斜拉桥建模实例
斜拉桥整体介绍及实例分析(90页)
1.2.2 索塔布置
横向布置形式
从横桥向，索塔的布置方式主 要有柱型(单或双)、门型或H型、 A型、倒Y型及菱型等，如图 19．5所示。柱型塔构造简单， 但承受横向水平力的能力低。较 单柱型而言，门型塔抵抗横向水 平荷载的能力较强。A型和倒Y 型主塔具有较大的横向刚度，但 其构造及受力复杂，施工难度较 大。
单索面类型兼具美学与结构的优势，但拉索不起抗扭的作用，主梁 要采用抗扭刚度较大的截面。这种体系不适合太宽的桥
平行双索面类型对主梁截面抗扭有利，主梁可采用较小抗扭刚度的 截面并且具有较好的抗风稳定性，
斜向双索面对桥面梁体抵抗风力扭振十分有利，尤其适合于特大跨 径的桥梁，倾斜的双索面应采用倒Y型、A型或双子型索塔。若跨径 过小，考虑视野问题，不宜采用。
1.2.2 索塔布置
普通索
拉索锚点处荷载P作用下， 主梁 下挠量：
Pb
EAsin2
பைடு நூலகம்
cos
Pb3 3EI
tan
sin2 cos 值最大，拉索的支承刚度最大， α 为55°最大；tanα越小，塔的
支承刚度越大。
1.2.2 索塔布置
端锚索
中跨布载时，水平力F作用下，塔顶水平位移为：
F H
EAsin cos2
α为35°时，Δ最小，端锚索提供的支承刚度最大
综合考虑索和塔的共同影响，对于 每座斜拉桥存在一个最佳高度H， 使得索和塔对主梁的支承刚度达到 最大。
1.2.3拉索布置
1、索面布置
索面布置主要有单索面、平行双索面、空间斜向双索面等类型，如图 19．6所示。
1.2.3拉索布置
密索布置
第三阶段：密索布置，主梁更矮，并广泛采用梁板式开口断面。
midas斜拉桥建模
midas斜拉桥建模⽬录概要 1桥梁基本数据 2荷载 2设定建模环境 3定义材料和截⾯特性值 4成桥阶段分析 6建⽴模型 7建⽴加劲梁模型 8建⽴主塔 9建⽴拉索 11建⽴主塔⽀座 12输⼊边界条件 13索初拉⼒计算 14定义荷载⼯况 18输⼊荷载 19运⾏结构分析 24建⽴荷载组合 24计算未知荷载系数 25查看成桥阶段分析结果 29查看变形形状 29正装施⼯阶段分析 30正装施⼯阶段分析 34正装施⼯阶段分析 34正装分析模型 36定义施⼯阶段 38定义结构组 41定义边界组 48定义荷载组 53定义施⼯阶段 59施⼯阶段分析控制数据 64运⾏结构分析 65查看施⼯阶段分析结果 66查看变形形状 66查看弯矩 67查看轴⼒ 68查看计算未闭合配合⼒时使⽤的节点位移和内⼒值 69成桥阶段分析和正装分析结果⽐较 70概要斜拉桥是塔、拉索和加劲梁三种基本结构组成的缆索承重结构体系，桥形美观，且根据所选的索塔形式以及拉索的布置能够形成多种多样的结构形式，容易与周边环境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之⼀。
为了决定安装拉索时的控制张拉⼒，⾸先要决定在成桥阶段恒载作⽤下的初始平衡状态，然后再按施⼯顺序进⾏施⼯阶段分析。
⼀般进⾏斜拉桥分析时⾸先通过倒拆分析计算初张拉⼒，然后进⾏正装施⼯阶段分析。
在本例题将介绍建⽴斜拉桥模型的⽅法、计算拉索初拉⼒的⽅法、施⼯阶段分析⽅法、采⽤未闭合配合⼒功能只利⽤成桥阶段分析张⼒进⾏正装分析的⽅法。
本例题中的桥梁模型为三跨连续斜拉桥（如图1），主跨110m、边跨跨经为40m。
图 1. 斜拉桥分析模型桥梁基本数据为了说明斜拉桥分析步骤，本例题采⽤了较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容有所差异。
本例题桥梁的基本数据如下。
桥梁形式三跨连续斜拉桥桥梁跨经 40.0 m + 110.0 m + 40.0 m = 190.0 m 桥梁⾼度主塔下部 : 20m ，主塔上部 : 40m图 2. ⽴⾯图荷载分类荷载类型荷载值⾃重⾃重程序内部⾃动计算索初拉⼒初拉⼒荷载满⾜成桥阶段初始平衡状态的索初拉⼒挂篮荷载节点荷载 80 tonf ⽀座强制位移强制位移10 cm使⽤MIDAS/Civil 软件内含的优化法则计算出索初拉⼒。
桥梁博士斜拉桥建模实例
桥梁博士斜拉桥建模实例我们拟定建立以下模型，见下图：参数说明：桥面长度L1=100M，分100个桥面单元，每单元长度1M，桥塔长度L2=50M，分50个竖直单元，每单元长度1M，拉索单元共48个单元，左右对称，拉索桥面锚固端间隔为2 M，桥塔锚固端间隔为1M。
下面介绍具体建立模型的步骤：步骤一，建立桥面单元。
用快速编译器编辑1-100个桥面单元（具体过程略），参见下图：（注：在实际操作中桥面的截面形状可以自己拟定）步骤二：建立桥塔单元。
用快速编译器编辑101-150个桥塔单元（具体过程略），参见下图：（注：在实际操作中桥面的截面形状可以自己拟定，在分段方向的单选框内，一定要选择“竖直”，起点x=49，y=-20，终点x=49，y=30是定义桥塔的位置，这里我把它设在桥面中部，桥面下20米处，因为我做的桥塔截面为2m×2m的空心矩形，所以此处起点和终点x填49，请读者自己理解）步骤三：拉索的建立。
A、先编辑桥塔左边部分24跟拉索单元。
点击快速编译器的“拉索”按钮，在拉索对话框内的编辑内容复选框选择编辑节点号勾上，编辑单元号：151-174，左节点号：1-48/2；右节点号：152-129；（注意：左节点1-48/2代表拉索在桥面的锚固点间距为2M），如下图：在快速编译器中选择“单元”按钮，在“单元”对话框内的复选框内把“截取坐标”勾上，编辑单元号：151-174，然后确定。
如下图：B、建立桥面右半部分的24跟拉索。
在快速编译器中选择“对称”按钮，在“对称”对话框中的编辑内容4个复选框都勾上。
模板单元组：151-174；生成单元组：198-175；左节点号：55-101/2；右节点号：129-152；对称轴x=50，然后确定。
见下图：这样，我们就建好了拉索单元的模型。
现在让我们来看一看整个模型的三维效果图：。
斜拉桥ansys建模
斜拉桥ansys建模/com,new model of linjia ng cable_stayed bridge,2004.2.09/prep7/title, cable_stayed bridge,author is Sunhang/com,defi ne the keypo ints*set,alfa1,10 !an gle of tower upside*set,alfa2,65 !an gle of tower dow nside*set,alfa3,79.04594 !an gle of tower with bridge surface*set,y1,55.5 !桥塔顶面到原点的距离*set,y2,33.5 !桥塔中部的Y轴向长度*set,pi,3.1415926*set,x3,y2/tan(alfa2*pi/180) !桥塔中部的X 轴向长度*set,x2,(y1-y2)*tan(alfa1*pi/180) !桥塔上部的X 轴向长度*set,x1,x2+x3 !桥塔的X轴向长度*set,kp_yy1,0 !定义桥塔上部的索锚固点竖向距离(从塔顶算起) *set,kp_yy2,2.5185*set,kp_yy3,3.5788*set,kp_yy4,4.6469*set,kp_yy5,5.7248*set,kp_yy6,6.8151*set,kp_yy7,7.9211*set,kp_yy8,9.0479*set,kp_yy9,10.2027*set,kp_yy10,11.3965*set,kp_yy11,12.6470*set,kp_yy12,13.9848*set,kp_yy13,15.7143*set,kp_yy14,17.7041*set,kp_yy15,22.0000k,1,-x1,y1,k,6,-x1+kp_yy2*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy2k,8,-x1+kp_yy3*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy3k,10,-x1+kp_yy4*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy4k,12,-x1+kp_yy5*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy5k,14,-x1+kp_yy6*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy6k,16,-x1+kp_yy7*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy7k,18,-x1+kp_yy8*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy8k,20,-x1+kp_yy9*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy9k,22,-x1+kp_yy10*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy10k,24,-x1+kp_yy11*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy11k,26,-x1+kp_yy12*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy12k,28,-x1+kp_yy13*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy13k,30,-x1+kp_yy14*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy14k,38,-x1+kp_yy15*ta n(alfa1*pi/180),y1-kp_yy15kfill,1,6 !在已建关键点内内插关键点kfill,6,8kfill,8,10kfill,10,12kfill,12,14kfill,14,16kfill,16,18kfill,18,20kfill,20,22kfill,22,24kfill,24,26kfill,26,28kfill,28,30kfill,30,38*set,kp_numone,38!