王志偉

攀鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司 四川 攀枝花 617000

1 工程概況

本文的人行懸索橋主跨達(dá)到了188m，橋梁的整體長度為287m，矢高達(dá)到了12.533m，矢跨比是1/15。橋梁的整體寬度是3m，采取了鋼化夾層玻璃作為橋面制作材料。雙纜體系下的頂纜矢高達(dá)到了11.753m，矢跨比是1/16，底纜矢高達(dá)到了13.431m，矢跨比是1/14。

2 有限元模型

本次研究主要使用了Midas/Civil有限元軟件來構(gòu)建了一個整體橋梁空間模型，按照基本參數(shù)來劃分出不同的網(wǎng)格，單纜橋模型包含了595個節(jié)點以及1084個單元，其中吊桿以及主纜共計有250個單元；雙纜橋模型包含了720個節(jié)點以及1084個單元，其中共計493個主纜以及吊桿單元數(shù)。針對這兩種體系的橋梁統(tǒng)一了邊界條件，使用剛性連接的方式來溝通主塔頂橫梁與主纜，在主纜錨固處以及塔底部分則采取了固結(jié)的方式[1]，懸索橋主要構(gòu)件材料參數(shù)如表1所示。

表1 懸索橋主要構(gòu)件參數(shù)

3 受力分析

3.1 人群荷載作用分析

本橋人群荷載按照3.5kN/m2為基礎(chǔ)進(jìn)行計算，通過有限元分析軟件來把人群荷載加載至橋面板之中，能夠獲取相應(yīng)的主纜內(nèi)力分布結(jié)果。其中，單纜體系下的主跨塔頂主纜張力達(dá)到了1218.7kN，雙纜體系下的主跨塔頂頂纜的最大張力達(dá)到了550.8kN，底纜的最大張力達(dá)到了708.0kN。由此能夠看出，受到人群荷載之后，懸索橋的底纜會分擔(dān)數(shù)量更多的荷載，相比之下超過了頂纜所承受荷載的1.3倍。接著對主梁單元的彎矩包絡(luò)圖進(jìn)行獲取，然后通過軟件得出人群荷載作用下的主梁豎向撓度圖，從圖中能夠得知，兩種體系在主梁豎向撓度這方面的變化趨勢差別不大，呈現(xiàn)出一種W形的撓度曲線，并且在1/4L和3/4L處取得最值。雙纜體系下最大下?lián)蠟?19.5mm，單纜體系下最大下?lián)蠟?67.8 mm，減小約 15%。

3.2 風(fēng)荷載作用分析

按照P=100這一標(biāo)準(zhǔn)來選取懸索橋的風(fēng)速，其數(shù)值為26.0m/s，風(fēng)壓為0.423kN/m2，通過相應(yīng)的公式就能夠得出橫向風(fēng)荷載數(shù)值，這樣一來在風(fēng)荷載作用下的塔底彎矩以及梁端位移情況就呼之欲出。從所獲得的結(jié)果來看，單纜體系下的梁端位移為106.597mm，雙纜體系下的梁端位移為75.305mm，相比之下下降了29.4%。單纜體系下的塔底彎矩為106.597mm，雙纜體系下的塔底彎矩為75.305mm，相比之下下降了29.4%。

3.3 自振特性

對懸索橋而言，自振特性在很大程度上影響到其結(jié)構(gòu)的安全性。借助于有限元軟件Midas/Civil成功建立兩種結(jié)構(gòu)體系的整體空間模型，對前十階頻率實施分析研究能夠得出如下結(jié)果：單纜結(jié)構(gòu)的1階對稱側(cè)彎頻率是0.173Hz，而雙纜結(jié)構(gòu)體系的1階對稱側(cè)彎頻率是0.185Hz，相對提高了6.6%。同時雙纜結(jié)構(gòu)的豎彎頻率、和側(cè)振頻率也相對增加，證明其安全性相對增強[2]。

4 結(jié)束語

本文對雙纜和單纜結(jié)構(gòu)體系的具體性能展開研究，得出如下幾點結(jié)論：一是人群荷載作用下，雙纜結(jié)構(gòu)體系主梁彎矩變化更加穩(wěn)定，撓度相對單纜結(jié)構(gòu)低15%；二是橫風(fēng)荷載情況下，雙纜與單纜體系的主梁彎矩以及撓度變化趨勢基本相同，雙纜體系彎矩以及撓度低于單纜；三是雙纜結(jié)構(gòu)體系的側(cè)彎、豎彎以及豎振頻率相對單纜而言更高，雙纜結(jié)構(gòu)體系表現(xiàn)出更強的力學(xué)性能，具備更高的穩(wěn)定性和安全性。