基于非线性理论的独塔斜拉桥空间分析

摘要

独塔斜拉桥由于其丰富的型式越来越多的被用于城市特大景观桥的设计。但是由于斜拉桥在成桥状态下结构受力呈非线性化，内力状态多样化；同时，由于斜拉桥在施工阶段和成桥阶段受力特点会高度耦合，所以对于斜拉桥在施工阶段和成桥状态下的非线性和稳定性分析是十分必要的。
　　 在斜拉桥的非线性分析中，大变形效应、斜拉索垂度效应和梁柱效应这三个因素是分析问题的关键因素。在稳定性分析中，应考虑结构的几何非线性以及材料非线性的影响，并就结构的双重非线性稳定问题做出分析。
　　 文章就以泗阳大桥为工程背景，对独塔斜拉桥的非线性特性及稳定性问题进行了简要的分析研究，主要内容如下：
　　 1.介绍了独塔斜拉桥的发展概况，简要提出了斜拉桥非线性及稳定性问题的重要性并简要介绍了上述问题的研究现状；
　　 2.简述了桥梁结构几何非线性理论，并探讨了几何非线性的分析方法及非线性影响因素；
　　 3.结合泗阳大桥具体介绍斜拉桥有限元分析建模过程，并选取了典型的施工阶段及成桥阶段进行了几何非线性的静力分析，分析了几何非线性影响因素对斜拉桥结构体系的影响；
　　 4.阐述了二类稳定问题的分析方法，并简单介绍了两类稳定问题的实质性差别，简述了双重非线性的求解；
　　 5.以泗阳大桥为工程背景，选取了其施工的几个典型阶段及成桥阶段进行了线性和非线性稳定性分析，比较了各种因素的影响，并最终得出一定结论。

目录

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声明

第1章 绪论

1.1斜拉桥发展概况

1.2独塔斜拉桥的发展概况

1.2.1独塔斜拉桥的发展

1.2.2独塔斜拉桥的结构特点与经济性

1.3问题的提出及研究现状

1.3.1斜拉桥的几何非线性

1.3.2斜拉桥的稳定性问题

1.4本文的主要研究内容

第2章 几何非线性计算理论

2.1概述

2.2非线性分析的基本方法

2.3斜拉索的计算简化分析

2.3.1斜拉索的弹性模量

2.3.2自重作用下斜拉索的简化分析

2.4大变形几何非线性

2.4.1有限变形理论-Lagrange法

2.5垂度效应

2.6弯矩与轴向力的组合效应

第3章 泗阳大桥有限元模型的建立

3.1泗阳大桥简介

3.1.1工程概况

3.1.2设计要点

3.2.Ansys有限元模型的建立

3.2.1有限元模型的简化

3.2.2有限元单元介绍

3.2.3准备工作

3.2.4建模假设

3.2.5 Ansys空间有限元模型

3.3 Ansys在斜拉桥几何非线性中的应用

3.3.1非线性问题的求解

3.3.2大应变效应的处理

3.3.3拉索垂度效应的处理

第4章 泗阳大桥非线性求解

4.1计算节段划分

4.2第一关键工况计算分析

4.3第二关键工况计算分析

4.4第三关键工况计算分析

4.5第四关键工况计算分析

4.6第五关键工况计算分析

4.7计算分析小结

第5章 泗阳大桥稳定性分析理论及结果

5.1结构非线性稳定问题

5.1.1结构失稳特性

5.1.2结构失稳判定的能量准则

5.1.3极值点失稳求解

5.2混凝土材料非线性

5.2.1混凝土本构关系

5.3双重非线性

5.3.1双重非线性基本方程

5.3.2最小势能原理

5.3.3最小余能原理

5.4模型的建立

5.5计算结果及分析

5.6小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文