定义桥塔上部的最后一个关键点号/com,defi ne and mesh the above part of tower*dim,BBS,,40*dim,HHS,,40*dim,SSS,,40*dim,IIYYS,,40*dim,IIZZS,,40*set,le ngth1,2.9546108*set,le ngth2,4.9251168*set,width1,3*set,width2,5*set,diff1_le ngth,le ngth2-le ngth1 !桥塔上部两个截面的长度之差(纵桥向) *set,diff1_width,width2-width1 !桥塔上部两个截面的宽度之差(横桥向)*dim,yy,,40 !定义桥塔上部的关键点竖向距离数组(从塔顶计算)llyyS(i)=HHS(i)†BBS(i)‡3/12*enddo*do,i,1,kp_ numon e-1et,i,beam44keyopt,i,9,0mp,ex,i,3.5e10mp,prxy,i,0.167mp,de ns,i,2.6e3mp,alpx,i,1e-05 !定义混凝土的线膨胀系数r,i,SSs(i),IIZZS(i),llyyS(i),BBS(i)/2,HHS(i)/2,IIZZS(i)+llyyS(i)rmore,SSs(i+1),IIZZS(i+1),llyyS(i+1),BBS(i+1)/2,HHS(i+1)/2,IIZZS(i+1)+llyyS(i+1) rmore,0,0,0,0,0,0rmore,0,0,BBS(i)/2,HHS(i)/2,BBS(i+1)/2,HHS(i+1)/2lsel,u,real,,1,kp_ numonelstr,i,i+1latt,i,i,ilesize,all,,,1,,1lmesh,all,allallsel,all*enddocm,uptower,elem*get,emin_ts,elem,O, num ,min*get,emax_ts,elem,O, num ,maxallselkp_ts=emax_ts-emin_ts+1 !提取出来桥塔上部的关键点数目/com,createt the kps of tower dow n*set,zfirst,1.25 !三个控制点的横桥向坐标*set,zseco nd,7.4839*set,kp_ nu mtwo,kp_ts+2 !定义桥塔下部的第一个关键点*set,diff1_elem,67 !桥塔下部的单元数目*set,kp_ numthree,kp_ nu mtwo+diff1_elem !桥塔下部的最后一个关键点k,kp_numtwo,-y2/ta n(alfa2*pi/180),y2，-zfirstk,kp_ nu mthree,,,-zsec ond†dim,BBX,,200*dim,HHX,,200*dim,SSX,,200*dim,IIYYX,,200kfill,kp_ nu mtwo,kp_ nu mthree*dim,IIZZX,,200*set,HHXQ,0.8§si n(alfa2*pi/180) !定义砍掉部分的长度*set,BBXQ,0.4*si n(alfa3*pi/180)*set,SSXQ,HHXQ*BBXQ*dim,IIYYXQ,,200*dim,IIZZXQ,,200!*set,w4,2.6875*2 !在桥塔折角处单元的宽度!*set,w5,4.3682*2 !在坐标原点处单元的宽度*set,w4,4.5361558*set,w5,8.1609208*do,i,1,diff1_elem+1BBX(i+kp_ numo ne)=2.5*si n(alfa3*3.1415926/180)HHX(i+kp_ nu mo ne)=w4+(i-1)*(w5-w4)/67SSX(i+kp_ numon e)=BBX(i+kp_ nu mo ne)*HHX(i+kp_ numon e)-SSXQ*2IIYYXQ(i+kp_ num on e)=HHXQ*BBXQ**3/12+SSXQ*BBX(i+kp_numo ne)**2/4 IIZZXQ(i+kp_ numon e)=BBXQ*HHXQ**3/12+SSXQ*HHX(i+kp_numo ne)**2/4IIYYX(i+kp_ numon e)=HHX(i+kp_ numo ne)*BBX(i+kp_ nu mo ne)**3/12-IIYYXQ(i+kp_ numo ne)*2IIZZX(i+kp_ num on e)=BBX(i+kp_ nu mo ne)*HHX(i+kp_ numon e)**3/12-IIZZXQ(i+kp_ numo ne)*2§do,i,KP _numon e,kp _numon e+d i ff1_elem-1et,i,beam44keyopt,i,9,0mp,ex,i,3.5e10mp,prxy,i,0.167mp,de ns,i,2600mp,alpx,i,1e-05 !定义混凝土的线膨胀系数r,i,SSX(i+1),IIZZX(i+1),IIYYX(i+1),BBX(i+1)/2,HHX(i+1)/2,IIZZX(i+1)+IIYYX(i+1) rmore,SSX(i+2),IIZZX(i+2),IIYYX(i+2),BBX(i+2)/2,HHX(i+2)/2,IIZZX(i+2)+IIYYX(i+2) rmore,0,0,0,0,0,0rmore,0,0,BBX(i+1)/2,HHX(i+1)/2,BBX(i+2)/2,HHX(i+2)/2*enddo*do,i,kp_ nu mtwo,kp_ nu mthree-1lsel,u,real,,1,150lstr,i,i+1latt,i-1,i-1,i-1lesize,all,,,1,,1lmesh,allallsel,all*enddo*enddoesel,u,real,,1,kp_ nu mtwo-2cm,dow ntower,elemallsel,allcmsel,s,dow ntower*get,emin_tx,elem,0, num ,min*get,emax_tx,elem,0, num ,maxallselkp_tx=emax_tx-emin_tx+1esel,all,allcm,tower,elemlsel,s,real,,kp_ numon e,kp_ nu mthree-2lsymm,z,all,,,100allsel,all*set,kp_ numfour,kp_ numon e+2††kp_tx+100+1 !主梁的第一个关键点号!esel,s,e name,,beam44!tunif,0!tref,-30!allsel,all/com,couple the tower upside and tower dow ncerig, node(kx(38),ky(38),kz(38)), node(kx(39),ky(39),kz(39)),all,cerig, node(kx(38),ky(38),kz(38)), node(kx(139),ky(139),kz(139)),all,††set,beam_height,1.2725-0.3 !主梁节点即锚固点到原点的距离!*set,kp_ numfour,kp_ nu mo ne+2*(kp_tx+1)+100+1 !主梁的第一个关键点号*set,kp_ numfour_i nc,210 !主梁的关键点数目-1*set,kp_ nu mfive,kp_ num four+kp_ numfour_inck,kp_ num four,,beam_heightk,kp_ nu mfive,105,beam_heightkfill,kp_ num four,kp_ nu mfive*do,i,1,kp_ numfour_inclstr,kp_ num four+i-1,kp_ num four+i*enddo*set,e nu m_beam,emax_tx+1et,e nu m_beam,beam188mp,ex,e nu m_beam,3.5e10mp,prxy,e num _beam,0.0.167mp,de ns,e num_beam,3038.8 !考虑到二期恒载后的换算密度mp,alpx,e num_beam,1e-05 !定义混凝土的线膨胀系数KEYOPT,e num_beam,7,2keyopt,e nu m_beam,8,3keyopt,e nu m_beam,9,3SECTYPE,1,BEAM,MESH,sec1SECOFFSET,user,,-1.4O !截面读入时主梁的平移SECREAD,'main_beam','SECT',' ',MESHk,5000,,1000000lsel,u,real,,1,200latt,e nu m_beam,e nu m_beam,e nu m_beam,,5000,,1lesize,all,,,1,,1lmesh,allallsel,allesel,s,e name,,beam188cm,main_beam,elemallsel,all/com,create the cable eleme nt*set,e num _li nk,e num _beam+1 !拉索的开始单元号*dim,cable_area,,13 !定义拉索单元的面积数组*dim,cable_istrai n,,13 !