异型索塔钢锚箱空间力学行为及应力分析

"异型钢箱混凝土索塔锚固区空间力学行为研究 (2012年)。本文探讨了异型索塔钢锚箱在拉索张力下的力学响应和应力分布，针对一座主跨555米的三塔斜拉-自锚式悬索组合桥梁，利用ANSYS的APDL参数化编程建立有限元模型，通过空间实体单元和壳单元模拟分析了锚固区在不同加载条件下的性能。研究发现，在最不利荷载下，初应变加载方式会导致锚垫板和承压板区域应力集中；而均匀力加载时，实体单元与壳单元的计算结果一致，能准确反映钢锚箱的受力状态，但壳单元的角点可能有应力计算误差。这些结果为设计提供了理论支持，对同类桥梁设计具有参考价值。" 本文是自然科学类论文，重点研究了异型钢箱混凝土索塔的锚固区在实际工程中的力学特性。异型索塔是一种非标准结构，其钢锚箱在承受拉索张力时，其受力性能和应力分布情况对桥梁的安全性和耐久性至关重要。作者选取了一座具有代表性的三塔斜拉-自锚式悬索桥作为研究对象，其主跨达到555米，体现了大型桥梁的设计挑战。 在分析方法上，研究者运用ANSYS软件的高级编程语言APDL进行参数化建模，构建了两种不同类型的有限元模型，即空间实体单元模型和壳单元模型。空间实体单元可以更精确地模拟物体内部的三维应力状态，而壳单元则适用于模拟薄壁结构，计算效率较高。通过对这两种模型在最不利荷载组合下的比较，研究人员能够全面了解锚固区的力学响应。 研究表明，在最不利的荷载条件下，如果采用初应变加载的方式，锚固区的应力会在锚垫板和承压板附近显著集中，这可能会导致局部应力超过材料的许用值，需要特别关注。而在采用均布力加载的情况下，实体单元和壳单元的计算结果较为接近，能够较好地反映出钢锚箱的整体受力情况。然而，壳单元在角点部位的接触可能会导致应力计算的不准确，这提示我们在实际设计中需要注意模型简化带来的误差。 该研究的结果为桥梁工程提供了重要的设计依据，对于类似结构的桥梁设计具有一定的指导意义。通过深入理解锚固区的空间力学行为，可以优化设计，提高桥梁的结构稳定性和使用寿命。同时，该研究也强调了在使用有限元分析时，合理选择单元类型和加载方式对于模拟精度的重要性。