復(fù)雜懸索橋施工過(guò)程精細(xì)化分析研究.pdf

1、隨著懸索橋跨徑的不斷增大,主纜恒載拉力所占的比重不斷增大,安全系數(shù)則逐漸減小,因此,有必要對(duì)懸索橋的施工過(guò)程進(jìn)行更為精確的分析,而數(shù)值解析法和有限元法是懸索橋分析的兩個(gè)主要方法,本文在對(duì)這兩種方法分別進(jìn)行完善的基礎(chǔ)上,將它們有機(jī)地結(jié)合起來(lái),從而達(dá)到精細(xì)化分析的目的.首先,詳細(xì)分析了數(shù)值解析法的理論基礎(chǔ),完善了各種狀態(tài)下平面纜索懸索橋主纜無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度和線(xiàn)形等的計(jì)算方法并編制了相應(yīng)的程序,可考慮各種鞍座及其頂推、吊索、主塔剛度、貓道、溫度變化

2、等因素的影響;提出了成橋狀態(tài)錨跨索股的兩種合理索力分布模式,從而可按照錨跨索股的實(shí)際布置考慮索股離散性的影響,通過(guò)索股架設(shè)過(guò)程分析精確地計(jì)算基準(zhǔn)索股的線(xiàn)形和索股架設(shè)過(guò)程中錨跨索股的理想張拉力,從而為施工提供準(zhǔn)確的依據(jù);發(fā)展了雙纜體系多跨懸索橋主纜線(xiàn)形的數(shù)值解析方法并編制了相應(yīng)的程序,對(duì)雙纜體系懸索橋的受力特點(diǎn)進(jìn)行了初步的研究;其次,提出了空間纜索懸索橋主纜線(xiàn)形的數(shù)值解析方法并編制了相應(yīng)的程序,采用的空間計(jì)算模型可同時(shí)考慮主纜和吊索,可考

3、慮空間鞍座的影響,且提出的算法具有很好的通用性,可用于各種懸索橋的主纜線(xiàn)形分析;完善了基于懸索精確解析解的索單元,考慮了節(jié)間荷載和兩端剛臂的影響以及在組合均布荷載作用下的情形,并從理論上推導(dǎo)了空間索單元的平面外剛度系數(shù),從而將空間索單元統(tǒng)一到平面索單元;提出了可用來(lái)模擬各種鞍座的鞍座-索單元,這種單元將鞍座及其頂推的模擬融為一體,也隱含了主纜與鞍座相切和主纜無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度保持不變這兩個(gè)重要條件,提出了基于Newton-Raphson法的狀態(tài)

4、求解方法,并推導(dǎo)了顯式表示的切線(xiàn)剛度矩陣,計(jì)算表明,這種單元具有很好的計(jì)算精度和計(jì)算速度;采用了適用于大轉(zhuǎn)動(dòng)的CR列式梁?jiǎn)卧?對(duì)梁?jiǎn)卧蜅U單元,直接從初始態(tài)一次性地計(jì)算單元的抗力,并計(jì)算所有荷載在當(dāng)前狀態(tài)下的桿端力;在綜合已有的非線(xiàn)性方程求解方法的基礎(chǔ)上,針對(duì)懸索橋施工過(guò)程計(jì)算的特點(diǎn),提出了將不平衡力向量在一個(gè)荷載步內(nèi)分級(jí)施加的新算法,取得了很好的收斂效果;根據(jù)數(shù)值解析法和有限元法各自的優(yōu)缺點(diǎn),提出了將這兩種方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行懸索橋