空间梁单元显式切线刚度矩阵推导

在开展桥梁、房屋、网壳、网架等杆系结构几何非线性分析或极限承载力计算时,需要空间梁单元的切线刚度矩阵。基于非线性问题的一般平衡方程和空间梁单元的非线性几何方程,推导应力应变一般线弹性关系下的空间梁单元显式切线刚度矩阵,该刚度矩阵中包含了由初应力和初应变产生的初应力刚度矩阵,为空间有限元程序的编制奠定了基础。     

三维空间实体-梁单元法中转换矩阵的推导

在总结现有钢管混凝土拱结构计算模型不足的基础上,提出了适用于进行钢管混凝土拱结构材料非线性分析的三维空间实体-梁单元法;给出了其分析的思路和结构刚度矩阵的一般形式;针对其刚度矩阵中的位移转换矩阵和坐标转换矩阵,给出了详细的推导过程,为自编该方面的有限元计算程序提供了参考资料。     

钱塘江二桥变截面箱形连续梁剪滞效应的有限元分析

推导了考虑剪滞效应梁单元的刚度矩阵，计算了钱塘江二桥公路桥模型的剪滞效应。计算结果与有限差分法结果相近，与大桥局桥研所的模型试验值比较吻合。最后分析了该桥的剪力滞效应，为实际设计提供了一些参考。     

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。     

双排抗滑桩有限杆单元计算方法研究

采用相关公式推导了考虑桩土相互作用与两者协调变形的刚度矩阵，该矩阵由桩身单元的刚度矩阵与考虑桩土相互作用的单元刚度矩阵两者叠加而成。利用有限杆单元法求解桩身每个单元节点的位移和转角，最终求解出桩身各单元的剪力和弯矩。同时，建立了双排抗滑桩的受力模型，也利用有限杆单元法对建立的双排抗滑桩模型进行求解。     

箱梁截面形心与剪心不重合对曲梁预应力效应的影响

本文采用莱斯奈原理，考虑预应力曲线箱梁截面形心与剪心不重合的影响，推导直梁单元刚度矩阵和荷载向量。用小段直梁近似代替曲梁的计算方法，计算曲梁中的预应力效应，并分析截面形心与剪心不重合对曲梁预应力效应的影响。指出了用通常的等效荷载计算曲梁预应力效应的不当之处。     

基于三角面积坐标法的纤维梁-柱单元研究

借助三角面积坐标法对三角形网格内的纤维应变和纤维应力进行线性插值,利用三角面积坐标的数值特性对纤维梁-柱单元截面刚度矩阵中除扭转项外的其余项进行解析推导,并得出纤维梁-柱单元截面抗力的近似表达式。数值研究表明:对于具有相同纤维单元数的纤维梁-柱单元,三角面积坐标法可以提高算法的计算精度。     

钢筋混凝土涵管受力性能的非线性有限元分析

根据钢筋混凝土涵管材质及受力特点,考虑材料及几何非线性,提出用分层梁单元模型有限元法对涵管的受力性能进行非线性分析.推导建立了分层梁单元法的单元刚度矩阵,并介绍了求解非线性方程组的方法及收敛准则.最后从应力、应变等方面,将理论分析结果与涵管试验结果进行对比,较为吻合,表明文中所提出的理论模型是符合实际的.     

悬索桥空间非线性分析

应用精确的空间杆单元、索单元和梁单元切线刚度矩阵、编制了悬索桥空间非线性分析程序。并通过与江阴长江大桥模型试验结果的比较，验证了程序的正确性。     

大跨度变截面连续箱梁桥车桥耦合振动分析

基于桥梁工程中广泛应用的变截面连续箱梁桥受移动车辆荷载作用时的振动方程解析解难以得到,本文运用桥梁结构动力学和有限元方法,对Euler-Bernoulli梁单元采用二节点的Hermite形函数,在假定的变截面模式基础上,推导了梁高呈抛物线变化箱形截面梁单元的刚度矩阵和质量矩阵.在时域中采用精细时程积分法,编制了桥梁动力响应数值计算程序,对长沙市某工程中变截面连续箱梁桥在车辆通过时的振动响应进行了分析,研究了车辆速度和加速度变化对桥梁挠度的影响.模拟结果与已发表的文献吻合较好,挠度满足规范要求,表明该桥具有良好的刚度.     

