大跨度斜拉桥几何非线性影响因素及其特性研究

摘要

该文分析了大跨径斜拉桥几何非线性的主要影响因素,包括斜拉索的垂度效应、弯矩与轴向力组合效应和大变形效应,同时对自前斜拉桥几何非线性问题的分析理论和研究水平进行了综述,相应讨论了各非线性影响因素的处理方法,即分别采用等效弹性模量法、引入稳定性函数和实时修正结构的几何位置.在此基础上编制了综合分析程序GNACSB.最后对几种典型实例进行了分析,考查了斜拉桥施工、运营阶段的几何非线性结构特性.通过理论分析和实例计算,该文得出以下结论:1)在恒载作用下,斜拉索的垂度效应是几何非线性的主要来源,组合效应、大变形效应的影响相对较小,若仅仅进行线性分析,则计算所得结果的误差会很大.2)活载作用下,加载方式不同,非线性的影响结果也不一样,其中按全桥满布方式进行加载时受几何非线性的影响最小.3)活载作用下,可以用线性分析的手段对活载进行近似计算,以便减少计算量.4)各非线性因素对结构最终形态确定参数的影响非常小,线性结果与非线性结果相差无几.5)施工阶段倒拆分析时,必须考虑几何非线性的影响,而且必须经过正装与倒拆的反复迭代,才能获得理想的初始状态.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1斜拉桥的历史发展

1.2斜拉桥结构分析理论的研究现状

1.3本课题的选题依据

1.4本文的主要研究内容

第2章斜拉桥几何非线性问题的描述

2.1概述

2.2变形体的运动描述

2.3总体拉格朗日列式法

2.4更新的拉格朗日列式法

2.5 T.L列式与U. L列式两种方法的比较与讨论

第3章斜拉桥几何非线性主要影响因素及处理方法

3.1斜拉桥几何非线性主要影响因素

3.1.1大变形效应

3.1.2斜索垂度的影响

3.1.3弯矩与轴向力的组合效应

3.2斜拉桥几何非线性问题的分析和处理方法

3.2.1大变形效应

3.2.2斜拉索的垂度效应

3.2.3弯矩与轴向力组合效应

第4章斜拉桥几何非线性问题的解法

4.1几何非线性分析的近似方法

4.1.1增量法

4.1.2迭代法

4.1.3混合法

4.2带动坐标的混合法

4.3带动坐标混合法的应用

第5章非线性有限元分析及程序构造

5.1结构分析有限元的一般性讨论

5.1.1概述

5.1.2有限元刚度矩阵的推导

5.2结构线性有限元分析中的单元刚度矩阵

5.2.1桁架单元刚度矩阵

5.2.2梁单元刚度矩阵

5.3同时受拉伸和弯曲的直杆单元

5.3.1桁元的刚度矩阵

5.3.2梁元的几何刚度矩阵

5.3.3索单元刚度矩阵

5.4斜拉桥非线性分析程序构造

5.4.1计算图式与假定

5.4.2程序GNACSB结构框图

5.4.3非线性程序的实现

第6章斜拉桥几何非线性特性分析

6.1非对称型斜拉桥

6.2对称竖琴式斜拉桥

6.2.1初始索力的确定

6.2.2各非线性影响因素分析

6.2.3不同荷载布置情况下的非线性特性

6.2.4施工过程时各非线性因素的影响

第7章结论与展望

7.1结论

7.2研究展望

致谢

参考文献