超大跨度斜拉桥活载几何非线性分析

进入超大跨度范围后,斜拉桥几何非线性问题更加突出。以主跨为1 088m的苏通大桥为研究对象,采用线性理论、线性二阶理论和非线性理论,分析几何非线性对超大跨度斜拉桥活载效应的影响。研究表明,即使对超过1 000m的公路斜拉桥,采用线性二阶理论(即只需考虑斜拉索弹性模量折减和恒载几何刚度矩阵的影响)计算活载效应完全可以满足工程要求。     

鄂东长江公路大桥活载非线性效应与试验分析

为了分析几何非线性对大跨度斜拉桥的活载效应的影响程度,以鄂东长江公路大桥(主跨926m的双塔双索面混合梁斜拉桥)为背景,利用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,分别计算该桥在活载作用下考虑非线性效应与不考虑非线性效应的结构内力及位移,并与全桥荷载试验实测结果做对比分析。结果表明:对于鄂东长江公路大桥这样超大跨度的斜拉桥,活载的非线性计算结果更加符合大跨度斜拉桥的实际响应,线性计算结果误差较大,且偏于不安全。     

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。     

红水河特大桥几何非线性影响分析

红水河特大桥是贵州省第一座大跨度混合式叠合梁斜拉桥,其桥跨布置、主梁结构形式均不对称。为掌握几何非线性对该桥静力性能的影响,该文基于Ansys分别建立了该桥的线性和非线性分析有限元模型,并对计算结果进行了对比分析。结果表明:几何非线性对该桥恒载状态、结构位移的计算结果有较大影响,对活载效应、结构内力的计算结果影响很小。为求得准确的结构恒载状态,宜考虑几何非线性进行分析;活载效应分析可不考虑几何非线性的影响。     

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。     

非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统

自锚式悬索桥独特的锚固形式使其主梁承受主缆传递的巨大轴向压力,为了研究主梁刚度在初内力及活载作用下的弱化问题对自锚式悬索桥结构静动力响应的影响,首先,结合自锚式悬索桥的非线性特点引入初应力刚度矩阵,考虑随机车流过桥时几何非线性的时变性,采用分离迭代法建立非线性随机车流-自锚式悬索桥耦合振动分析系统,并编制相应的非线性分析模块。其次,以某三跨混凝土自锚式悬索桥为例,选取集中力匀速过桥工况,利用ANSYS软件对非线性分析模块的可靠性进行验证。最后,分别设置2种极端工况：第1种是单车工况,近似认为只有恒载作用下产生的几何非线性;第2种是密集交通流工况,认为是恒载和最不利活载共同作用产生的几何非线性,并采用元胞自动机模型对密集车流进行模拟,研究自锚式悬索桥恒载和活载初内力引起的几何非线性对桥梁响应的影响程度。研究结果表明：单车工况下,梁塔恒载初内力对自锚式悬索桥的车辆过桥结构响应影响显著,主梁和主塔初内力贡献程度明显不同,主梁初内力对结构刚度矩阵变化的影响贡献较大而主塔贡献微小;相对于恒载,密集车流作用下初内力效应引起的几何非线性对自锚式悬索桥结构刚度影响微小,对结构响应的非线性影响也不明显。     

超大跨度斜拉桥施工过程力学行为

斜拉桥结构效应在施工过程中具有典型的时空变化特性，但目前对效应的时程特性及时空包络关注较少。建立精细的几何非线性分析模型，分析主跨1088m的苏通大桥施工过程力学行为，包括施工阶段效应增量、效应时程、效应包络及恒载效应。研究结果有助于结构设计和施工控制。     

超大跨组合梁斜拉桥静力非线性影响研究

以主跨1 000 m组合桥面板组合梁斜拉桥试设计方案为背景,采用数值模拟手段,研究了不同的非线性效应对超大跨组合梁斜拉桥动静力性能的影响。采用修正拉索弹模、多段杆单元等手段来模拟拉索垂度效应,与是否考虑梁柱效应及大位移效应相组合,共计算了六种非线性计算分析工况。研究结果表明,对千米级组合桥面板组合梁斜拉桥,斜拉索垂度效应引起的活载非线性效应并不十分显著,引起的结构内力及位移非线性效应误差总体上在5%以内。三种几何非线性影响因素中,梁柱效应最大,大位移效应次之,而拉索垂度效应最小。考虑到几何非线性对结构动力特性有一定影响,总体上,结构振动频率减小,但对斜拉桥颤振临界风速直接相关的一阶扭转频率影响不大,影响幅度不超过2%。     

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。     

桐梓河特大桥非线性稳定分析与评价

稳定是高墩大跨刚构桥设计和施工过程中必须关注的关键性问题,而非线性稳定能真实地反应由初始缺陷引起的几何变形和结构中的局部材料已经进入非线性等对结构极限承载力的影响,故尤为重要。以主跨200m的贵州桐梓河特大桥为背景,考虑结构的几何非线性和材料非线性,对该桥最大双悬臂施工阶段的非线性稳定进行了模拟计算分析。     

桐梓河特大桥非线性稳定分析与评价

稳定是高墩大跨刚构桥设计和施工过程中必须关注的关键性问题,而非线性稳定能真实地反映由初始缺陷引起的几何变形和结构中的局部材料已经进入非线性等对结构极限承载力的影响,故尤为重要.以主跨200 m的贵州桐梓河特大桥为背景,考虑结构的几何非线性和材料非线性,对该桥最大双悬臂施工阶段的非线性稳定进行了模拟计算分析,为同类桥梁的...     

