钢悬索桥非线性计算基本理论 一

本文就苏俄学者安．阿．彼得罗巴夫洛夫斯基教授提出的在混合法基础上发展起来的矩阵计算方法，首先分析了计算模型和自由悬链在竖向荷载下的行为，继而对有垂直吊杆的悬索桥，主缆和加劲梁直接连接的悬索桥，具有反向缆的悬索桥，有斜吊杆的悬索桥进行解析计算。编制的统一通用的非线性静力计算方法可用以计算各种不同型式的悬索桥，拱桥和联合系统，并可据以研究其动力问题。文中举有若干数字例证。     

大跨度悬索桥非线性静动力分析与软件开发

大跨度悬索桥是典型的柔性结构体系，其受力特性表现为强烈的几何非线性，介绍了适用于大跨度悬索桥空间非线性静动力元计算的程序的模，原理及软件设计，并对一座大跨度悬索桥作了结构了结构静动力计算。     

大跨度悬索桥非线性地震反应响应规律探讨

以简支单跨体系的润扬悬索桥和双塔双跨的舟山西侯门大桥为工程背景,建立了非线性动力分析有限元模型。以悬索桥的主要承重构件主缆与主塔的响应为研究对象,选取四类场地共31条地震波对不同类型悬索桥进行非线性地震反应分析。分析表明,悬索桥桥塔在不同地震作用下的位移曲线以及弯矩响应具有良好的一致性,与悬索桥桥型、地震震级无关;地震波中的长周期成分对具有长周期特性的悬索桥的结构响应有重要的影响;主缆动轴力比其恒载轴力小一个数量级,在结构的简化模型中可考虑忽略。     

结构变形效应对大跨径悬索桥颤振的影响研究

大跨径悬索桥对风的作用非常敏感，桥梁在风荷载的作用下将产生重大变形。由变形引起的结构动力特性以及空气力的非线性变化效应将会对大跨径悬索桥的颤振产生不容忽视的影响。基于结构的变形后状态，充分考虑结构变形引起的非线性效应，建立了大跨径桥梁颤振分析的三维非线性方法及其计算程序。结合某悬索桥进行了颤振分析和研究，并揭示了结构变形产生的非线性效应对大跨径悬索桥颤振影响的程度和机理。     

北盘江特大悬索桥施工过程有限元分析

大跨径悬索桥具有非线性特点,尤其在施工阶段中非线性表现更突出.介绍采用非线性有限元软件对贵州北盘江特大悬索桥进行计算模型的简化,实现了整个施工过程的仿真计算,为该桥的施工监控提供了理论依据,确保了大桥的顺利建成.     

悬索桥主缆成桥线形的迭代算法

大跨度悬索桥主缆成桥线形是进行结构分析、计算和指导施工的关键控制因素,采用有限位移理论可较全面地考虑大位移引起的悬索桥几何非线性.利用通用有限元程序,建立全桥平面有限元模型,实现了悬索桥施工过程的模拟计算,并且使用悬索桥施工理想初态及成桥状态的迭代算法来确定主缆成桥线形.结果表明,悬索桥主缆的线形是介于抛物线与悬链线之间的索多边形.     

悬索桥非线性结构分析

介绍了一种于基于有限元理论和悬索桥非线性方法，对悬索桥的非线性特征进行了论述和验证，并将非线性分析的计算与模型试验的结果进行了比较。     

自锚式悬索桥非线性因素影响程度分析

自锚式悬索桥非线性主要表现在主缆的垂度、加劲梁混凝土的收缩、徐变.该文以辽宁省朝阳市黄河路主跨73+180+73 m双塔双索面自锚式悬索桥工程为研究背景,运用有限元计算软件Midas/Civil建立模型,分析自锚式悬索桥各非线性因素对桥梁结构的影响程度.     

