大跨度混合梁斜拉桥几何非线性影响分析

针对大跨度混合梁斜拉桥,采用有限元方法,通过以带刚臂的两节点悬链线索元模拟拉索、引入梁元几何刚度矩阵以及采用CR列式法,综合考虑斜拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应等非线性因素,建立了混合梁斜拉桥非线性分析模型;将该模型应用于荆岳长江大桥,并与线性计算结果作比较,分析非线性因素对混合梁斜拉桥计算分析的影响。     

梁柱效应对大跨度斜拉桥地震响应的影响研究

斜拉桥是高柔度超静定结构,具有强烈的几何非线性行为。以一大跨度斜拉桥为例,使用MIDAS/civil2012有限元软件建立三维有限元动力计算模型,并对其动力特性进行分析。在此基础上,建立模型A（不考虑梁柱效应）和模型B（考虑梁柱效应）,其均考虑斜拉索的垂度效应和结构的大变形效应。参考JTG/TB02-01-2008《公路桥梁抗震设计细则》提供的反应谱数据,采用CQC振型组合方法对上述2组模型进行地震仿真分析并对其位移和内力进行比较。结果表明：梁柱效应对大跨度斜拉桥的动力特性有较大影响;由于梁柱效应,在地震作用下结构的位移和内力都有所增大,且纵桥向＋竖向的地震作用比横桥向＋竖向地震作用结构的梁柱效应明显。研究结论可为以后大跨度斜拉桥动力分析提供理论依据。     

矮塔斜拉桥施工过程非线性受力数值模拟探讨

运用有限元分析软件MIDAS/CIVIL对江珠荷麻溪大桥张拉预应力筋下一段梁浇筑中两个典型的荷载工况进行分析计算,对矮塔斜拉桥的主梁挠度和应力的非线性效应进行分析,结果表明:未进行挂索施工时,箱梁最大张拉应力出现在主梁顶部;随着挂索施工的推进,主梁顶部的应力值不断增大,并由主梁顶部向下,应力值不断增大;当实行浇筑合拢后,主梁拉索固定区出现最大应力;矮塔斜拉桥主梁挠度和应力受几何非线性效应表现出不同特性。几何非线性效应对挠度的影响程度由大到小依次为垂度效应-大位移效应-梁柱效应,此时线性效应对主梁挠度的影响远低于非线性效应的作用;在应力分析中,影响顶板应力的几何非线性因素由大到小为:梁柱效应-大位移效应-垂度效应,影响底板应力的几何非线性因素由大到小为:垂度效应-大位移效应-梁柱效应。     

大跨径多塔斜拉桥非线性静力分析

以一座在建的多塔结合梁斜拉桥为工程背景,运用大型有限元结构分析软件ANSYS,建立多塔斜拉桥的空间非线性有限元模型,考虑拉索垂度效应、结构大位移和梁柱效应3种几何非线性因素,进行了大跨度多塔斜拉桥空间非线性静力分析,给出了桥梁结构主梁、桥塔以及斜拉索的位移及内力云图,结果表明:多塔斜拉桥的主跨跨中位移变形最大,为33.2 cm;边塔弯矩随高度的变化各不相同,塔底弯矩最大;斜拉索的最大索力在边塔外侧的辅助墩附近。     

斜拉桥活载几何非线性分析

介绍了斜拉桥的活载几何非线性原理及方法，并对某座斜拉桥进行活载线性和几何非线性计算，分析初始几何刚度、拉索垂度效应以及大位移效应对几何非线性的影响，分析了构件刚度及边界约束条件对斜拉桥非线性的影响。分析表明，初始几何刚度对斜拉桥的几何非线性影响最为重要．当计人初始几何刚度矩阵影响，按活载线性影响线加载法所得结果与几何非线性方法结果基本相同。当初始几何刚度不变，仅仅改变结构刚度及约束条件，对斜拉桥的几何非线性影响非常小。     

大跨径斜拉桥非线性静力稳定分析

采用有限元方法对梅溪河大桥(大跨径斜拉桥)进行了考虑材料与几何双重非线性因素静力稳定分析,并采用多段索单元考虑斜拉索的垂度及几何非线性效应。分析结果表明:该桥稳定性满足规范要求,该桥稳定性主要取决于混凝土材料非线性,几何非线性因素对结构稳定性系数影响较小,但采用多段索单元模拟斜拉索后,几何非线性影响增大,结构的稳定性系数降低。     