定义拉索单元的初始应变数组*dim,cable_de ns,,13/com,defi ne the an gle of all cable*set,cable_area1,1.668E-03*set,cable_area2,1.668E-03*set,cable_area3,2.6410E-03*set,cable_area4,2.6410E-03*set,cable_area5,2.6410E-03*set,cable_area6,2.6410E-03*set,cable_area7,3.0580E-03*set,cable_area8,3.0580E-03*set,cable_area9,3.0580E-03*set,cable_area10,3.7530E-03*set,cable_area11,3.7530E-03*set,cable_area12,3.7530E-03*set,cable_area13,3.7530E-03*set,cable_area_back,2.0155E-02*set,cable_area(1),cable_area1*set,cable_area(2),cable_area2*set,cable_area(3),cable_area3*set,cable_area(4),cable_area4*set,cable_area(5),cable_area5*set,cable_area(6),cable_area6*set,cable_area(7),cable_area7*set,cable_area(8),cable_area8*set,cable_area(9),cable_area9*set,cable_area(10),cable_area10*set,cable_area(11),cable_area11*set,cable_area(12),cable_area12*set,cable_area(13),cable_area13*set,cable_de ns(1),13.2/cable_area1*set,cable_de ns(2),13.2/cable_area2*set,cable_de ns(3),20.9/cable_area3*set,cable_de ns(4),20.9/cable_area4*set,cable_de ns(5),20.9/cable_area5*set,cable_de ns(6),20.9/cable_area6*set,cable_de ns(7),24.2/cable_area7*set,cable_de ns(8),24.2/cable_area8*set,cable_de ns(9),24.2/cable_area9*set,cable_de ns(10),29.7/cable_area10*set,cable_de ns(11),29.7/cable_area11*set,cable_de ns(12),29.7/cable_area12*set,cable_de ns(13),29.7/cable_area13*set,cable_de ns_back,159.5/cable_area_back*set,cable_istrai n1,0.26032E-02*set,cable_istrai n2,0.25568E-02*set,cable_istrai n3,0.23210E-02*set,cable_istrai n4,0.23456E-02*set,cable_istrai n5,0.23892E-02*set,cable_istrai n6,0.24412E-02*set,cable_istrai n7,0.28199E-02*set,cable_istrai n8,0.28719E-02*set,cable_istrai n9,0.29143E-02*set,cable_istrai n10,0.28321E-02*set,cable_istrai n11,0.28559E-02*set,cable_istrai n12,0.28743E-02*set,cable_istrai n13,0.28926E-02cable_back_istrai n1=0.32891E-02cable_back_istrai n2=0.33661E-02*set,cable_istra in (1),cable_istra ini*set,cable_istra in( 2),cable_istra in2*set,cable_istra in( 3),cable_istra in3*set,cable_istra in( 4),cable_istra in4*set,cable_istra in( 5),cable_istra in5*set,cable_istra in( 6),cable_istra in6*set,cable_istra in( 7),cable_istra in7*set,cable_istra in( 8),cable_istra in8*set,cable_istra in( 9),cable_istra in9*set,cable_istrai n(10),cable_istrai n10*set,cable_istrai n(11),cable_istrai n11*set,cable_istrai n(12),cable_istrai n12*set,cable_istrai n(13),cable_istrai n13/com,create the kps of croSSbeams*set,w5,5.35 !横梁到主梁中心的距离*do,i,1,13k,kp_numfour+i*14+400+12,i*7+6,beam_height,-w5k,kp_numfour+i*14+800+12,i*7+6,beam_height,w5*enddo!定义拉索单元*do,i,1,13et,e num_lin k+i-1,li nk10mp,ex,e num」in k+i-1,2.0e11mp,prxy,e num」in k+i-1,0.3mp,de ns,e nu m_li nk+i-1,cable_de ns(i)!mp,alpx,enum_link+i-1,1.5e-05 !定义索(钢材)的线膨胀系数lsel,u,real,,1,1000r,i+e num」in k-1,cable_area(i),cable」strai n(i)lstr,30-2*(i-1),kp_ numfour+i*14+400+12lstr,30-2*(i-1),kp_ numfour+i*14+800+12latt,e nu m_li nk+i-1,e nu m_li nk+i-1,e nu m_li nk+i-1 lesize,all,,,1,,1 lmesh,alllsel,all*enddo/com,create the back cables*set,e nu m_back_cable,e nu m_li nk+13et,e num _back_cable,li nk10mp,ex,e nu m_back_cable,2.0e11mp,prxy,e nu m_back_cable,0.3mp,de ns,e nu m_back_cable,cable_de ns_backr,enu m_back_cable,cable_area_back,cable_back_istra inilsel,u,real,,1,e nu m_back_cable-1k,3001,-45,k,3002,-45+2.956lstr,3001,10latt,e nu m_back_cable,e nu m_back_cable,e nu m_back_cablelesize,all,,,1,,1lmesh,allallsel,allet,e nu m_back_cable+1,li nk10mp,ex,e nu m_back_cable+1,2.0e11mp,prxy,e nu m_back_cable+1,0.3mp,de ns,e nu m_back_cable+1,cable_de ns_backr,enu m_back_cable+1,cable_area_back,cable_back_istra in2 lsel,u,real,,1,200lstr,3002,18latt,e nu m_back_cable+1,e nu m_back_cable+1,e nu m_back_cable+1 lesize,all,,,1,,1 lmesh,allallsel,allesel,s,e name,,li nk10cm,cable,elemalls/com,create the croSSbeams*set,e nu m_croSSbeam,e num_back_cable+2 !横梁的单元号et,e nu m_croSSbeam,beam4mp,ex,e nu m_croSSbeam,3.5e20mp,prxy,e nu m_croSSbeam,0.167mp,de ns,e nu m_croSSbeam,2500r,enu m_croSSbeam,0.5,0.5**3/12,0.5/12,0.5,1, lsel,u,real,,1,150*do,i,1,13lstr,kp_numfour+i*14+400+12,kp_ numfour+i*14+12lstr,kp_numfour+i*14+12,kp_ numfour+14*i+800+12 lesize,all,,,3,,1latt,e nu m_croSSbeam,e nu m_croSSbeam,e nu m_croSSbeam, lmesh,all*enddoallsel,alldk,kp_ nu mthree,all,dk,kp_ nu mthree+100,all,dk,kp_ num four,all,dk,3001,all,dk,3002,all,dk,kp_ nu mfive,uy,/soluan type,0acel,,10allssolvefinisav*do,i,1,38*set,yy(i),y1-ky(i)*set,hhs(i),diff1」en gth*yy(i)/(y1-y2)+le ngth1 *set,bbs(i),diff1_width*yy(i)/(y1-y2)+width1SSS(i)=BBS(i)*HHS(i) !按照实心截面IIZZS(i)=BBS(i)*HHS(i)**3/12。
斜拉桥模型制作结构设计图(三维图)_secret
斜拉桥模型制作设计图一、模型概况斜拉桥主桥结构形式为双塔双索面漂浮体系结构，主梁采用肋板式结构，拉索采用平行钢丝体系。
斜拉桥模型包括桥塔、主梁、斜拉索、桥墩以及基础。
模型全长18.2米，高3.46米，桥面宽0.55米，索96根。
斜拉桥模型三维图见图1、2。
