运营条件下混凝土斜拉桥时变分析

摘要

在过去数十年内，世界范围内修建了大量混凝土斜拉桥。但是随着时间的推移这些斜拉桥的线形和内力大都偏离了设计的最佳值，甚至到了非常严重的地步。在这种情况下，其受力行为如何尤其对换索的影响正成为桥梁工程师亟待解决的问题。弄清楚随着时间变化斜拉桥结构尤其是拉索内力的变化就显得相当重要，即进行时变分析势在必行。但是，国内外这样方面的研究工作还完善。 本文采用小应变弹性悬链线单元解决拉索的垂度带来的非线形效应；应用梁单元几何非线性分析来考虑梁、塔非线性问题；采用初应变方法进行徐变效应分析。将徐变系数拟合为指数形式，避免记录应力、应变历史；时间步采用对数函数形式，以较少的步数得到较高精度的解答；采用分离式模型进行预应力效应分析；借助AUTOLISP实现了预应力钢束从CAD图形到有限元模型的自动转化。借助于APDL对ANSYS进行了二次开发，作为本文有限元程序的前后处理；以石门大桥为例，分析了时效因素对拉索索力的影响。

目录

文摘

英文文摘

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第一章概述

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1斜拉桥及斜拉索分析研究

1.2.2斜拉桥时效分析研究

1.3研究内容

1.3.1研究技术路线

1.3.2主要研究内容和解决的问题

第二章斜拉桥受力行为分析

2.1理论分析的整体思路

2.1.1斜拉桥的受力特点分析

2.1.2斜拉桥时效因素分析

2.1.3结构分析模型

2.2小应变弹性悬链线单元分析

2.2.1小应变弹性悬链线单元

2.2.2小应变弹性悬链线单元程序验证

2.2.3小应变弹性悬链线单元的应用

2.3杆单元分析

2.3.1杆单元刚度矩阵

2.3.2杆单元验证

2.4梁单元分析

2.4.1梁单元介绍

2.4.2梁单元几何非线性验证

2.5预加应力分析

2.5.1预加应力相关问题的处理

2.5.2预应力混凝土结构有限元模型的选择

2.5.3预加应力分析验证

2.6徐变效应分析

2.6.1徐变计算的线性方法

2.6.2避免记录应力历史的计算方法

2.6.3结构物徐变的有限元分析

2.6.4徐变效应分析算例

第三章软件编制

3.1软件框架

3.1.1读入节点信息

3.1.2输入约束方程

3.1.3读入荷载信息

3.1.4输入单元信息

3.1.5结构总体刚度矩阵的集成与存储

3.1.6非线性问题的求解

3.2前后处理

3.2.1模型的建立和读取

3.2.2数据结果的导入和图形显示

3.2.3应用实例

第四章工程实例

4.1石门大桥概况

4.2恒载索力分析

4.3徐变效应分析

4.4支座沉降分析

4.5与实测值的比较

4.6 小结

第五章结论和展望

5.1主要结论

5.2展望

参考文献

致谢