异型拱桥的几何非线性分析

异型拱桥由于造型独特其非线性行为规律较为复杂且难以掌握.利用自编程序分析了5座各具特点的异型拱桥的非线性行为规律,通过对比总结出以下结论:整体上,拱梁组合式蝶形拱桥中梁柱效应的影响最大,飞燕式系杆拱桥中大位移效应的影响最大,拱塔斜拉桥中索的垂度效应最为明显,而对于有推力的新月形拱桥,各非线性因素的影响均较小,可忽略不计;相对竖直索,斜索的垂度效应较为明显,且其索力受各非线性因素的影响均较大,计算时宜计入斜索的垂度效应并应对斜索索力进行非线性分析;对于仅承受荷载而不参与整体受力的桥面板和横梁,内力受非线性因素的影响很小,采用线性方法具有足够的精度,但计算位移时需计入大位移效应的影响.     

千米跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥几何非线性研究

为研究非线性因素对超大跨度公铁两用斜拉桥主要构件变形和受力的影响程度,采用5种分析状态,对一座跨度超过千米的公铁两用钢桁梁斜拉桥进行成桥状态下的活载非线性计算分析。建立全桥平面杆系模型,计算各控制量在最不利活载作用下的极值及非线性影响系数。结果表明:对超大跨度公铁两用斜拉桥而言,斜拉索的垂度效应仍然是几何非线性影响的主要因素,梁-柱效应和大位移效应相对较弱;目前桥梁设计的通常方法是考虑修正斜拉索弹性模量进行线性计算,并在此基础上活载考虑10%的非线性放大系数,该方法现实、合理而且稍偏安全。     

非线性因素对超大跨度斜拉桥成桥内力的影响

随着斜拉桥跨径的不断增大,在设计和施工中必须考虑非线性因素对结构的影响。本文研究了非线性因素对超大跨度斜拉桥成桥时内力的影响,分析中同时考虑了拉索垂度效应、P Δ效应和大位移效应的影响。探讨了非线性因素对斜拉桥成桥时内力影响的机理,提出了减小超大跨度斜拉桥非线性影响的措施。     

不同跨度斜拉桥变形的几何非线性效应分析

以三座不同跨度斜拉桥为工程背景，按线性、只考虑斜拉索垂度的部分几何非线性和完全几何非线性三种模式计算了结构施工全过程的效应，主要分析了悬臂施工过程中起吊和拉索两个控制工况的几何非线性效应，结果表明：对于每座斜拉桥来说，施工过程中主梁的竖向变形以及非线性影响随着悬臂长度的增加而增大，在悬臂长度达到一定值后，非线性效应的趋势有所加强；对于不同跨度的斜拉桥来说，主梁竖向变形的非线性效应随着跨度的不断增大，非线性的效应逐渐增大，而且增大的趋势有所加剧；斜拉索垂度效应在斜拉桥几何非线性影响因素中起主导作用，随着悬臂长度的增大，所占的比重逐渐增大。     

大跨径组合梁斜拉桥试设计及力学性能研究

为探索千米级组合梁斜拉桥的技术可行性,以主跨700,800,900,1 000m为目标,开展大跨度双塔组合梁斜拉桥方案试设计。从结构静力强度、静力稳定、颤振稳定等多方面论证方案的可行性,并指出设计主要控制因素。针对主跨1 000m的组合梁斜拉桥,对钢-混界面滑移影响、几何非线性效应两方面的力学性能进行研究。结果表明:设计方案是成立的,组合梁斜拉桥动、静力性能均满足要求,运营组合下近塔区混凝土桥面板应力、主梁面内失稳为设计主要控制因素。对千米级组合梁斜拉桥而言,在组合梁连接件按常规设计的情况下,钢-混界面滑移对斜拉桥受力性能的影响基本可忽略;几何非线性效应对活载工况影响较大,对收缩徐变工况影响较小。     

斜拉桥施工控制分析中线性与非线性影响分析

基于拖动系下梁单元的平衡方程，推导出了几何非线性切线刚度矩阵，指出文献「」１中的两个错误，并修正动坐标迭代格式。考虑大位移，梁柱效应和斜拉索垂度非线性因素，分析了各因素在斜拉桥施工控制分析各阶段的影响。     

混凝土斜拉桥徐变计算的有限元方法

引入徐变函数的概念,将一个双变量的应变函数变成两个单变量函数,在叠加原理的基础上,采用较为实用的步进法推导出徐变应变的递推公式,并根据该公式编制一个考虑混凝土收缩、徐变在内的各施工阶段斜拉桥几何非线性分析程序.在程序中同时考虑索的垂度、结构大变形以及弯矩-轴向力组合效应对斜拉桥结构几何非线性的影响.     