图2 斜拉桥模型桥塔三维图二、材料全桥模型材料主要采用有机玻璃制作，主梁、主塔采用有机玻璃制作，斜拉索采用Ф4钢筋，桥墩以及基础为钢筋混凝土结构。
有机玻璃主要材料性能初步假设为：弹性模量E=3.6×103 N/mm2。
斜拉索采用Ф4钢筋(Q235)，强度标准值f yk=235N/mm2，弹性模量E=2.1×105N/mm2。
三、模型结构图1、斜拉桥模型立面布置斜拉桥模型包括桥塔、主梁、斜拉索以及桥墩。
该桥为对称结构，以主梁跨中点为中心左右对称。
6号桥塔斜拉索混凝土桥墩边墩主梁边墩37号桥塔图3 斜拉桥模型布置图（单位：㎜）注：以后图表中尺寸均采用毫米为单位。
2、主梁主梁全长18.2米，横截面见图4。
主梁截面图(单位：mm)图4 主梁横截面图3、塔塔高3. 16米，详细尺寸见图5～7。
塔与梁不直接连接，依靠拉索连接。
梁底距离塔横梁20毫米。
塔墩高0.65米，地面以上0.4米，地面以下开挖0.25米。
为了塔与墩连接牢固，墩上预留洞口，塔柱延伸至墩底部，然后浇注环氧砂浆填补洞口。
塔与墩连接处还要加钢板锚固。
塔与墩连接的详细构造见图15～17。
索塔立面图索塔侧面剖面图图5 塔立面、剖面图 图6 塔侧面剖面图159515150100157015150图7 塔结构详图4、拉索斜拉索为双索面，共96根，采用Ф4钢筋。
根据位置不同，斜拉索采用不同的标号。
比如，“S1”表示边跨的拉索，“M1”表示中跨的拉索，具体标号见图8。
S1S3S5S7S9S11S13S15S17S19S21S23M1M3M5M7M9M11M13M15M17M19M21M23M25M27M29M31M33M35M37M39M41M43M45M47S25S27S29S31S33S35S37S39S41S43S45S47边跨中跨边跨图8 拉索位置标号（1） 拉索锚固方式拉索在塔内壁锚固，在梁肋底部设螺栓来调节索力。
斜拉桥三维仿真分析
斜拉桥三维仿真分析.txt16生活，就是面对现实微笑，就是越过障碍注视未来；生活，就是用心灵之剪，在人生之路上裁出叶绿的枝头；生活，就是面对困惑或黑暗时，灵魂深处燃起豆大却明亮且微笑的灯展。
17过去与未来，都离自己很遥远，关键是抓住现在，抓住当前。
/filname,cable-stayed bridge,1keyw,pr_struc,1/prep7!定义单元类型et,1,beam4et,2,link10!定义材料属性mp,ex,1,3.5e10mp,prxy,1,0.17mp,dens,1,2500mp,ex,2,10e15mp,prxy,2,0mp,dens,2,0mp,ex,3,1.9e10mp,prxy,3,0.25mp,dens,3,1200mp,damp,3,0.5!定义实常数!定义实常数r,1,25.6,5.546.133,16,1.6r,2,16,29.417,15.394,3.4,4.7r,3,54,364.5,162,6,9r,4,40,213.3,83.3,5,8r,5,1,1/12,1/12,1,1r,6,0.012,0.012 !索的!创建节点和单元!建立主梁节点/view,1,1,1,1/angle,1,270,xm,0/replot*do,i,1,59 !此循环用于建立主梁的半跨节点x=-174*2+(i-1)*6 !最左端x=174*2，x=0左边的节点x坐标值，间距为6y1=-14 !桥面宽28米，故左边节点为-14y2=14 !桥面宽28米，故右边节点为14n,3*(i-1)+1,x !建立主梁节点 3*（i-1）+1为节点号n,3*(i-1)+2,x,y1 !以下两行建立桥面两边节点n,3*i,x,y2 !能想出这种建模命令的绝对是编程高手，哈哈*enddo !完全可以先建立端部的三个节点，然后用这三个节点在x方向上复制59份，间距为6!建立主梁单元type,1real,1mat,1*do,i,1,58,1 !以下循环建立建立桥面中线主梁单元j=3*(i-1)+1e,j,j+3*enddo!建立鱼刺刚横梁type,1real,5mat,2*do,i,1,59,1 !以下循环用于建立桥面鱼刺横梁的节点j=3*(i-1)+1j1=3*(i-1)+2j2=3*ie,j,j1e,j,j2*enddo!建立半跨主塔i=59*3 !变量用于记录桥面的节点数，即至此已经建立了59*3个节点了，用于指导以后设定节点的编号n,i+1,-174,-10,-30 !以下两行记录塔脚节点n,i+2,-174,10,-30n,i+3,-174,-15 !以下两行用于建立与桥面齐高的主塔节点n,i+4,-174,15*do,j,1,5,1 !以下循环用于建立索塔在桥面以上的节点k=i+4+jn,k,-174,0,60+(j-1)*18*enddo!建立下索塔单元type,1real,4mat,1e,i+1,i+3 !以下用于建立主塔在桥面以下的两根塔柱单元e,i+2,i+4!建立中索塔单元type,1real,3mat,1e,i+3,i+5 !以下用于建立倒Y分叉点到桥面间的两根塔柱单元i+5=182号e,i+4,i+5!建立上索塔单元type,1real,2mat,1*do,j,1,4,1 !以下用于建立倒Y分叉点以上的塔柱单元k=i+4+je,k,k+1*enddo!建立与塔的倒Y分叉点链接的索单元type,2real,6mat,3e,i+5,89e,i+5,90!建立主塔倒Y分叉点以上第一个张拉点连接的索单元*do,j,1,8,1!此循环用于建立主塔倒Y分叉点以上第一个张拉点连接的所有索单元，共32个e,i+6,89+3*je,i+6,89-3*je,i+6,90+3*je,i+6,90-3*j*enddo!建立与主塔的其他三个张拉点连接的单元*do,k,1,3,1*do,j,1,7,1e,i+6+k,113+(k-1)*21+3*j !一共有28个索单元连接在每个张拉点上e,i+6+k,65-(k-1)*21-3*je,i+6+k,114+(k-1)*21+3*je,i+6+k,66-(k-1)*21-3*j*enddo*enddo!生成全桥模型节点i=i+9 !记录半跨的所有节点数nsym,x,i,all !用映射法直接建立另半跨节点esym,,i,all !用映射法直接建立另半跨单元nummrg,all !合并所有节点和单元!建立索塔连接横梁单元type,1real,5mat,2j=ii=i-9n,1000,-174e,1000,i+3e,1000,i+4n,2000,174e,2000,i+3+je,2000,i+4+j!施加主塔的四个脚上的全约束nsel,s,loc,z,-30d,all,allallsel!在左桥端施加y,z约束nsel,s,loc,x,-348 !仅给左端主梁施加约束nsel,r,loc,y,0d,all,uyd,all,uzallsel!在右桥端施加y约束nsel,s,loc,x,348 !仅给右端主梁施加约束nsel,r,loc,y,0d,all,uyallselnumcmp,all!施加重力场acel,,,9.8!耦合节点,耦合跨中由于对称而重复的单元节点以及两主塔上塔横梁和主梁的重合节点，cpintf,uycpintf,uzcpintf,rotxcpintf,rotz!成桥状态的确定!静力的初步计算!直接进行静力计算/solusolvefinish!得到最大位移为1.288m，由于偏差太大需要重新计算（与事实不符）!修改实常数后重新计算：令r,6,0.012,0.012,即给索以预应变0.012/solu !为了将计算应力用于下面的动力分析，这里打开预应力和集中质量设置开关lumpm,on!指定一个集中质量矩阵表述pstres,onsolvefinish!求得最大位移为0.0329m，说明已经达到成桥状态要求,(与事实不符)!模态分析!分析设置/soluantype,2MODOPT,LANB,20EQSLV,SPAR !指定方程求解器类型MXPAND,10, , ,0LUMPM,onPSTRES,onMODOPT,LANB,20,0,100, ,OFFUPCOORD,1,ON !更新模型计算坐标，目的是为了将预应力效应准确的应用能够到模态分析上来!分析设置完毕solvefinish!激励耦合分析!恢复成桥静力计算结果RESUME, cable-stayedbridge,db, !路径：utility menu>file>resume jobname.db!从数据库中恢复数据库文件!生成地震激励向量，将记事本格式的地震波数据调入到工作目录下,并执行以下命令*DIM,aay1,ARRAY,2,50,1*DIM,aaz1,ARRAY,2,50,1*CREATE,ansuitmp!建立或打开宏文件*VREAD,aay1(1,1),'tjx','txt',' ',50!读取数据，并产生一个数组参数向量或矩阵(e9.3,e11.3)*END/INPUT,ansuitmp*CREATE,ansuitmp!建立或打开宏文件*VREAD,aaz1(1,1),'tjy','txt',' ',50!读取数据，并产生一个数组参数向量或矩阵(e9.3,e11.3)*END/INPUT,ansuitmp!输入车辆激励波，Z=1000*cos(10*t).车子跨越一个单元的时间为0.1秒（速度216公里/小时），全桥共696米，历时11.6秒，纵向共116个单元，117个节点n=117 !定义向量维数*dim,fcar,array,n !定义车载荷向量*do,i,1,n,1 !以下循环为生成车载荷数据，即向“farc”矩阵中写入数据tt=(i-1)*0.1fcar(i)=1000*cos(10*tt)*enddo!输入风载荷激励p=50*sin(1.5*t)。
midas斜拉桥建模.
调整弹性连接单元
的布置方向。
① ①
窗口放大
图 11. 建立主塔支座
斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析
输入边界条件
分析模型的边界条件如下。 ▪ 主塔下端 : 固定端 (Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz) ▪ 桥台下端 : 铰支座 ( Dy, Dz, Rx, Rz)
输入主塔和桥台处边界条件。
步骤5. 使用未知荷载系数 功能计算未知荷载系数
步骤6.
