超大跨度斜拉橋幾何非線性及隨機(jī)模擬分析.pdf

1、斜拉橋的跨度記錄正向1000m大關(guān)沖刺.當(dāng)斜拉橋進(jìn)入超大跨度范圍后,幾何非線性問題更加突出,橋梁工程界迫切需要更精確的理論和方法來徹底理解和精確預(yù)測結(jié)構(gòu)響應(yīng).本文圍繞超大跨度斜拉橋幾何非線性及隨機(jī)模擬分析而展開.(1)結(jié)構(gòu)幾何非線性分析方面.定性地明確TL、UL和CR列式的性能差異和適用范圍,詳細(xì)介紹了切線剛度矩陣、節(jié)點(diǎn)荷載、單元荷載、單元抗力的各種處理方法.著重論述了作者推崇的CR列式全量法,它的主要特點(diǎn)是在CR坐標(biāo)系下精確扣除單元剛

2、體運(yùn)動和基于整體平衡條件而不是增量平衡條件計算單元抗力,這使得能夠取消增量步內(nèi)為小轉(zhuǎn)動的限制和避免誤差累積,具有極高的精度和效率.(2)斜拉索分析理論及特性研究方面.基于懸鏈線索單元理論,提出全套斜拉索計算的方法體系.它可以精確統(tǒng)一地求解幾乎所有的斜拉橋單索靜力問題,可以方便地將懸鏈線索單元引入斜拉橋分析.(3)超大跨度斜拉橋幾何非線性分析方法及軟件開發(fā)方面.介紹橋梁結(jié)構(gòu)幾何非線性分析的原理,提出利用CR位移求梁單元無應(yīng)力構(gòu)形的方法,比

3、較基于CR全量方法和常規(guī)增量方法考慮橋梁施工過程的不同之處.(4)超大跨度斜拉橋幾何非線性分析方面.基于CR列式全量法和懸鏈線索單元,建立精細(xì)的幾何非線性分析模型,詳細(xì)分析了蘇通大橋的力學(xué)行為和幾何非線性影響,包括施工階段效應(yīng)增量、施工階段效應(yīng)時程、施工階段效應(yīng)包絡(luò)、恒載效應(yīng)、活載效應(yīng)以及無應(yīng)力構(gòu)形.(5)超大跨度斜拉橋力學(xué)性能方面.研究了主梁、主塔抗彎剛度對蘇通大橋整體力學(xué)性能的影響.研究表明,施工階段結(jié)構(gòu)局部受力特征明顯,主梁剛度對

4、施工階段位移增量有很大影響;成橋階段結(jié)構(gòu)以整體受力為主,大跨度斜拉橋成橋階段的豎向剛度主要由梁、索、塔組成的巨大的三角桁架體系提供,梁、塔構(gòu)件本身的剛度對結(jié)構(gòu)豎向剛度影響很小.(6)超大跨度斜拉橋施工過程隨機(jī)模擬方面.采用Monte Carlo與有限元相結(jié)合的方法,將梁段自重、張拉索力看成隨機(jī)變量,進(jìn)行蘇通大橋施工過程隨機(jī)模擬,研究恒載效應(yīng)的頻度、均值和標(biāo)準(zhǔn)差.研究表明,梁段自重、張拉索力變異對鋼主梁斜拉橋恒載應(yīng)力的影響不如對混凝土主梁