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大跨度悬索桥非线性静力分析与程序设计

【作者】 王雷

【导师】 李传习; 肖勇刚;

【作者基本信息】 长沙理工大学, 桥梁与隧道工程, 2005, 硕士

【摘要】 随着悬索桥跨度的增加,几何非线性的影响愈来愈突出,因此如何在结构分析中合理、精确地考虑其影响,具有重要的理论意义和工程价值。针对大跨度悬索桥所具有的强几何非线性,本文探索了悬索桥主缆线形计算理论和结构几何非线性有限元分析理论,并提出了一些新的计算方法。本文的主要内容如下: (1)介绍了悬索桥主缆线形计算的精确理论——分段悬链线理论,分析了索段数值计算的两类问题。(2)具体阐述了悬索桥结构计算所应遵循的基本原理,其中将主缆在索鞍处的修正计算归纳为分离计算法和迭代逼近计算法,并将两种方法推广运用于复合圆曲线索鞍的计算中;以分段悬链线理论为基础,从牛顿-拉斐逊迭代法出发推导了悬索的线形变化刚度。(3)针对前人原有计算方法有时难以收敛的缺陷,改进了悬索桥成桥设计线形计算、空缆线形及预偏量计算、丝股架设线形计算和加劲梁吊装线形计算的具体数值计算方法,以此为基础编制了基于解析法的悬索桥主缆线形计算程序SUSP_CABLE,并通过算例验证了计算方法的正确性。(4)建立了在理论上能收敛于精确解的几何非线性求解方法,根据求解方法的特点,推导了在几何非线性计算中平面杆单元、索单元和梁单元的内力计算公式,介绍了悬索桥鞍座及带刚臂单元等问题的处理方法,探讨了车辆荷载作用下考虑几何非线性的内力计算方法。(5)编制了基于解析法和有限元法的有机结合而编制的悬索桥结构分析程序SUSP_CAL,给出了算例验证了程序的精度和可靠性。(6)采用本文的程序对广东佛山平胜大桥主缆线形进行了简化计算,并得到了较有意义的结论。

  • 【分类号】U448.27
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