查看分析结果以及索初拉力
表 3. 拉索初拉力计算步骤流程图
斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析
初始平衡状态分析
为了使斜拉桥结构在恒载作用下拉索垂度、加劲梁纵段变形、拉索锚固点坐标、 拉索张力、主塔坐标达到设计期望值，通过初始平衡状态分析计算初始节点坐标、拉 索变形前长度、拉索初始张拉力。
输入剪切型弹性支座在弹性连接元的 位置。使用弹性连接(Elastic Link)建立主塔上的支座。
支座的支承条件如下： SDx : 500000 tonf/m, SDy : 100000000 tonf/m, SDz : 1000 tonf/m
模型 / 边界条件 / 弹性连接 窗口缩放 (图21的①)
① ②
①
③ ①
②④
②
图12. 输入边界条件
斜拉桥成桥阶段与正装施工阶段分析
索初拉力计算
为了改善斜拉桥成桥阶段的加劲梁、主塔、拉索、支座的受力状态，给拉索施加 初拉力荷载，使之与恒荷载平衡。
斜拉桥是多次超静定结构体系，所以计算拉索初拉力需要多次的反复计算。另 外，对于每跟拉索的张力并不是只有一个解，对同一个斜拉桥不同的设计者可以选择 不同的拉索初拉力。
Beta角 ( 0 )
图 10. 建立拉索
midas斜拉桥建模
(b) 固定主塔横向位移，恒荷载作用下的变形 (调索前)
(c) 跨中调索
(d) 解除主塔水平方向约束
(e) 边跨调索 图 13. 初始平衡状态分析步骤
利用MIDAS/Civil的未知荷载系数功能计算拉索初拉力
给斜拉桥的拉索施加初拉力，使之加劲梁产生的弯 矩趋于最小，用这种法法来设计出更大跨经桥梁。但是 计算初始张力并不是简单的事情，过去设计人员一般都 是采用经验值来计算初拉力。
斜拉桥是多次超静定结构体系，所以计算拉索初拉 力需要多次的反复计算。另外，对于每跟拉索的张力并 不是只有一个解，对同一个斜拉桥不同的设计者可以选 择不同的拉索初拉力。
MIDAS/Civil的未知荷载系数功能使用了索力优化 法则，可以计算出特定约束条件的最佳荷载系数，在计 算斜拉桥拉索初拉力非常有效。
斜拉桥成桥阶段和正装施工阶段分析
目录
概要
斜拉桥是塔、拉索和加劲梁三种基本结构组成的缆 索承重结构体系，桥形美观，且根据所选的索塔形式以 及拉索的布置能够形成多种多样的结构形式，容易与周 边环境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之一。
为了决定安装拉索时的控制张拉力，首先要决定在 成桥阶段恒载作用下的初始平衡状态，然后再按施工顺 序进行施工阶段分析。
使用 按 索的材料特性值。
钮会更方 表 1. 材料特性值
便一些。
号 项目
弹性模量 (tonf/m2)
泊松比
容重 (tonf/m3)
1 加劲梁 ×107
2 主塔下部 ×106
3 主塔上部 ×107
4 拉索
×107
图 4. 定义材料特性值
输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特 性值。在材料和截面特性对话框的截面表单选择 按钮。
midas斜拉桥建模
目概要斜拉桥是塔、拉索和加劲梁三种基本结构组成的缆索承重结构体系，桥形美观，且根据所选的索塔形式以及拉索的安插能够形成多种多样的结构形式，容易与周边环境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之一.为了决定装置拉索时的控制张拉力，首先要决定在成桥阶段恒载作用下的初始平衡状态，然后再按施工顺序进行施工阶段分析.一般进行斜拉桥分析时首先通过倒拆分析计算初张拉力，然后进行正装施工阶段分析.在本例题将介绍建立斜拉桥模型的方法、计算拉索初拉力的方法、施工阶段分析方法、采纳未闭合配合力功能只利用成桥阶段分析张力进行正装分析的方法.本例题中的桥梁模型为三跨连续斜拉桥（如图1），主跨110m、边跨跨经为40m.图 1. 斜拉桥分析模型桥梁基本数据为了说明斜拉桥分析步伐，本例题采纳了较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容有所不同.本例题桥梁的基本数据如下. 桥梁形式 三跨连续斜拉桥桥梁跨经 40.0 m + 110.0 m + 40.0 m = 190.0 m 桥梁高度 主塔下部 : 20m ，主塔上部 : 40m图 2. 立面图荷载分 类荷载类型 荷载值自重 自重 法式内部自动计算索初拉力 初拉力荷载 满足成桥阶段初始平衡状态的索初拉力挂篮荷载 节点荷载 80 tonf 支座强制位移强制位移10 cm设定建模环境为了做斜拉桥成桥阶段分析首先翻开新项目“cable stayed ”为名保管文件，开始建立模型.单位体系设置为“m ”和“tonf ”.该单位体系可以根据输入的数据类型随时随意更换.文件 /新项目文件 / 保管(cable stayed) 工具 / 单位体系长度 ＞ m ；力 ＞ tonf ↵图 3. 设定建模环境及单位体系界说资料和截面特性值输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的资料特性值.在资料和截面对话框中选择资料表单点击按钮.模型 / 资料和截面特性 /资料名称(加劲梁) 设计类型 > 用户界说弹性模量(2.1e7) ; 泊松比(0.3)容重(7.85)↵按上述方法参照表1输入主塔下部、主塔上部、拉索的资料特性值. 表 1. 资料特性值号 项目 弹性模量 (tonf/m 2) 泊松比 容重 (tonf/m 3)1加劲梁×107使用MIDAS/Civil软件内含的优化法则计算出索初拉力.界说多种资料时，使用按钮会更方便一些.索主塔主梁主梁主塔索 40m 110m40m2 主塔下部×1063 主塔上部×1074 拉索×107输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值.在资料和截面特性对话框的截面表单选择按钮.模型 / 资料和截面特性 / 截面数值表单截面号(1) ; 名称(加劲梁)截面形状>实腹长方形截面截面特性值>面积(0.8)按上述方法参照表2输入加劲梁、主塔下部、主塔上部、拉索的截面特性值.号项目截面形状面积(m2)Ixx(m4)Iyy(m4)Izz(m4)1 加劲梁实腹长方形2 主塔下部实腹长方形3 主塔上部实腹长方形4 拉索实腹圆形图 5. 界说截面特性值对话框成桥阶段分析建立好成桥阶段模型后计算自重和二期荷载引起的索初拉力.然后利用拉索初拉力进行成桥阶段初始平衡状态分析.首先建立斜拉桥的成桥阶段二维模型，利用包括索力优化功能的未知荷载系数功能计算拉索初拉力.斜拉桥成桥阶段模型拜会图6.图 6. 斜拉桥成桥阶段模型建立模型首先建立成桥阶段分析模型，待成桥阶段分析结束后另存为其它名称做施工阶段分析.建立斜拉桥成桥阶段模型的详细步伐如下.1. 建立加劲梁模型2. 建立主塔模型3. 建立拉索模型4. 生成主塔上的支座5. 输入鸿沟条件6.拉索初拉力计算：利用未知荷载系数功能7. 输入荷载工况以及荷载8. 运行结构分析9. 计算位置荷载系数建立加劲梁模型首先用建立节点功能建立节点后使用扩展单位功能生成9@10+2@5+9@10m的梁单位模型.正面,捕捉节点(开), 捕捉点栅格(开)自动对齐(开), 节点号(开)模型 / 节点 / 建立节点坐标( -95, 0, 0 ) ↵模型 / 单位 / 扩展单位全选扩展类型>节点→线单位单位属性>单位类型>梁单位资料>1 : 加劲梁; 截面>1 : 加劲梁生成类型>复制和移动复制和移动>任意间距 ; 方向>x间距>9@10, 2@5, 9@10↵图 7. 建立加劲梁单位建立主塔在主塔下部利用建立节点功能建立节点后，利用扩展功能建立10m ＋5m的主塔下部梁单位.模型 / 节点 / 建立节点坐标(-55 , 0, -20 )复制>复制次数(1) ; 距离(110, 0, 0)↵模型 / 单位 / 扩展单位窗口选择 (节点 : 图8的①；节点22，23)生成类型>节点→线单位单位属性>单位类型>梁单位资料>2 : 主塔下部; 截面>2 : 主塔下部生成类型>复制和移动复制和移动>任意间距; 方向>z间距>10, 5↵图 8. 建立主塔下部选择节点后利用扩展功能 建立加劲梁上部梁单位（10m+5m+3@10m ）.模型 / 单位 /扩展单位窗口选择 (节点 : 图9的①；节点26，27)扩展类型>节点→线单位 单位属性>单位类型>梁单位资料>3 : 主塔上部; 截面>3 : 主塔上部 生成类型>复制和移动复制和移动>任意间距; 方向>z 间距>15, 3@10↵图 9. 建立主塔上部建立拉索利用建立单位功能建立拉索单位.