.55280E-02
1.63550E-02
5.16120E-15
2.10840E-15
-8.17460E-03
3.88870E-04
3.18840E-15
-1.80110E-02
4.54710E-03
4.71180E-15
-2.19860E-02
USUM 2.45070E-02 3.99250E-02 1.69320E-02 3.09040E-02 9.76260E-03 2.14960E-02 2.61310E-03 8.18380E-03 1.80870E-02 2.24510E-02
-4.38400E-03
1.34530E-02
百度文库
3.90120E-15
2.78220E-02
9.40790E-03
1.08870E-15
-2.60760E-03
5.66380E-12
-4.47060E-15
-2.14960E-02
3.39860E-05
-9.48110E-08
-2.61290E-03
3.88870E-04
标准中常把大量的，经常出现的汽车荷载 排成车队形式作为设计荷载。汽车车队分 为汽车—10级，汽车—15级，汽车—20级 和汽车—超20级四个等级。荷载级别的数 字表示一辆主车的重量，以吨计。
本文采用汽车—超20级荷载标准，荷载序列 如下（力的单位：千牛，长度单位：米）。
汽车—超20级载荷标准
计算公式：均布压力 （车队载荷之和 车 道数）/（车队长度 桥面宽）
重力和负载共同作用下的位移图：位移图并非 按比例显示，而是将变形放大了150倍。
在《公路斜拉桥设计规范》中要求，主 梁在汽车荷载作用下的最大竖向挠度，当为 混凝土主梁时不应大于L/500，刚主梁时不应 大于L/400， L为中跨跨径（中跨为两个索塔 中间线的距离）。本文中跨长320米，经计算， 不论是混凝土主梁还是刚主梁，本文桥梁在 车辆载荷作用下的挠度均符合《公路斜拉桥 设计规范》的要求。
重力作用下左半桥斜拉索的轴力图：
轴力（单位：KN）
3000.00 2500.00 2000.00 1500.00 1000.00
500.00 0.00
拉索轴力图
1 单元
轴力最大值2432.76KN，最小值1917.48KN。
下图为斜一拉般桥的结三构跨重连力续作梁用典下型的的弯恒矩载图弯：矩图：
2、结构负载时的静力分析：
斜拉桥结构的ANSYS分析
姓名：吴金花 学号：03024212 指导教师：杨勇
斜拉桥是由塔、梁、索三种基本构件组成 的组合桥梁结构体系。
本文结构：
第一章：绪论 第二章：有限元理论与ANSYS软件 第三章：斜拉桥初始有限元建模 第四章：斜拉桥的静力分析 第五章：斜拉桥的动力分析
本文模型介绍：
本文中斜拉桥的模型是双塔三跨斜拉桥， 全桥总长640米，桥跨布置为160m+320m + 160m。桥面宽度25米，索塔高度145米。斜 拉索采用密索体系扇形布置，斜索在主梁每5 米处布置一对，全桥共设260根拉索，主塔从 塔顶往下每隔16米设置一个斜拉索张拉集中 点，桥塔的上塔柱共设4个张拉索的集中点。
桥塔模型示意图
3、拉索： 斜拉桥桥跨结构的重力和桥上的活载，
绝大部分通过斜拉索传递到塔柱上的。斜 拉索在本文中采用用LINK10单元模拟，通 过输入单元初始应变参数来考虑索的初始 拉力。
对于斜拉桥的斜拉索，通常采用如下假设： （1）索单元只在其截面上产生法向应力
（拉应力）。 （2）该法向应力在截面上均匀分布。 （3）在索变形时其截面面积保持不变。
三、动力分析： 1、自振特性分析（变形按1：70000的比例显示）
图5.1 第一阶竖弯反对称振型
图5.2 第一阶竖弯对称振型
图5.3 第二阶竖弯反对称振型
图5.4 第二阶竖弯对称振型
图5.5 桥塔一阶对称横向侧弯振型
图5.7 桥塔一阶反对称横向侧弯振型
图5.9 桥塔对称纵弯振型
图5.10 桥塔反对称纵弯振型
图5.11 主梁一阶对称横弯振型
图5.13 主梁一阶反对称横弯振型
本文在自振分析中考虑了斜拉桥的前25阶 振动形态。从第一阶振动频率的0.08864Hz 到第二十阶振动频率为1.3427Hz，我们可 以得出：斜拉桥具有密布的频谱。在一个 较宽的频域范围内，许多振型都有可能被 动力载荷激起强烈的振动；采用十阶以上 的振型分析。同时发现大跨度斜拉桥的柔 度较低，有自振周期长，固有频率低的特 点。
2、裸塔抗风分析 横向风压公式：
W K1K2K3K4 W0
W0 ：基本风压值，取1300Pa。 K1 ：设计风速频率换算系数，取1.0。 K 2 ：风载体型系数。 K3 ：风压高度变化系数。 K4 ：地形、地理条件系数，在此取1.4。
一、斜拉桥初始有限元建模： 1、主梁： 单主梁鱼骨刺模型 ：
主梁
项目 主梁 刚性鱼骨横梁
弹性模量 3.5 1010 1.0 1016
密度
鱼骨刺
泊松比
2600 0
0.17
0
挂拉索位置
2、桥塔：
桥梁主塔采用空间梁单 元模拟，分为上塔柱、中塔 柱、下塔柱三部分 。大桥墩 部的位移非常小，对大桥的 整体影响不大，建模时桥墩 按照固定端处理，即限制桥 塔底面所有方向的位移。
整体模型图：
二、静力分析： 1、重力作用下的静力分析： 重力的大小通过设置重力加速度来加入。 重力作用下的位移图：
变形按1：400的比例放大
表中7#节点在左桥面起始点附近，22#和 25#节点在桥面左边跨1/4处，46#节点在左 边跨1/2处，70#节点在左边跨3/4处，97# 节点为左桥塔处桥面上的点，193#节点为 桥面主跨中点，198#节点为左塔中塔柱上 一点，200#节点为左塔分叉点，202#节点 为左塔上塔柱上一点，204#节点为左塔上 塔柱顶点。
NODE 7# 22# 46# 70# 97#
193# 198# 200# 202# 204#
表4.1 部分节点位移列表
UX
UY
UZ
1.87430E-02
1.00910E-15
-1.57890E-02
1.82150E-02
3.28250E-15
-3.55280E-02
1.63550E-02
5.16120E-15
2.10840E-15
-8.17460E-03
3.88870E-04
3.18840E-15
-1.80110E-02
4.54710E-03
4.71180E-15
-2.19860E-02
USUM 2.45070E-02 3.99250E-02 1.69320E-02 3.09040E-02 9.76260E-03 2.14960E-02 2.61310E-03 8.18380E-03 1.80870E-02 2.24510E-02
-4.38400E-03
1.34530E-02
百度文库
3.90120E-15
2.78220E-02
9.40790E-03
1.08870E-15
-2.60760E-03
5.66380E-12
-4.47060E-15
-2.14960E-02
3.39860E-05
-9.48110E-08
-2.61290E-03
3.88870E-04
标准中常把大量的，经常出现的汽车荷载 排成车队形式作为设计荷载。汽车车队分 为汽车—10级，汽车—15级，汽车—20级 和汽车—超20级四个等级。荷载级别的数 字表示一辆主车的重量，以吨计。
本文采用汽车—超20级荷载标准，荷载序列 如下（力的单位：千牛，长度单位：米）。
汽车—超20级载荷标准
计算公式：均布压力 （车队载荷之和 车 道数）/（车队长度 桥面宽）