论悬索桥非线性分析的理论和方法

大跨度悬索桥结构具有显著的几何非线性行为,且在悬索桥结构计算中必须考虑其非线性。鉴于此,系统介绍悬索桥的几何非线性影响因素,分析其基本原理及计算方法,以供同行参考和借鉴。     

混凝土自锚式悬索桥静力非线性稳定分析

介绍了同时考虑几何非线性和材料非线性的悬索桥非线性稳定分析方法,对国内某大跨混凝土自锚式悬索桥稳定性进行分析,讨论几何非线性和材料非线性对结构稳定性的影响,并研究混凝土收缩徐变、主梁配筋率以及不同加载工况等因素对受力悬索桥极限承载力的影响.分析表明,对于中等及以上跨度自锚式悬索桥,只有充分并合理考虑材料非线性才能对结构的稳定做出正确科学的评估.     

自锚式悬索桥主梁挠度非线性随机静力分析

采用响应面法对自锚式悬索桥主梁主跨中点挠度进行非线性随机静力分析,考察自锚式悬索桥主跨中点挠度随结构材料、几何尺寸及外荷载等不确定性因素的变异而发生变化的规律.有限元分析模型中考虑了主缆几何非线性及主梁P-Δ效应等的非线性行为.自锚式悬索桥结构主缆的面积、弹性模量以及主梁的面积的变异对主梁主跨中点挠度影响最为显著,在外部车辆荷载中不同车辆轴重的变异对主跨中点影响程度不尽相同.     

边跨主缆角度对悬索桥的影响分析

为了研究不同边跨主缆角度对悬索桥结构受力的影响,以西堠门大桥为原型,采用西南交通大学编制的桥梁非线性计算软件BNLAS,建立双塔单跨悬索桥计算模型,该模型中中跨主缆的跨度为1 650 m,加劲梁为单跨简支结构体系。通过比较不同边跨主缆跨度情况下悬索桥受力的变化,分析了主缆边跨角度的改变对悬索桥受力的影响。     

边跨主缆角度对悬索桥的影响分析

为了研究不同边跨主缆角度对悬索桥结构受力的影响,以西堠门大桥为原型,采用西南交通大学编制的桥梁非线性计算软件BNLAS,建立双塔单跨悬索桥计算模型,该模型中中跨主缆的跨度为1 650 m,加劲梁为单跨简支结构体系。通过比较不同边跨主缆跨度情况下悬索桥受力的变化,分析了主缆边跨角度的改变对悬索桥受力的影响。     

基于ANSYS-MATLAB联合仿真的大跨铁路悬索桥行车分析

针对大跨铁路悬索桥结构复杂、几何非线性显著的特点开展行车动力分析,提出了一种ANSYS与MATLAB实时交互、联合仿真的列车-轨道-桥梁耦合振动分析方法; 在ANSYS内建立悬索桥和轨道结构精细有限元模型,在MATLAB内基于多刚体动力学理论组装车辆质量、阻尼和刚度矩阵,并将轨道结构动力微分方程系数矩阵导至MATLAB中; 分别建立悬索桥子系统、轨道-车辆子系统的动力微分方程,然后基于异步长策略,以大时间步长在ANSYS内考虑主缆几何刚度,并通过更新结构刚度矩阵来求解悬索桥子系统振动响应,以小时间步长在MATLAB内考虑轮轨空间接触关系,并通过施加轨道不平顺来求解轨道-车辆子系统动力响应,2种计算软件通过实时交换数据实现子系统之间的耦合求解; 通过分析某单跨铁路简支梁桥的实测数据验证了该方法的正确性,并利用该联合仿真方法对主跨为660 m的某铁路悬索桥进行了行车动力计算。分析结果表明:随着车速的提高,桥梁动力响应增大,行车安全性与平稳性趋于恶化; 在车速不大于180 km·h-1的工况下,该悬索桥能够满足行车安全性要求; 在列车动力荷载作用下,不考虑悬索桥几何刚度会导致跨中竖向位移产生7.4%的计算误差; 考虑几何刚度、不更新桥梁刚度矩阵导致的桥梁与列车响应计算误差均不超过1%,能够满足工程计算精度需求。可见,提出的联合仿真方法可用于大跨柔性铁路桥梁的行车动力分析。      

大跨径自锚式悬索桥几何非线性行为分析

针对大跨径自锚式悬索桥的几何非线性问题,基于非线性分析的基本原理,采用了分次加载分析自锚式悬索桥几何非线性特征的方法,在借助全桥模型试验的基础上,研究了大跨径自锚式悬索桥在施工阶段和成桥阶段主缆位移的几何非线性行为,揭示了主缆位移的几何非线性特征以及结构体系转换对主缆位移几何非线性的影响规律。结果表明:施工阶段主缆位移的几何非线性行为变化显著,主要经历了线性化特征显著、非线性特征逐渐增强、非线性特征逐渐弱化的三个阶段,且已张拉吊索对应索夹点位置和未张拉吊索对应索夹点位置的几何非线性行为变化规律不相同,其中主缆位移影响线零点具有比其它主缆位置更为明显的几何非线性特征;成桥阶段主缆位移线性化特征显著,荷载效应符合叠加原理。     

斜拉桥几何非线性效应分析与数值模拟

几何非线性效应是影响大跨度斜拉桥结构计算的重要因素,通过分析各项几何非线性因素产生的原因,给出其基本理论和计算方法,应用有限元模型实现了考虑几何非线性影响的仿真计算,结合算例,定量分析各项因素对斜拉桥结构计算的影响.     