平面曲线梁桥的等参有限元分析

本文提出了一种新的曲梁有限元－考虑梁的横向剪切变形影响的三节点等参曲梁有限元，利用能量原理推导了有限无的刚度矩阵，并编制了计算机程序。     

大跨度变截面连续箱梁桥车桥耦合振动分析

基于桥梁工程中广泛应用的变截面连续箱梁桥受移动车辆荷载作用时的振动方程解析解难以得到,本文运用桥梁结构动力学和有限元方法,对Euler—Bernoulli梁单元采用二节点的Hermite形函数,在假定的变截面模式基础上,推导了梁高呈抛物线变化箱形截面梁单元的刚度矩阵和质量矩阵。在时域中采用精细时程积分法,编制了桥梁动力响应数值计算程序,对长沙市某工程中变截面连续箱梁桥在车辆通过时的振动响应进行了分析,研究了车辆速度和加速度变化对桥梁挠度的影响。模拟结果与已发表的文献吻合较好,挠度满足规范要求,表明该桥具有良好的刚度。     

平面曲线梁桥的数值分析方法

提出了平面曲线梁桥的数值分析方法，以离散后的曲梁为单元，推导出其单元刚度矩阵及单元等效节点力列阵。根据推导结果，编制了计算机程序，并对一多跨连续平面曲梁进行一分析，得到了较的结果。该法可分析多跨平面曲梁桥，具有分析计算简单、占据微机内存空间少，计算精度较高等优点。     

板桁结合梁剪滞效应分析的有限段法

提出一种板桁结合梁剪滞效应分析的有限段单元模型，避免了常规计算方法中的某些不足。利用势能驻值原理和“对号入座”法则建立了单元刚度矩阵，对芜湖长江大桥斜拉桥部分进行了实桥分析，得出了一些可供此类桥设计时参考的结论。     

斜拉桥在列车通过时横向动力响应的分析方法

以横摆和摇头为2个独立的自由度,建立列车轮对的振动微分方程。利用结构分析有限元法,推导非对称箱形截面梁单元的横向弯扭耦合刚度矩阵。讨论车桥系统横向振动微分方程及其求解方法。实例分析结果揭示了桥梁横向动力响应的规律,所讨论的分析方法可以有效地处理约束扭转及偏载问题。     

深受弯构件的有限元弹性分析

对钢筋混凝土梁进行了二维有限元弹性分析,采用四边形等参元推导了单元刚度矩阵的显示表达式。揭示了简支梁在均布荷载作用下的力学表现,构建相应的桁架模型。获得截面高度、跨度和正截面受弯承载力的力臂之间的关系,给出了深梁和短梁的力臂计算公式。为今后技术标准修订提供参考建议。     

桥梁基础刚度有限元模拟的正交三梁模型

地基和基础的柔性对上部结构的变形或总体线刚度有一定影响,在车桥耦合振动等结构静、动力分析中合理模拟基础刚度是必要的。针对当前常用基础刚度模拟方法的局限性,提出一种基础刚度有限元模拟的正交三梁模型,其原理是采用具有1个公共节点的3个正交的梁单元,通过联合求解确定3个梁单元各自的刚度特性,从而使3个正交单元公共节点处的刚度和承台中心的基础刚度等效。通过实例验证,该正交三梁模型可准确模拟基础刚度矩阵的各主元素和交叉项,简单实用,便于结构有限元建模,具有推广价值。     

桥梁结构有限元分析中的“双结点弹簧单元”

建立“双结点弹簧单元”空间有限元力学模型 ,推导了其单元刚度矩阵 ;运用面向对象的程序语言编写相应的软件 ;列举计算实例并与Algor93作了验证。该单元具有使用方便、计算效率高等特点。     

焦枝复线洛阳黄河大桥横向刚度分析

提出预应力混凝土双Ｔ梁的横向振动分析模型，根据势能驻值原理及形成结构矩阵的“对号入座”法则，推导列车－桥梁时变系统的总体质量、阻尼和刚度矩阵，以车辆构架在桥上的实测蛇行波和车辆轮对在线路上的实测蛇行波为激振源，分析计算焦枝复线黄河大桥的车桥系统横向振动响应，评价该桥具备的横向刚度。     

两种新单元在悬索桥有限元计算中的应用

为实现索与鞍座间接触非线性计算,开发了可用于悬索桥有限元计算的2种新单元:鞍座单元和锚跨单元,其中鞍座单元用于主缆和塔顶鞍座的接触非线性计算,锚跨单元用于锚跨分散索股及边跨主缆与散索鞍的接触非线性计算。根据空间悬链线理论及索与鞍座的几何关系,推导出精确的单元节点力。以增量代替微分,根据刚度矩阵的定义,推导出单元的切线刚度矩阵。编制了包含2种新单元在内的悬索桥几何非线性有限元程序。计算表明:2种新单元计算精度高、收敛速度较快,解决了悬索桥索与鞍座间接触非线性的计算难题。