CFRP拉索的非线性参数振动特性

建立了CFRP拉索的非线性参数振动模型，该模型考虑了拉索同时受梁端和塔端激励的状况，并考虑了索的垂度、大位移等引起的几何非线性；利用该模型，对相同条件下的CFRP拉索和钢拉索，采用数值方法分析了频率匹配比、拉索静拉力、激励幅值以及阻尼等因素对拉索参数振动特性的影响。研究结果表明，拉索振动的拍频、幅值与上述因素均有关，且CFRP拉索在参数振动发生几率、参数振动响应等方面优于钢拉索。     

混凝土斜拉桥徐变计算的有限元方法

引入徐变函数的概念，将一个双变量的应变函数变成两个单变量函数，在叠加原理的基础上，采用较为实用的步进法出徐变应变的递推公式，并根据该公式编制一个考虑混凝土收缩、徐变在内的各施工阶段斜拉桥几何非线性分析程序，在程序中同时考虑索的垂度、结构大变形以及弯矩－轴向力组合效应对斜拉桥结构几何非线性的影响。     

混凝土斜拉桥徐变计算及其程序实现

引入徐变函数的概念，将一个双变量的应变函数变成两个单变量函数，在叠加原理的基础上，采用较为实用的步进法推导出徐变应变的递推公式，并根据该公式编制一个考虑混凝土收缩，徐变在内的各施工阶段斜拉桥几何非线性分析程序。在程序中同时考虑索的垂度，结构大变形以及弯矩－轴向力组合效应对斜拉桥结构几何非线性的影响。     

大跨度混合梁斜拉桥变形几何非线性效应分析

以广州东沙特大桥为工程背景,考虑初始安装线形,按部分非线性和完全非线性两种模式,应用平面杆系有限元程序对结构施工全过程的响应进行计算,分析悬臂施工过程中及合龙后主粱变形的几何非线性效应。结果表明,累计位移小者,非线性影响也小;大位移效应和梁柱效应之和对大跨径斜拉桥主梁立模标高的影响是不能忽略的。     

大跨径斜拉桥非线性静风稳定性全过程分析

在综合考虑静风荷载与结构非线性性影响的基础上，采用增量与内外两重迭代相结合的方法对大跨径斜拉桥静风稳定性进行了全过程分析。以一座主跨１０００ｍ的斜拉桥为例，验证了该方法的可行性。最后，探讨了初始攻角、斜拉索的垂度效应等因素对大跨径斜拉桥静风稳定性和影响。     

大跨径钢-混组合梁斜拉桥主梁力学特性研究

为明确在多种不利荷载组合作用下大跨径钢-混组合梁斜拉桥主梁的受力规律,以某桥跨布置为(40+175+410+175+40)m的双塔钢-混组合梁斜拉桥为背景进行研究。采用ANSYS建立该桥混合单元空间有限元计算模型,分析自重及斜拉索索力、车辆轮载、桥面板预应力、混凝土收缩和徐变效应、温度效应等荷载及组合作用下中跨跨中段主梁的结构响应。结果表明:对于双索面钢-混组合梁斜拉桥,局部轮载作用下桥面板呈现出明显的局部受力特性,桥面板"第二体系"拉应力可能会大于"第一体系"压应力,中跨跨中区域及边跨尾索区桥面板应配置纵向预应力;桥面板混凝土的收缩和徐变效应、温度效应的叠加是桥面板出现顺桥向裂缝的根本原因,设计时应全桥配置桥面板横向预应力。     

大跨度斜拉桥分析软件的几个关键问题研究

提出了大跨度斜拉桥分析软件的总体架构,并着重阐述了分析软件研发中的几个关键问题.采用薄壁剪力流计算原理分析复杂薄壁箱梁截面的扭转常数;采用悬链线理论推导长索的初始预张力水平;综合考虑斜拉索垂度效应、梁柱效应和大位移效应,实现大跨钢斜拉桥施工过程线形控制.该计算理论和软件架构是大跨度斜拉桥分析软件-BINAS的设计依据,苏通大桥的计算实例表明了此方法的精确性和可靠性.