基于细长梁单元的悬索桥主缆线形分析Study on main cable shape of suspension bridge based on slender beam element

来源：计算力学学报杂志2016年第3期北京时间：

作者：严琨,沈锐利

单位：西南交通大学 土木工程学院, 成都 610031,西南交通大学 土木工程学院, 成都 610031

摘要：悬索桥主缆线形的精细化计算需要同时考虑弯曲刚度及初始弯曲的影响,为此将主缆离散为小挠度的细长梁单元,推导包含自重项的细长梁单元的刚度矩阵,其中考虑了轴力对弯曲刚度的影响及弯矩引起的轴向刚度修正系数。基于细长梁单元编制主缆线形计算的有限元程序,采用改进的迭代法求解几何非线性结构的平衡状态,并考虑鞍座处主缆线形的修正。利用程序计算了两座悬索桥主缆在恒载作用下的变形,结果表明,主缆弯曲刚度对跨中和桥塔附近主缆线形的影响较大,且矢跨比越大,主缆线形的计算误差就越大。由弯曲刚度引起的主缆线形计算误差将会带来吊索下料长度计算不准确、索夹放样坐标不准确、成桥桥面线形达不到设计线形以及成桥吊索力分布不均匀等问题,尤其是对矢跨比较大的自锚式悬索桥,需要在设计和施工中引起足够的重视。

关键词：悬索桥,主缆线形,细长梁单元,刚度矩阵,非线性有限元程序,矢跨比,

基金资助：国家自然科学基金(51178396,51308466)资助项目.