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2023-07-01
主鞍设计与试验研究
【摘要】：主鞍需设计双向组合转向构造以满足缆索的安装。图6-26空间缆索主鞍6.3.1.2主鞍有限元分析采用有限元软件建立索鞍结构的计算分析模型。
6.3.1.1 主鞍受力特点
与平面缆索主鞍相比，空间缆索主鞍（图6-26）的受力有如下特点：
（1）主鞍在承受面内竖向力的同时，还要承受缆索面外的横向分力。
（2）主鞍需设计双向组合转向构造以满足缆索的安装。
图6-26 空间缆索主鞍
6.3.1.2 主鞍有限元分析
采用有限元软件建立索鞍结构的计算分析模型。由于主鞍结构及其受力特性具有对称性，只取主鞍的一半进行受力分析，在对称面上施加对称约束。
由于主鞍除了具有竖曲线外，还具有平曲线，使得常规的流体单元施加侧压的方式已不再适用，因此主鞍槽壁压应力的模拟方法成为荷载施加的难点。通过分析与比较，采取平行于主缆轴线的杆单元承受轴向力，再通过实体单元传递侧向及竖向应力的原则来模拟主缆传递给主鞍的作用力。计算结果表明，依据上述原则模拟主缆传力的方法，效果比较理想。
主缆力作用下，主鞍变形计算结果如图6- 27 所示。
主缆力作用下，主鞍主应力如图6-28 所示，主鞍结构等效应力云图如图6-29 所示。
通过对主鞍结构进行有限元分析，可以得到以下结论：
图6-27 主鞍变形计算结果（0.3 mm）
图6-28 主鞍主应力S 1（87.8 MPa）、S 3（-184 MPa）
图6-29 主鞍结构等效应力云图（143 MPa）
（1）由等效应力云图可得，等效应力值最大为143 MPa，发生在边跨端部外侧横向加劲肋与主鞍纵肋相交处，其值小于图6-28 第三主应力的最大值184 MPa（负值）。应力较为集中的部位发生在端部横向加劲肋与纵肋相交处。总体上，外侧横向加劲肋表现为整体受压，而中间横向加劲肋表现为顶部受拉，尤其对于中间中部的横向加劲肋更为明显。对于外侧横向加劲肋，由于其受压显著，因此应特别注意其局部稳定性。
（2）主鞍的平曲线段整体侧倾，与曲线受力情况基本吻合，竖向压应力整体分布较为均匀，与手算结果比较接近。
（3）从主鞍结构的变形、应力及其拉杆轴力等情况可知，主鞍结构的总体受力比较合理。由于主鞍纵肋存在平曲线，使得其受力较复杂，通过分析得到，在合理选取主鞍尺寸及适当设置横向加劲肋的情况下，主鞍的受力可以达到比较理想的状态。
（4）由于主鞍纵肋端部与底板的相交处角度较小，应力集中现象比较明显，在容许情况下，可以考虑减缓交角来缓和该处的应力集中现象。
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