不同跨度斜拉桥施工过程中几何非线性的影响

摘要

本文围绕不同跨径斜拉桥考虑施工全过程的几何非线性分析问题展开研究工作。 首先介绍了斜拉桥几何非线性分析的基本理论，阐述影响斜拉桥几何非线性的三个主要因素：大位移、斜拉索垂度效应和弯矩与轴力的组合作用，分别介绍了这三种非线性影响因素的有限元分析方法。 然后简要的叙述了斜拉桥的施工方法和施工阶段的分析方法，对本文工程实例的结构概况和基本施工过程进行了说明，利用有限元软件NLABS分别对所分析的斜拉桥进行建模计算，计算主要针对线性、部分非线性(只考虑垂度效应的影响)和完全非线性三种计算工况进行。 最后利用已有的计算数据分析了不同跨径斜拉桥悬臂施工过程和全桥合龙后的几何非线性行为。从结构在施工阶段受载变形、成桥后受载变形、施工全过程总变形、施工阶段内力增量和成桥内力等多方面详细分析了大跨度斜拉桥非线性影响的大小及其规律性。 通过研究充分表明：随着跨度的不断增大，几何非线性的影响也逐渐变大，当跨度达到一定长度后，不能忽视几何非线性的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1斜拉桥概述

1.2斜拉桥几何非线性的研究现状

1.3斜拉桥施工阶段的受力特点

1.4斜拉桥施工控制的研究

1.5本文研究的主要内容

第2章斜拉桥几何非线性分析理论

2.1几何非线性分析理论

2.1.1概述

2.1.2变形体运动描述

2.1.3 总体拉格朗日列式法(T.L.Formulation)

2.1.4更新拉格朗日列式法(U.L.Formulation)

2.1.5 T.L列式与U.L列式的比较与讨论

2.2大跨度斜拉桥几何非线性主要影响因素及处理办法

2.2.1斜拉索垂度效应

2.2.2结构大变形效应

2.2.3弯矩和轴向力组合效应

2.3大跨度斜拉桥几何非线性的数值解法

2.3.1荷载增量法

2.3.2迭代法

2.3.3混合法

2.3.4带动坐标的混合法

2.4几何非线性分析中两个关键问题的处理

2.4.1 增量步长选择

2.4.2 收敛准则

2.5本章小结

第3章斜拉桥几何非线性有限元分析

3.1斜拉桥的施工方法

3.1.1 斜拉桥主梁常用的施工方法

3.1.2斜拉索的张拉

3.2斜拉桥施工阶段的分析方法

3.2.1前进分析法

3.2.2倒退分析法

3.3工程实例

3.3.1 苏通桥结构概况

3.3.2苏通桥施工过程及内容

3.4有限元模型的建立及计算

3.4.1模型的建立的基础

3.4.2模型建立及计算

3.6本章小结

第4章斜拉桥几何非线性结果分析

4.1施工控制工况及非线性影响的定义

4.2悬臂施工过程中几何非线性影响分析

4.2.1结构变形分析

4.2.2 主梁竖向变形分析比较图

4.2.3塔顶水平变位分析

4.2.4结构内力分析

4.3全桥合龙后几何非线性影响分析

4.3.1 合龙后结构变形分析

4.3.2合龙后主梁竖向变形分析比较图

4.3.2 合龙后结构内力分析

4.4本章小结

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文