大跨桁式钢管混凝土拱桥空间非线性有限元分析

采用共旋坐标法导出钢管混凝土杆单元在大位移、大应变条件下的空间几何、材料非线性耦合的单元切线刚度矩阵;提出了在n 1维荷载-位移空间Rn 1中求解非线性有限元方程组的位移增量法迭代格式,该格式保留了迭代刚度矩阵的部分带状性能;在此基础上编制相应的有限元程序NSTSAP(几何非线性)和NSTSAP2(双重非线性)。通过与湖南茅草街大桥拱顶节段试验模型进行对比分析发现:该方法能较好地反映桁式拱肋钢管混凝土拱桥空间受力的非线性性能。     

大跨度薄壁墩连续刚构桥稳定性分析

高墩大跨度连续刚构桥悬浇施工中,最大悬臂状态下结构的稳定性至关重要。运用线性和非线性屈曲两种分析方法,分别考虑结构的几何非线性,以及几何与材料双重非线性的影响,对武汉正在兴建的某大跨度连续刚构桥施工稳定性进行了分析。计算得到的线性屈曲稳定系数远远大于非线性稳定系数,表明线性屈曲分析结果不可靠,而宜采用非线性进行计算。运用边缘纤维屈服准则对非线性稳定分析进行判断,比运用极限承载力准则更快捷,更利于工程初设的快速运用。     

曲塔混合梁斜拉桥的非线性稳定分析

介绍了曲塔混合梁斜拉桥的结构形式和稳定性分析方法。根据曲塔混合梁斜拉桥的受力特点,建立斜拉桥施工阶段几何非线性分析的有限元模型,完成了斜拉桥施工过程的仿真分析。在考虑了几何非线性和材料非线性效应的基础上,进行斜拉桥施工阶段和成桥状态的稳定性分析。结果表明,几何非线性对结构整体稳定性影响显著,在考虑几何非线性效应的基础上,材料非线性对稳定性的影响可忽略不计。     

非线性对大跨度拱桥地震反应的影响

该文以位于京沪高速铁路线上Ⅷ度地震区的大跨钢箱拱桥为工程背景,研究了非线性对地震反应的影响.结果表明:几何非线性的影响很小,地震反应分析时可以忽略不计;材料非线性能有效地减小拱截面所受的地震作用.因此建议大跨度拱桥在抗震设计时应注意将主次承重构件的抗震能力进行适当分级,以便有效地利用次要构件的非线性耗能来减轻主要承重构件所受的地震作用。     

超大跨度双跨钢桁梁悬索桥动力特性分析和模态试验

以跨径布置460 m+1480 m+491 m的一座双跨钢桁梁悬索桥结构为工程背景,充分考虑结构几何非线性效应、大位移非线性效应等因素的影响,建立了算例桥梁的MIDAS空间有限元分析模型,对基本动力特性进行了仿真分析和结构振动试验测试;对成桥结构进行动力特征参数测试,并与理论计算值进行了对比分析,该桥实测动力特征参数与对应理论计算值基本吻合,且测试值大于理论计算值,这表明成桥结构实测刚度大于理论设计目标值。     

空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定方法

结合悬链线理论和几何非线性有限元方法,对空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定方法进行了研究。提出了空间主缆和吊索的线形及内力的迭代计算方法,在此基础上建立成桥状态的几何非线性有限元模型,进行非线性迭代计算并不断修改单元无应力原长及刚度矩阵,直至节点位移满足精度要求,即确定了全桥结构的成桥状态。利用该方法能得到满足设计要求的自锚式悬索桥成桥状态,并得到了主缆、吊索、加劲梁的线形、杆件内力等重要信息。算例验证表明了该计算方法是可行的,能够满足工程计算精度要求,可用于空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定。     

章江大桥稳定分析

以章江大桥为例,分别采用3种钢管拱肋刚度的计算方法,建立了有限元模型,采用有限元分析程序ANSYS对成桥运营阶段第1类稳定和第2类极值点稳定进行了分析。分析表明,考虑几何非线性、材料非线性和初始缺陷的非线性稳定的失稳荷载比线性屈曲计算值要小很多;采用试验数据法模拟钢管拱肋刚度的计算结果无论是稳定系数还是非线性稳定系数都较为安全。对该类桥梁的设计具有一定参考意义。