显示单位> 单位坐标轴(开)↵ 模型 / 单位 /建立单位单位类型>桁架单位资料>4: 拉索 ; 截面>4: 拉索; Beta 角( 0 ) 节点连接( 34, 1 ) 节点连接( 34, 3 ) 节点连接( 34, 7 ) 节点连接( 34, 9 )节点连接( 35, 13 ) 节点连接( 35, 15 ) 节点连接( 35, 19 ) 节点连接( 35, 21 ) ↵图 10. 建立拉索建立主塔支座①选择节点22, 23 선택①①使用弹性连接(Elastic Link )建立主塔上的支座. 支座的支承条件如下：SDx : 500000 tonf/m, SDy : 100000000 tonf/m, SDz : 1000 tonf/m模型 / 鸿沟条件 / 弹性连接窗口缩放(图21的①)选项 > 添加;连接类型 > 一般类型SDx (tonf/m) (500000) ; SDy(tonf/m) (100000000) ; SDz(tonf/m) (1000)剪切型弹性支承位置(开)到端点I 的距离比: SDy (1) ; SDz (1) Beta 角 > (0)2点(26,5) 2点(27,17) ↵图 11. 建立主塔支座输入鸿沟条件分析模型的鸿沟条件如下.▪主塔下端 : 固定端 (Dx, Dy, Dz, Rx, Ry, Rz)▪桥台下端 : 铰支座 ( Dy, Dz, Rx, Rz)输入主塔和桥台处鸿沟条件.自动对齐模型 / 鸿沟条件 / 一般支承窗口选择 (节点 : 图12的①；节点22, 23)鸿沟组名称 > 默认值选项 > 添加 ; 支承类型 > D-ALL , R-ALL ↵窗口选择 (节点 : 图12的②；节点1, 21)鸿沟组名称 > 默认值选项 > 添加 ; 支承类型 > Dy, Dz, Rx, Rz ↵①② 窗口放年夜②输入剪切型弹性支座在弹性连接单位的位置.调整弹性连接单位的安插方向.弹性连接单位是把两个节点按用户所需要的刚度连接而形成的有限计算单位.弹性连接单位由3个轴向刚度值和3个旋转刚度组成，6个自由度按弹性连接单位的单位坐标系输入.弹性连接单位轴向刚度输入单位长度所施加的力，旋转刚度输入单位转角所施加的弯矩值.图12. 输入鸿沟条件索初拉力计算为了改善斜拉桥成桥阶段的加劲梁、主塔、拉索、支座的受力状态，给拉索施加初拉力荷载，使之与恒荷载平衡.斜拉桥是屡次超静定结构体系，所以计算拉索初拉力需要屡次的反复计算.另外，对每跟拉索的张力其实不是只有一个解，对同一个斜拉桥分歧的设计者可以选择分歧的拉索初拉力.MIDAS/Civil 的未知荷载系数功能使用了索力优化法则，可以计算出特定约束条件的最佳荷载系数，在计算斜拉桥拉索初拉力非常有效.使用未知荷载系数功能计算斜拉桥拉索初拉力的计算步伐如表3.表 3. 拉索初拉力计算步伐流程图初始平衡状态分析为了使斜拉桥结构在恒载作用下拉索垂度、加劲梁纵段变形、拉索锚固点坐标、拉索张力、主塔坐标到达设计期望值，通过初始平衡状态分析计算初始节点坐标、拉索变形前长度、拉索初始张拉力.斜拉桥设计时，最重要的是如何使加劲梁和主塔的弯曲内力到达最小状态.通过初始平衡状态分析可以使恒载作用下成桥阶段变形形状接近于设计期望状态时，内力也会到达最小状态.对斜拉桥分析，初始平衡状态分析非常重要,且初始平衡状态分析能够计算出变形前拉索长度、追踪拉索张力、加劲梁和主塔的预拱度、加劲梁的弯矩图等设计参数.斜拉桥的特殊结构体系决定了主塔和加劲梁上将发生很年夜的轴力，这些轴力和拉索的张力决定结构的变形形状.为了确定拉索的初始张力，桥轴方向的变形和拉索的张力要反映到结构分析计算中.但斜拉桥是屡次超静定结构体系，计算拉索初拉力需要屡次的反复计算，所以计算出满足初始状态分析的施工控制张力不是简单的事情.另外，对每跟拉索的张力其实不是只有一个解，对同一个斜拉桥分歧的设计者可以计算出分歧的拉索初拉力.指定受力状态的索力优化(Traditional "Zero Displacement" Method)目前一般的斜拉桥城市使用多拉索结构，所以拉索的横向分力对加劲梁的弯曲内力的影响可忽略不计.可以假设加劲梁弯曲内力由斜拉索竖向分力和加劲梁恒载作用下发生.此方法为使拉索的锚固点的竖向位移接近“0”的方法，如果设计纵段线形比力完美时，加劲梁的弯矩分布与恒载作用下的刚性支承连续梁的状态比力接近.将梁、索交点处设以刚性支承进行分析，计算出各支点反力，利用索力的竖向分力与刚性支点反力相等的条件，计算其索力.只要加劲梁处斜拉索端部张力的竖向分力被确定，就不难计算出其水平分力和另一真个水平、竖向分力了.利用计算得出的各分力，施加在没有拉索体系的结构上计算出加劲梁和主塔的弯矩分布情况.以此弯矩分布为目标，进行反复调索.反复调索步伐如下：①约束主塔的水平方向位移，张拉跨中拉索使跨中的加劲梁到达“0”位移状态. ②解除主塔的水平方向位移，张拉边跨斜拉索使边跨加劲梁和主塔到达“0”位移状态.上述方法如图13所示.此方法假设结构变形为线性变形，使用影响矩阵来进行计算.最终纵段线形接近期望状态时，加劲梁弯矩分布就会与刚性支承连续梁的状态非常接近.步伐1. 建立斜拉桥模型 步伐2. 界说主梁恒荷载和拉索的单位荷载的荷载工况步伐3. 输入恒荷载和单位荷载 步伐4. 建立恒荷载和单位荷载的荷载组合 步伐5. 使用未知荷载系数 功能计算未知荷载系数 步伐6. 检查分析结果以及索初拉力①①(a) 恒荷载作用下的变形(调索前)(b) 固定主塔横向位移，恒荷载作用下的变形(调索前)(c) 跨中调索(d) 解除主塔水平方向约束(e) 边跨调索图 13. 初始平衡状态分析步伐利用MIDAS/Civil 的未知荷载系数功能计算拉索初拉力给斜拉桥的拉索施加初拉力，使之加劲梁发生的弯矩趋于最小，用这种法法来设计出更年夜跨经桥梁.可是计算初始张力其实不是简单的事情，过去设计人员一般都是采纳经验值来计算初拉力.目前虽然计算斜拉桥拉索初拉力的方法很多，可是能够计算出满足设计条件的初拉力非常困难.利用MIDAS/Civil 优化索力功能，可以计算出最小误差范围内的能够满足特定约束条件的最佳荷载系数，利用这些荷载系数计算拉索初拉力.优化索力时指定位移、反力、内力的“0”值以及最年夜最小值作为控制条件，把拉索初拉力作为变量来计算.计算未知荷载系数适用于线性结构体系，为了计算出最佳的索力，必需要输入适当的控制条件.一般要满足如下控制条件： ①主塔不受或只受较小的弯矩作用； ②主塔弯矩均匀分布；③最终索力不集中在几根拉索，而是均匀分布在每根拉索上.界说荷载工况为了计算恒载引起的拉索初拉力，界说自重、二期荷载、拉索单位初拉力等荷载工况.本例题斜拉桥为主塔两侧各有4根拉索的对称结构，需要的未知荷载系数为四个，界说四个荷载工况.荷载 / 静力荷载工况名称(自重) ; 类型 > 恒荷载说明(自重)↵名称(二期荷载) ; 类型 >恒荷载 说明(二期荷载)↵名称(拉索 1) ; 类型 > 用户界说的荷载 说明 (拉索1- 单位初拉力) ↵ ….名称(拉索 4) ; 类型> 用户自界说荷载 说明 (拉索4- 单位初拉力) ↵名称(支座强制位移) ; 类型 >用户自界说荷载说明(边跨支座强制位移)↵输入名称(拉索 1)至名称(拉索 4)的荷载工况.使用MCT 命令窗口输入荷载工况更方便.图 18. 恒载和单位荷载的荷载工况输入荷载输入自重、加劲梁二期荷载、拉索单位荷载、支座强制位移荷载.使用自重功能输入结构自重.二期荷载包括防撞墙、桥面铺装等荷载.为了计算拉索初拉力输入拉索的单位荷载.对齐荷载 / 自重荷载工况名称 >自重荷载组名称 > 默认值自重系数 > Z ( -1 ) ↵图 19. 输入自重输入作用于加劲梁的二期荷载.使用梁单位荷载功能输入防撞墙、桥面铺装荷载，荷载年夜小为-.荷载 / 梁单位荷载（单位）窗口选择 (节点 : 图20的① ; 节点1～23)荷载工况名称 > 二期荷载 ; 选项 > 添加荷载类型 > 均布荷载; 方向 > 整体坐标系 Z投影 > 否数值 > 相对值 ; x1 (0) , x2 (1) , W (-3) ↵二期荷载：-3.0t o n f/m①图 20. 输入作用于加劲梁的二期荷载输入拉索单位的单位初拉力.以桥梁跨中为对称轴赋予两侧相同的索初拉力，且对称拉索赋予相同的荷载工况.荷载 / 预应力荷载 / 初拉力荷载交叉线选择(单位 :图21的① ; 单位33, 40)荷载工况名称 > 拉索1 ; 荷载组名称 > 默认值选项 > 添加 ; 初拉力( 1 ) ↵…荷载工况名称 > 拉索4 ; 荷载组名称 > 默认值选项 > 添加 ; 初拉力( 1 ) ↵图 21. 输入拉索的单位初拉力拉索 2至拉索 4的单位初拉力荷载参照表4输入.此时也可用MCT 命令窗口来输入. 