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。     

有限单元法分析桩基础结构内力

对于多层地质介质、变截面桩、位于软土地基的桥台桩基、中(小)桥桥台桩基考虑上部构造共同作用等复杂的桩基结构,采用“m”法已无法计算。本文结合某一事故桩基桥台的内力分析,介绍了有限单元法应用于分析复杂情况的桩基础结构。叙述了计算方法,作了计算结果比较,指出了目前应用传统设计方法所存在的问题。     

刚度分配法在重庆朝天门长江大桥扣索力计算与研究中的应用

重庆朝天门长江大桥为世界第1跨度公轨2用拱桥,设计中主要以应力控制为主。阐述柔索索力传统计算方法,指出在计算扣索力时用传统先估算索力的计算方法误差很大。在实际有限元设计中,采用刚度分配法计算扣索力,不仅计算方便、快捷、准确,而且兼顾了目标控制应力和控制位移。     

基于有限单元法的抗滑桩内力计算

应用三维非线性有限元法,对三峡库区泄滩滑坡在抗滑桩加固后的应力与变形,特别是对抗滑桩本身变形进行研究。结合经典材料力学弯矩与挠度、弯矩与剪力以及轴力与伸长的关系,推导了抗滑桩各截面弯矩、剪力和轴力随高程变化的解析式,为抗滑桩结构设计的内力和配筋计算提供科学依据。     

桩基础结构中分析计算的若干问题

就桩基础在整体结构分析中的各种处理方法进行了讨论，提供了行之有效的二阶阶梯变截面等效公式与双杆П形等效公式，给出了桩身最大内力图表与配筋诺谟图。     

基于ABAQUS二次开发的索单元

基于大型通用有限元分析软件ABAQUS计算平台,利用该软件提供的用户单元子程序UEL接口,以悬链线单元为基础,推导了迭代分析公式,向ABAQUS中添入悬链线单元的刚度矩阵及等效荷载列阵,扩充ABAQUS单元库,使悬链线索单元用于ABAQUS有限元分析,并采用Fortran语言开发了接口程序,研究结果表明,所研制的接口程序开发思路正确,计算精度满足要求。     

线性结构计算中对柔索单元处理方法的探讨

在大跨径桥梁等结构的设计和施工控制计算中，结构常含有柔索单元，对这种具有单向约束性质单元的处理方法作了初步探讨。     

大跨度钢筋混凝土拱桥的几何非线性对结构内力及变形的影响

采用几何非线性基本理论，分析大跨度钢筋混凝土拱桥结构内力及变位情况，提出了今后设计、施工应当考虑几何非线性对于结构内力及变形的影响。     

虚拟温度迭代法在斜拉桥调索计算中的应用

基于ANSYS二次开发,将虚拟温度迭代法引入到斜拉桥空间模型中进行调索计算,计算过程考虑了几何非线性的影响,保证了模拟计算的准确性,可为类似工程计算参考应用。     

悬索桥恒载结构几何形状及内力的精细计算

抛弃了传统方法中广泛使用的悬索桥结构恒载在水平方向均匀分布且全由主缆承担的假６调，通过分两个阶段用几何非线性有限元方法模拟整个架调过程，多次迭代得到了恒载结构的真实几何形状及内力。算例表明，恒载产生的加劲梁弯矩不可忽略，恒载主缆线形和抛物线之间有较大差别。     

悬索桥恒载作用下缆索线形及内力的计算方法

探讨悬索桥恒载作用下缆索线形及其内力的计算方法。先用悬链线公式给出主缆的近似位置,然后通过对结构进行拆分、组合的分析过程,给出缆索成桥线形及其内力的计算步骤。对润扬大桥悬索桥的成桥状态进行分析,并与竣工实测数据进行对比。结果表明,该方法可以获得较准确的计算结果。     

支架现浇系杆拱桥张拉索力调整计算

采用支架现浇施工的系杆拱桥,主梁落架后结构的边界约束易于模拟计算,该阶段下利于吊杆索力的调整计算。以主梁落架后实测索力为吊杆初始索力,该阶段下设计理论索力值为吊杆调整索力,采用影响矩阵计算方法,考虑张拉过程中主梁及主拱圈应力、位移的约束条件,同时兼顾实际张拉施工张拉次数及张拉顺序的要求,完成了南昌云飞路大桥吊杆张拉索力的调整计算。张拉完成后实测结果表明:采用该方法对吊杆索力调整张拉后,原索力偏差较大、全桥索力分布不均等情况大为改善,验证了该方法在实际工程中的有效性。同时,该方法可推广至其他索吊结构的索力调整计算中。     

大跨度索道桥几何非线性有限元分析

索道桥是以拉索作为主要受力构件,钢横梁及木板等作为局部受力构件的一种悬索体系桥梁,具有建造成本低,工程周期短、易于维修保养等特点,有着广泛的应用前景,但相关技术资料较少。索道桥作为非永久使用桥梁,目前我国还没有关于其设计施工的规程规范。该文以云南某索道桥为例,运用有限元软件MIDAS/civil对索力及横向稳定性进行了计算分析,并对拉索、钢横梁、锚杆的设计进行了验算,所得结果及计算过程可为同类索道桥设计提供参考。     

