大跨度PK断面斜拉桥静力分析

李云逸

摘 要：本文以在役桥梁武汉西四环汉江特大桥为工程背景，结合斜拉桥结构特点，利用大型通用三维FEA软件ANSYS建立全桥模型;在考虑大跨度斜拉桥几何非线性问题的条件下，模拟该桥成桥运营阶段的受力情况，得到静力分析主梁位移图、弯矩图和应力图，由此确定静载控制截面，为后续深度研究提供计算依据;最后根据分析得到的计算误差，分析误差产生原因，提出索力迭代计算方法。

关键词：大跨度斜拉桥;几何非线性;ANSYS;索力初张拉力

中图分类号：U441文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）17-0073-04

Static Analysis of Long-Span Cable-Stayed Bridge with PK Section

LI Yunyi

（School of Civil Engineering， Changsha University of Science & Technology，Changsha Hunan 410114）

Abstract： In this paper， taking the Wuhan West Fourth Ring Hanjiang Bridge in service as the engineering background， combined with the structural characteristics of the cable-stayed bridge， the full-bridge model is established by the large-scale general three-dimensional FEA software ANSYS; under the condition of considering the geometric nonlinearity of the long-span cable-stayed bridge， the stress condition of the bridge during the operation stage of the bridge is simulated， and the static analysis of the main girder displacement diagram， bending moment diagram and stress diagram are obtained， thereby determining the static load control section， so as to provide calculation basis for follow-up in-depth research; finally， according to the calculation error obtained by the analysis， the reason of the error is analyzed， and the iterative calculation method of cable force is proposed.

Keywords： long-span cable-stayed bridge;geometric nonlinearity;ANSYS;initial tension of cable force

斜拉橋是由拉索将主梁悬吊在塔柱上的组合受力体系桥梁。主梁受弯压，再通过斜拉索受拉传至塔柱，以此承担作用在主梁上的恒载及活载[1-3]。随着使用年限的增长，在役桥梁结构内外部会出现不同程度的损伤，要对其进行检测与评定。其间可通过有限元仿真模拟的方法来模拟桥梁受力情况，从而辅助判断桥梁病害形成原因[4-6]。本文以武汉西四环汉江特大桥为研究对象，利用ANSYS软件建立全桥模型，考虑非线性因素对其进行受力情况分析，为同类型桥梁计算提供参考。

1 工程概况

武汉西四环汉江特大桥主桥跨径布置（见图1）为77 m+100 m+360 m+100 m+77 m，桥长为714 m，桥宽为44 m，其为宽幅双塔双索面半漂浮体系预应力混凝土斜拉桥。主梁结构（见图2）为双边箱Π型PK断面预应力混凝土梁，箱梁顶板横向宽为43.6 m，每侧箱底宽为6 m，桥面板双向横坡坡度为2.5%。主梁混凝土等级为C55。拉索呈扇形布置，每个索面布置28对平行钢绞线斜拉索，全桥共设4对（224根）拉索。……