表 4. 荷载工况和单位号荷载工况 单位号 荷载工况 单位号 拉索 1 33, 40 拉索 3 35, 38 拉索 234, 39拉索 436, 37确认已输入的拉索单位初拉力.图 22. 已输入的拉索单位初拉力利用支座强制位移功能输入边跨支座的支座强制位移荷载. 支座强制位移荷载如下：竖向位移 : 0.01 m荷载 / 支座强制位移窗口选择 (节点 : 图23的①; 节点 1, 21)荷载工况名称>支座强制位移;选项>添加 位移> Dz ( 0.01 )↵图运行结构分析运行结构自重、二期荷载、拉索单位初拉力、支座强制位移荷载的静力分析.分析 /运行分析↵建立荷载组合利用拉索的初拉力荷载工况（4个）和自重、二期荷载、支座强制位移荷载工况，建立荷载组合.结果 / 荷载组合荷载组合列表 > 名称> LCB1荷载工况 > 自重(ST) ; 分项系数(1.0)交叉线选择交叉线选择①①①①支座强制位移可以给任意节点输入强制位移.荷载工况 > 二期荷载(ST) ; 分项系数(1.0) 荷载工况 > 拉索 1(ST); 分项系数(1.0) 荷载工况 > 拉索 2(ST) ; 分项系数(1.0) 荷载工况 > 拉索 3(ST) ; 分项系数(1.0) 荷载工况 > 拉索 4(ST) ; 分项系数(1.0)荷载工况 > 支座强制位移(ST) ; 分项系数(1.0) ↵图计算未知荷载系数利用未知荷载系数功能计算荷载组合LCB 1作用下满足特定约束条件的未知荷载系数.控制条件为约束主塔水平位移（Dx ）和控制加劲梁弯矩(Dy).在未知荷载系数对话框输入荷载工况、约束条件、构成目标函数的方法等.未知荷载系数功能的详细说明请参照用户手册第二册“Civil 分析功能>利用优化设计方法求解未知荷载”和在线帮手的“结果>未知荷载系数”部份的说明.结果 / 未知荷载系数未知荷载系数组 >项目名称(未知荷载系数) ; 荷载组合> LCB 1 目标函数类型 > 平方 ; 未知荷载系数符号 > 正负 荷载工况 > 拉索 1(开) 荷载工况 > 拉索 2(开) 荷载工况 > 拉索 3(开) 荷载工况 > 拉索 4(开)图 25. 未知荷载系数详细对话框在约束条件中输入主塔的水平方向位移约束条件和控制加劲梁弯矩的约束条件.约束条件> 约束名称(节点 34) 约束类型 > 位移节点号(34)位移 > Dx约束条件 > 相等 ; 数值( 0 ) ↵ 约束条件 > 约束名称(单位 5) 约束类型 >梁单位内力 单位号(5)本例题将主塔水平位移和主梁弯矩作为约束条件.因分析模型是对称结构所以只界说1/2模型.位置 > I-端 内力 > My约束条件 > 相等 ; 数值( -300 ) ↵ 约束条件 > 约束名称(单位 6) 约束类型 > 梁单位内力 单位号 (6)位置 >J-端 内力 > My约束条件 >相等 ; 数值( -200 ) ↵ 约束条件 > 约束名称(单位 8) 约束类型 > 梁单位内力 单位号(8)位置 > J-端 内力 > My约束条件 > 相等 ; 数值( -400 ) ↵图 26. 约束条件对话框在未知荷载系数结果对话框中检查约束条件和相应的未知荷载系数.未知荷载系数组 >图35为使用未知荷载系数功能计算的未知荷载系数结果.图 27. 未知荷载系数分析结果利用生成荷载组合(图27的①)，自动生成使用未知荷载系数的荷载组合，检查新的荷载组合的分析结果是否满足约束条件.图 28. 自动使用未知荷载系数的LCB2荷载组合结果 / 荷载组合在图27中计算得出的拉索1(ST)至拉索4(ST)的未知荷载系数在荷载组合对话框里的荷载工况系数中自动被输入.可以使用MCT 命令窗口方便地输入计算未知荷载系数的约束条件.使用方法参照“斜拉桥成桥阶段分析例题”.关于未知荷载系数计算的详细说明拜会用户手册第二册“Civil 分析功能>利用优化设计方法求解未知荷载”章节.(拉索初拉力)①②①点击生成荷载组合可自动生成未知荷载系数的荷载组合. 点击生成Excel 文件按钮，导出Excel 文件格式计算结果.图 29. 使用未知荷载系数自动生成的荷载组合检查成桥阶段分析结果检查变形形状检查拉索初拉力、结构自重以及二期荷载、支座强制位移荷载下成桥阶段变形形状.结果 / 位移 /位移形状荷载工况 / 荷载组合 > CB:LCB 2 位移 > DXYZ显示类型 > 变形前(开) ; 图例(开)变形> 变形图的比例()窗口缩放图 30. 检查变形形状正装施工阶段分析一般通过斜拉桥的成桥阶段分析计算结构的尺寸数据和拉索的截面以及初拉力. 斜拉桥的设计除成桥阶段的分析，而且还需要施工阶段的分析.根据施工方案的分歧，斜拉桥的结构体系会发生很年夜的变动，且施工中会发生比成桥阶段更不稳定的状态.因此在设计斜拉桥时，应严密准确地分析所有发生结构体系变动的各施工阶段的稳定性以及应力变动.按施工顺序做的施工阶段分析称为正装施工阶段分析(Foeward Analysis).通过正装施工阶段分析验算施工中发生的应力、检查施工顺序、可施工性等，找出最佳的施工方法.斜拉桥正装施工阶段分析较困难的部份是如何计算出拉索的施工控制张力.MIDAS/Civil 可以利用未闭合配合力（Lack of Fit Force ）功能，输入拉索初拉力和使合拢段合拢时到达成桥阶段状态的配合力来进行正装施工阶段分析.为了进行施工阶段的分析，应将加劲梁、拉索、拉索锚固点、鸿沟条件、荷载条件等变动界说施工阶段.图31斜拉桥的施工顺序(1) 拉索未闭合配合力的计算首先，在装置拉索的前一阶段，求出拉索两端节点的位移.利用拉索两真个位移，求拉索变形前长度（L ）与变形后长度（L ’）之差.根据差值求出相应的拉索附加初拉力(ΔT).把求出的附加初拉力(ΔT)和初始平衡状态分析时计算得出的初拉力(T)叠加作为施工阶段的控制张力进行施工阶段的正装分析.可以调整变形显示比例系数.L' - L L = Vb Ub Cos Sin θθ=∆+EA ΔT = ΔLLf i T =T + T ∆图 32 未闭合配合力计算－拉索（2）合拢段未闭合配合力的计算三跨连续斜拉桥的中间合拢段合拢时，不会发生内力（只发生自重引起的内力），所以合拢段与两侧桥梁段之间形状是不连续的.为了让合拢段连续地连接在两Reference LevelReference LevelKey Segment图 33 未闭合配合力计算－合拢段正装施工阶段分类本例题考虑荷载和鸿沟条件的变动，共分为13个施工阶段.利用初始平衡状态分析计算得出的拉索初拉力，直接进行了正装施工阶段分析.只对拉索、跨中的合拢段和Stage2阶段激活的边跨加劲梁部份使用了未闭合配合力.边跨与支座连接时结构体系也会变动，所以边跨的加劲梁也考虑了未闭合配合力.本例题的施工阶段如下.表5. 施工阶段列表正装施工阶段分析正装分析是指按桥梁的施工顺序进行分析的方法.通过正装分析检查分析模型的结构变动、拉索张力变动以及弯矩的变动. 正装施工阶段分析顺序如图34.图 34. 正装施工阶段分析的分析步伐把成桥阶段分析的模型另存为其它名称用于施工阶段分析. 文件 /另存为( cable stayed forward)施工阶段 内 容备 注Stage 1主塔、主塔和加劲梁的临时连接Stage 2边跨施工、支架、边跨支座 考虑未闭合配合力 Stage 3 施加挂篮1荷载Stage 4 裁撤施工支架、生成拉索(单位 34，39) 考虑未闭合配合力 Stage 5 生成加劲梁构件(单位 6, 7, 14, 15)Stage 6 生成拉索 (单位 35, 36) 考虑未闭合配合力 Stage 7 裁撤挂篮1荷载施加挂篮2荷载Stage 7-1生成拉索(单位 33, 40) 考虑未闭合配合力 Stage 8 生成加劲梁(单位 8, 9, 12, 13)Stage 9生成拉索 (单位 36, 37) 考虑未闭合配合力 Stage 10 裁撤挂篮2荷载施加挂篮3荷载 Stage 11裁撤挂篮3Stage 11-1生成合拢段 (单位 10, 11)考虑未闭合配合力 Stage 12主塔与加劲梁连接体系转换，施加支座强制位移荷载 刚体连接 弹性连接 Stage 13二期荷载、成桥阶段Stage 1Stage 3 Stage 7Stage 11建立施工阶段分析模型的步伐如下.1正装施工阶段分析模型成桥阶段分析模型的桁架单位修改为索单位界说正装分析荷载工况2 界说施工阶段名称划分施工阶段后界说施工阶段名称3 界说结构组将各施工阶段激活或裁撤的单位和要输入未闭合配合力的单位界说为结构组4 界说鸿沟组将各施工阶段激活或裁撤的鸿沟条件界说为鸿沟组5 界说荷载组将各施工阶段激活或裁撤的荷载界说为荷载组6 界说施工阶段。
ansys对斜拉桥的分析实例