基于激光扫描实测索形的斜拉索索力测量方法

为了解决现有的斜拉桥索力测量方法在精度、可靠性、效率等方面仍存在的不足，首次提出了一种由实测索形直接估计索力的新方法，简称索形法。采用在斜拉索上任意截取的拉索节段构建了悬链线力学模型，基于悬链线公式，首次推导了由实测索形点集精确估计拉索张力的计算公式。地面激光扫描技术被研究用于快速捕获斜拉索索形，开发了基于扫描点云自动化精确提取拉索中心线的算法。以在建的水土嘉陵江大桥为试验对象，详细分析了三维扫描测量误差、拉索截面弯曲刚度及边界条件和拉索局部弯曲变形、拉索振动等索形偏差因素及其对索力计算精度的影响。研究结果表明：已知拉索直径条件下，三维扫描实测索形误差为0.000 4~0.001 5 m之间，测量误差引起的索力计算误差在0.2%以内；拉索弯曲刚度与锚固边界条件引起的索形与标准悬链线形的偏差较小，对索力计算精度的影响可以忽略不计；当拉索自振振幅小于R/4时，三维扫描仍能精确测量拉索的索形；在多种索形偏差的叠加下，所提出的索力计算方法能够实现数值计算的最优估计。对比索形法和被精确标定的千斤顶的测试结果表明，索形法的索力测量值与千斤顶测量值吻合，最大偏差为0.9%，证明了该方法具有较高的索力测量精度；与频率法对比结果表明，所提出方法的数据采集效率提高了8倍，并且具有自动化程度高、测量风险低、测量结果可靠性强等优点。     

天津永和斜拉桥换索后的索力调整

结合天津永和斜拉桥的换索与调索实践,在分析换索后全桥结构性能变化的基础上,阐述索力调整的目标、原则,利用平面杆系有限元程序和影响矩阵法基本原理,采用试算法确定出索力调整方案,分析索力调整的效果。调索过程中的监测结果表明,索力调整后,全桥索力接近目标值,索力分布趋于均匀,桥面线形、塔位均得到明显的改善,调索并未引起主梁混凝土产生过大的拉应力,试算法是一种实用性较强的可行方法。调索方案的优选应考虑尽量避免使运营多年的老桥结构受力状态发生突变,以保证调索过程中结构的安全。天津永和斜拉桥的调索实践为今后PC斜拉桥的调索工程提供了较为重要的参考。     

预应力锚索框架型地梁的内力计算

提出了预应力锚索框架型地梁内力的一种计算方法，即把框架地梁分解成单梁，按温克尔(Winkler)假定计算各单梁的内力，由此进行框架地梁的尺寸和配筋设计。在内力计算中同时考虑框架地梁的锚索张拉阶段和工作阶段。通过实际工程说明了计算方法。     

定长扣索法安装拱桁架节段控制索力计算

钢管混凝土拱桥拱桁架节段安装常采用无支架缆索吊装斜拉扣挂法，计算的扣索控制索力值关系到节段标高控制和扣索数的确定，本文在总结现有斜拉扣挂法施工的基础上，提出定长扣索施工法，大大缩短了拱桁架节段安装过程，其关键在于控制索力的计算。     

斜拉桥成桥索力优化方法研究综述

为了深化对斜拉桥成桥索力优化问题的认识，系统回顾斜拉桥成桥索力优化方法的研究进展与代表性研究成果；在将斜拉桥成桥索力优化方法分为指定结构状态的优化方法、弯曲能量（弯矩）最小法、数学优化方法、影响矩阵法、分步优化方法的基础上，根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则阐述各类方法的求解思路与优化过程，并总结各类方法的特点、适用范围以及局限性；探讨斜拉桥成桥索力优化领域的未来发展趋势。研究结果表明：指定结构状态的优化方法其优化目标明确，力学概念清晰，计算方便，但无法兼顾主梁和桥塔的受力和变形，很难获得全局合理的结果，目前仅用于初定斜拉桥成桥状态；弯曲能量最小法的目标函数综合考虑了主梁和桥塔的受力与变形，体现了索力优化的本质特征，能够获得较为合理的优化结果，但在不添加任何约束条件时所得结果仍需进行后续调整，目前也多用于初定斜拉桥成桥状态；数学优化方法可根据不同类型斜拉桥的结构特点选择目标函数、约束条件与优化算法，所得结果也可兼顾斜拉桥各个构件的受力和变形，适用性较强，智能优化算法因其较好的全局收敛性、通用性和便于并行处理等特点，使得其在斜拉桥成桥索力优化乃至结构优化设计领域中的应用越来越广泛；影响矩阵是建立索力与目标函数关系的纽带，是一种综合的索力优化工具，但它需要在明确优化目标与约束条件的前提下求解；分步优化方法融合了多种优化方法的优势，可根据不同类型斜拉桥的受力和变形要求，分步骤选择不同方法全面优化斜拉桥的成桥索力；为适应斜拉桥大跨径化、主梁纤细化以及结构体系多样化的发展趋势，探索针对性或普适性更强的成桥索力优化方法、斜拉桥成桥状态与施工状态耦合优化、将更多优秀的智能优化算法应用于斜拉桥索力优化以及将数学优化算法与有限元程序进行嵌入式融合等问题均是该领域未来的发展方向。