Нелинейная модель механики изонатяжения вантовых конструкций
Авторы: Марченко М.С., Киселев С.Б., Горячкин В.С., Куць В.А., Киселев И.А.
Опубликовано в выпуске: #6(174)/2026
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Рассмотрен алгоритм расчета параметров изонатяжения вант мостовых конструкций, основанный на нелинейной модели механики систем такого рода. Ванта состоит из отдельных металлических прядей, и метод изонатяжения позволяет обеспечить равное усилие между всеми прядями в ней, а также необходимое общее целевое усилие во всей ванте, соответствующее усилию из проектного расчета. С помощью используемой модели можно рассчитывать линию провисания ванты и усилия в анкерных опорах на каждом шаге натяжения прядей. При этом модель учитывает такие эффекты, как смещение точек закрепления, нелинейность поведения ванты, а также действие монтажных нагрузок на ванту. В работе предложен алгоритм решения задачи изонатяжения на основе метода конечных элементов с использованием нелинейного конечного элемента типа трос и линейного конечного элемента пружины, позволяющего учесть жесткость анкерных опор. Данный алгоритм апробировался при возведении вантового моста через реку Оку на трассе М-12 в городе Муроме. В результате расчета была получена зависимость усилия в анкерных опорах от количества прядей в ванте при последовательном их натяжении. Для оценки точности алгоритма после монтажа всех прядей было выполнено сравнение между полученным и проектным целевым усилием.
EDN XPBPJG
Литература
[1] Разживина А.Э., Соболева А.Н. Мостовые сооружения вантового типа. Alfabuild, 2018, № 3, с. 76–85.
[2] Spasojević Šurdilović M., Živković S., Turnić D. Algorithms for Computer-Based Calculation of Individual Strand Tensioning in the Stay Cables of Cable-Stayed Bridges. Applied Sciences, 2024, vol. 14 (13), p. 5410.
[3] Freire A. M. S., Negrao J. H. O., Lopes A. V. Geometrical nonlinearities on the static analysis of highly flexible steel cable-stayed bridges. Computers & Structures, 2006, vol. 84 (31-32), pp. 2128–2140.
[4] Ernst H. Der E-modul von seilen unter bercksichtigung des durchhanges. Bauingenieur, 1965, Bd. 40.
[5] Wang P.H., Tseng T.C., Yang C.G. Initial shape of cable-stayed bridges. Computers & Structures, 1993, vol. 47 (1), pp. 111–123.
[6] Chen D. W., Au F.T.K., Tham L.G., Lee P.K.K. Determination of initial cable forces in prestressed concrete cable-stayed bridges for given design deck profiles using the force equilibrium method. Computers & Structures, 2000, vol. 74 (1), pp. 1–9.
[7] Chunjiang W., Renpeng W., Shilin D., Ruojun Q. A new catenary cable element. International Journal of Space Structures, 2003, vol. 18 (4), pp. 269–275.
[8] Coarita E., Flores L. Nonlinear analysis of structures cable-truss. International Journal of Engineering and technology, 2015, vol. 7 (3), pp. 160–169.
[9] Abad M.S.A., Shooshtari A., Riabi A., Esmaeili V. Nonlinear analysis of cable structures under general loadings. Finite elements in analysis and design, 2013, vol. 73 (1), pp. 11–19.
[10] Меркин Д. Р. Введение в механику гибкой нити. Москва, Наука, 1980, 240 с.
[11] Чесноков А.В., Михайлов В.В. Усовершенствованная методика расчета гибких вант. Вестник МГСУ, 2024, №. 7, c. 1091–1103.