用Ansys分析斜拉桥的变形、应力分布与优化问题背景: 第三届结构设计大赛, 题目为: 承受运动载荷的不对称双跨桥梁结构模型设计。
参赛作品为一个斜拉桥比赛所用材料: 桐木若干, 白乳胶一瓶。
比赛要求：保证小车通过的同时, 桥应力求重量轻, 轻者可进入决赛。
参赛实验台示意图比赛计算参数:木杆的抗拉强度表设计方案数据: 根据所给材料, 经过计算我们预计需要使用: 主梁: 4根6*6.4*6, 55*1截取18mm宽, 55*2截取15mm宽；拉塔: 2根6*6, 3*4作桁架；梁的固定用1根3*4；桥墩: 2根3*4, 55*1的木片作桁架结构。
下脚料把主梁两端各加长20mm, 并把端面做成梯形以使桥梁稳定。
桥梁简支模型:其中(5)、(7)、(8)为拉索, (6)为拉塔, (1)、(2)、(3)、(4)为主梁, 1.2.5为三个支座, 塔高为330mm, 2.3的距离为250mm, 3.4的距离为200mm。
当小车经过2.5之间时, 梁最容易发生破坏。
加载条件：预赛——空车(重9.88kg)行驶, 桥面板由长度为30mm的若干铝板, 用柔绳串接而成, 重量为2.8kg。
Ansys分析目的：使用ansys分析软件对桥的应力分布进行分析, 对结构进行改进与优化。
Ansys建模数据:步骤：定义单元类型: 桐木材料选取单元类型: Beam 188 拉索材料选取单元类型为Link 10。
定义单元实常数: Link 10单元的实常数AREA定义为3.14*2.25/4。
其中Beam 188不需要定义实常数。
定义材料属性: 材料属性如图。
定义梁截面类型: 主梁: 8*8, 侧梁:5*5, 桁架: 3*3（全部为矩形）, 拉索: R=1.5（圆形）。
建模: 建立节点模型, 利用建模工具建立节点, 再用lines—straight lines连接节点形成线模型。
划分网格：利用Meshing—Mesh attributes—picked lines, 根据不同单元属性, 不同材料属性, 不同截面属性选择线, 划分网格。
大跨度斜拉桥设计计算及工程实例共76页
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
大跨度斜拉桥设计计算及工程实例
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
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midas斜拉桥建模
目录概要1桥梁基本数据2荷载2设定建模环境2定义资料和截面特性值2成桥阶段分析3建立模型3建立加劲梁模型4建立主塔4建立拉索5建立主塔支座5输入鸿沟条件6索初拉力计算6定义荷载工况8输入荷载8运行结构分析10建立荷载组合10计算未知荷载系数10检查成桥阶段分析结果12检查变形形状12正装施工阶段分析12正装施工阶段分析15正装施工阶段分析15正装分析模型15定义施工阶段16定义结构组17定义鸿沟组19定义荷载组21定义施工阶段23施工阶段分析控制数据25运行结构分析25检查施工阶段分析结果25检查变形形状25检查弯矩26检查轴力26检查计算未闭合配合力时使用的节点位移和内力值27成桥阶段分析和正装分析结果比较27概要斜拉桥是塔、拉索和加劲梁三种基本结构组成的缆索承重结构体系，桥形美观，且根据所选的索塔形式以及拉索的安插能够形成多种多样的结构形式，容易与周边环境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之一。
为了决定装置拉索时的控制张拉力，首先要决定在成桥阶段恒载作用下的初始平衡状态，然后再按施工顺序进行施工阶段分析。
一般进行斜拉桥分析时首先通过倒拆分析计算初张拉力，然后进行正装施工阶段分析。
在本例题将介绍建立斜拉桥模型的方法、计算拉索初拉力的方法、施工阶段分析方法、采取未闭合配合力功能只利用成桥阶段分析张力进行正装分析的方法。
本例题中的桥梁模型为三跨连续斜拉桥（如图1），主跨110m、边跨跨经为40m。
图 1. 斜拉桥分析模型桥梁基本数据 为了说明斜拉桥分析步调，本例题采取了较简单的分析模型，可能与实际桥梁设计内容有所差别。
本例题桥梁的基本数据如下。
桥梁形式 三跨连续斜拉桥 桥梁跨经 40.0 m + 110.0 m + 40.0 m = 190.0 m 桥梁高度 主塔下部 : 20m ，主塔上部 : 40m 图 2. 立面图 荷载 分 类 荷载类型 荷载值 自重 自重 程序内部自动计算 索初拉力 初拉力荷载 满足成桥阶段初始平衡状态的 索初拉力 挂篮荷载 节点荷载 80 tonf 支座强制位移 强制位移 10 cm 设定建模环境 为了做斜拉桥成桥阶段分析首先打开新项目“cable stayed”为名保管文件，开始建立模型。
第5章-斜拉桥实例
第五章实例第一节铜陵长江公路大桥一、概况铜陵长江公路大桥是国家“八五”重点建设项目，位于安徽省铜陵市西南约10km的羊山矶下游600m 处，上游距九江大桥约230km，下游距南京长江大桥220km，是连接徐州－合肥－铜陵－黄山的南北公路咽喉，全桥总长2592m，于1995年建成通车。
二、主要技术标准荷载等级：汽车－超20级，挂车－120 人群荷载3.5kN/m2；桥面宽度：2.5m（人行道）＋15m（行车道）＋2.5m（人行道），总宽20m；洪水频率：300年一遇，设计水位15.362m；最高通航水位：14.262m；通航净空：下行航道通航净宽不小于210m，上行航道通航净宽不小于182 m，高24m。
图4-5-1 铜陵长江公路大桥总体布置三、设计要点１、结构体系采用半漂浮体系，塔墩固结，各墩都设盆式支座。
孔跨布置为80m＋90m＋190m＋432m＋190m＋90m ＋80m的7孔一联、总长为1152m的双塔双索面PC斜拉桥，如图4-5-1所示，连续长度在国内罕见。
2、主梁铜陵大桥主梁采用轻型肋板截面（图4-5-2），边实心梁高2m，顶宽1.5m，底宽1.7m，全宽23m，板厚0.32m。
高跨比为1/194。
梁上索距8m，每8m节段设一横梁。
3、6号墩由于悬臂施工每侧28m的需要，根部肋板式截面梁高度增大至3.5m。
河侧悬臂28m处，高度降至标准节段的2m；岸侧悬臂28m处，高度降至2.5m，并带底板，以便与2、7号墩悬臂施工的箱梁连接。
图4-5-2 肋板式主梁横断面（cm）3、索塔如图4-5-3所示，采用H形塔，总高153.03m，桥面以上塔高105.5m，高跨比0.244。
下塔柱横桥向底宽20.4m，逐步向上放宽，至中、下塔柱交界的下横梁处（放置梁处）最宽，为33m。
中塔柱向上略收窄，至上横梁处宽26m，垂直至塔顶。
顺桥向下塔柱底宽13m，逐步缩小至7m，直至塔顶。
塔截面呈八角形，在下塔柱中部以下为四室箱截面，外壁厚1m，内壁厚0.5m。
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斜拉桥建模实例
我们拟定建立以下模型，见下图：
参数说明：桥面长度L1=100M，分100个桥面单元，每单元长度1M，桥塔长度L2=50M，分50个竖直单元，每单元长度1M，拉索单元共48个单元，左右对称，拉索桥面锚固端间隔为2 M，桥塔锚固端间隔为1M。
下面介绍具体建立模型的步骤：
步骤一，建立桥面单元。
用快速编译器编辑1-100个桥面单元（具体过程略），参见下图：
（注：在实际操作中桥面的截面形状可以自己拟定）
步骤二：建立桥塔单元。
用快速编译器编辑101-150个桥塔单元（具体过程略），参见下图：
（注：在实际操作中桥面的截面形状可以自己拟定，在分段方向的单选框内，一定要选择“竖直”，起点x=49，y=-20，终点x=49，y=30是定义桥塔的位置，这里我把它设在桥面中部，桥面下20米处，因为我做的桥塔截面为2m×2m的空心矩形，所以此处起点和终点x填49，请读者自己理解）
步骤三：拉索的建立。
A、先编辑桥塔左边部分24跟拉索单元。
点击快速编译器的“拉索”按钮，在拉索对话框内的编辑内容复选框选择编辑节点号勾上，编辑单元号：151-174，左节点号：1-48/2；右节点号：152-129；（注意：左节点1-48/2代表拉索在桥面的锚固点间距为2M），如下图：
编辑单元号：151-174，然后确定。
如下图：
B、建立桥面右半部分的24跟拉索。
在快速编译器中选择“对称”按钮，在“对称”对话框中的编辑内容4个复选框都勾上。
模板单元组：151-174；生成单元组：198-175；左节点号：55-101/2；右节点号：129-152；对称轴x=50，然后确定。
见下图：
这样，我们就建好了拉索单元的模型。
现在让我们来看一看整个模型的三维效果图：。