Finite element modelling for static behaviour analysis of suspension bridges with varying rigidity of main cables

Abstract

The paper presents a summary of numerical analysis on static behaviour of suspension bridges with varying rigidity of cables. The primary purpose of this study was to compare suspension systems with flexible and rigid cables and to determine the influence of varying rigidity of cables on the response of bridge members under the action of uniformly distributed symmetrical and unsymmetrical static loading. The finite element analysis of a three-dimensional bridge model was performed. In the first model, the cable is modelled as TRUSS3D element, in the second model as BEAM3D element. In both models, the hangers and backstays are TRUSS3D elements and stiffening girder as BEAM3D element. It is shown that a suitable increase of main cable’s bending stiffness can effectively reduce the displacements, internal forces and stresses of suspension systems. Recommendations for appropriate stiffness are given.

Straipsnyje pateikta tilto su skirtingo standžio lynais elgsenos skaitinė analizė. Atliktas tilto konstrukcijų su lanksčiaisiais ir standžiaisiais lynais palyginimas bei įvertinta lyno standžio įtaka tilto įtempių ir deformacijų būviui veikiant tolygiai paskirstytoms simetrinėms ir nesimetrinėms apkrovoms. Sukurti du tilto su trijų lankstų lynais modeliai. Pirmame modelyje lynas aprašytas kaip TRUSS3D elementas, antrame – kaip BEAM3D. Abiejuose modeliuose pakabos sumodeliuotos kaip TRUSS3D, standumo sija kaip BEAM3D elementai. Atlikta tilto elgsenos analizė parodė, kad taikant pagrindiniam lynui tam tikro lenkiamojo standžio elementus galima labai padidinti bendrąjį tilto konstrukcijos standumą, sumažinti standumo sijos įrąžas ir įtempius. Pateiktos rekomendacijos, kaip parinkti lyno ir sijos standumų santykį.