基于解析法的悬索桥上部结构施工控制程序开发

介绍了基于解析法的悬索桥上部结构施工控制专用计算程序的计算原理和流程,完善了悬索桥锚跨索股分析程序MKJS;利用Fortran和Visual Basic进行混合编程,实现了SBCC3.0的开发,其功能可满足悬索桥上部结构的施工控制计算。     

空间缆索悬索桥主缆线形的分析方法

空间缆索悬索桥是由于主缆和吊索形成了一个三维索系,在对竖向承载能力影响不大的情况下,缆索系统的横向承载能力得到显著提高,从而大大提高了整个桥梁的横向刚度和抗扭刚度。作为结构非线性性态非常突出的大跨度悬索桥,采用有限元法能充分考虑几何非线性的影响因素。介绍了按照零位移原则确定重力作用下主缆的初始应力状态的方法及确定主缆线形的迭代算法。     

悬索桥的非线性自由振动方程

本文给出了悬索桥横向—竖向—扭转耦合非线性自由振动的一般微—积分方程,通过引入无量纲量,得到了无量纲化方程,通过用线性问题主模态来表示解的表达式,得到N—耦合的二阶非线性常微—积分方程的三个方程组。     

超大跨径复合材料悬索桥静风性能研究

通过运用非线性空气静力稳定理论及开发的程序系统, 对超大跨径悬索桥领域结构的空气静力性能展开了分析与比较, 获得了一些重要的结论．     

悬索桥施工猫道的非线性抗风静力稳定性分析

结合一中跨跨度为９６０ｍ的悬索桥施工猫道的抗风稳定性研究,提出了通过节段模型静力３分力试验以获得静力３分力系数,进而进行猫静力稳定性的非线性计算分析的方法,同时进行了全模型风洞试验。比较非线性计算结果和全模型试验结果可知,该方法能有效地对猫道结构进行抗风稳定性评估。     

大跨度单塔自锚式悬索桥的抗震设计

大跨度单塔自锚式悬索桥是一种新型桥梁,这种桥梁在动力学特性方面与相同跨度的传统的自锚式悬索桥存在较大差异,抗震设计的难度也较大。以平胜大桥为例,简述了大跨度单塔自锚式悬索桥的抗震设计方法,计算分析表明,大跨度自锚式悬索桥适合采用飘浮体系,摆式滑动支座的力学性能可以满足同类桥梁抗震设计的需要。     

自锚式斜拉—悬索协作体系桥静风响应分析

自锚式斜拉—悬索协作体系桥作为一种全新的结构体系,兼备了自锚式悬索桥和斜拉桥的许多优点,结构体系则更为复杂。结合400m主跨的金州海湾大桥这一实际工程方案,建立了有限元空间分析模型,分析了其在静风荷载作用下的非线性行为,总结了初始攻角、附加攻角等参数及是否考虑缆索系统承受风荷载等对体系的影响规律。     

自锚式斜拉-悬索协作体系桥静风响应分析

自锚式斜拉-悬索协作体系桥作为一种全新的结构体系,兼备了自锚式悬索桥和斜拉桥的许多优点,结构体系则更为复杂。结合400m主跨的金州海湾大桥这一实际工程方案,建立了有限元空间分析模型,分析了其在静风荷载作用下的非线性行为,总结了初始攻角、附加攻角等参数及是否考虑缆索系统承受风荷载等对体系的影响规律。     

不同结构体系斜拉桥抗冲击动力响应

为了探讨斜拉桥抗常规武器冲击的动力响应,为重要桥梁设施工程防护和修复提供重要的理论依据,用LS-DYNA非线性动力有限元程序,针对长杆射弹冲击桥塔的危险情况,对不同结构体系———刚构体系、支承体系和漂浮体系斜拉桥抗冲击动态响应进行了数值模拟分析,比较了结构体系不同对斜拉桥抗冲击动力响应的影响.研究表明,桥塔纵桥向被撞击区域的局部变形最大,3种结构体系中漂浮体系被撞击区域的局部变形最小;刚构体系中塔抗冲击的塑性动力变形最大,冲击破坏危险性最大,其桥面系主梁的振动响应也最明显.     

基于无索鞍预偏的悬索桥施工控制计算分析

结合青龙山公园一号桥——地锚式空间索面悬索桥,介绍了该桥选用无索鞍预偏施工方法的特定背景,并论述了该种施工方法施工控制计算的特点。利用RM非线性有限元分析软件,建立有限元模型进行施工阶段仿真分析,得出控制参数,并根据计算结果,分析该施工方法的控制特点。研究丰富了无索鞍预偏施工方法的计算成果,对同类桥梁的施工控制计算有一定的参考意义。     

三塔悬索桥静动力特性与中塔选型

为探讨三塔悬索桥与两塔悬索桥静动力特性差异与中塔选型,以泰州长江大桥为原型,基于有限位移理论建立相应的两塔、三塔（混凝土中塔与钢中塔）悬索桥的空间有限元模型,分析了各种结构参数下的静力和地震效应。研究结果表明：与两塔悬索桥相比,由于中塔顶缺乏边缆的有效纵向约束,三塔悬索桥整体刚度较小,变形较大,自振频率低;汽车作用下主...     

索道吊装技术在悬索桥施工中的应用

分析了悬索桥架设主梁的施工索道 ,指出了它的特殊性 .并运用两种算法分析了悬索桥索道的布设及验算 ,对精细算法进行了理论推导 .通过对重庆鹅公岩长江大桥施工索道的实例分析得出了一些有益的结论