超大跨径悬索桥主缆材料对静风稳定性的影响

为比较碳纤维增强塑料(CFRP)和钢2种主缆材料对超大跨径悬索桥静风稳定性的影响,分别采用三维非线性分析方法及整体特征值稳定性分析方法,对采用2种类型主缆的3 500m跨径悬索桥进行静风稳定性分析。结果表明:CFRP主缆悬索桥扭转振动频率较钢缆结构的要高;2种主缆类型超大跨径悬索桥的静风失稳临界风速均较接近;CFRP主缆悬索桥的各阶屈曲系数均较钢缆悬索桥的要大,具有更高的安全储备。     

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。     

拱肋刚度的选取对钢管混凝土拱桥稳定计算的影响

首先介绍了钢管混凝土拱桥线性和非线性稳定计算理论,为了对比不同拱肋刚度计算方法对钢管混凝土拱桥稳定系数计算的影响,以章江大桥为例,分别采用3种钢管拱肋刚度计算方法,使用有限元程序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。结果表明,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;换算截面法和试验数据法计算结果中的弹性稳定系数和非线性稳定系数比较接近,而采用复合材料法计算结果与两者相差较大;采用试验数据法模拟钢管拱肋刚度计算结果中无论弹性稳定系数还是非线性稳定系数都较为安全。     

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。     

风速空间分布非均匀性对大跨桥梁空气静力和动力行为的影响研究

随着桥梁跨径的增大，桥梁区域内风速分布的非均匀性将逐渐加剧，将会对大跨径桥梁的空气静力和动力行为产生重要影响，采用风速空间分布的计算模型，考虑结构以及作用在结构上的空气力随结构变形的非线性变化影响，建立了考虑风速空间分布非均匀性的结构空气静力和动力非线性分析方法。运用该方法，对某悬索桥进行了参数分析和研究，揭示了风速空间分布非均匀性对大跨径桥梁空气静力和动力行为影响的机理和规律。     

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。     

基于空间梁格模型的异形斜拉桥体系转换施工模拟

以某独斜塔双索面弯斜拉桥为例建立空间梁格模型,分析了该桥几何位置迁移、拉索垂度效应、支座脱空等主要非线性特征的影响程度,并提供了处理施工中临时支架脱空引起特殊非线性问题的程序迭代计算方法;在此基础上以主塔应力安全为主线,兼用传统正装分析的方法,综合考虑各种非线性以及徐变收缩等问题设计了整个体系转换的施工过程。实测结果表明:该梁格模型的建立以及对特殊非线性问题的处理方法为该桥的施工设计与监控提供了准确的数据,保证了体系转换施工的顺利完成,可供同类异形斜拉桥的施工模拟计算参考。     

大跨度悬索桥的颤振稳定性研究

颤振稳定性是大跨度悬索桥设计中倍受关注的重要问题。运用大跨度桥梁的三维非线性颤振分析方法,以润扬长江大桥为背景,对影响悬索桥颤振稳定性的一些设计参数如桥跨布置、矢跨比、边主跨比、加劲梁的高度、恒载集度及其支承体系等进行了分析,指出了影响大跨度悬索桥颤振稳定性的主要设计参数,并探讨了具有良好抗风性能的大跨度悬索桥合理结构体系。     

五河口预应力混凝土斜拉桥施工过程计算分析

斜拉桥安装、张拉、起拱等系统的施工全过程分析和控制技术是一项涉及斜拉桥质量和安全的关键技术问题。采用空间非线性有限元模拟了五河口斜拉桥的主梁悬臂施工过程,根据该桥实际划分的施工时段,结合有限元步进法、1阶分析法和按龄期调整的有效模量法,并考虑了几何非线性因素的影响和预应力钢筋的作用,计算了桥梁从施工到成桥任一时刻主梁和主塔受力和变形状态,编制了相应的计算程序,从理论上预测出结构在每个施工过程中的受力和变形状态。结果表明,采用该方法来确定斜拉桥的合理施工状态是可行的,结果是合理的,为该桥的施工控制提供了依据。     

主动汽车悬架的非线性控制

本文采用１／４车模型对天棚阻尼器和主动悬架的动力学性能进行分析，针对执行器的非线性特性，探讨了微分几何法和反馈法线必互法在主动悬架控制中的应用，在系统控制设计中采用了离散滑模法，仿真结果显示非线性控制律能有效地改善主动悬架的隔振特性。     

大跨桥梁颤振分析理论研究进展

随着悬索桥跨径朝向2 000 m级发展，由大攻角和大振幅引起的结构非线性和气动力非线性影响突出，颤振设计面临着前所未有的挑战。传统的桥梁颤振计算理论及方法已无法满足大跨度及超大跨度桥梁的抗风设计需求，亟需发展桥梁非线性颤振计算理论与方法。在扼要回顾线性颤振理论研究成果的基础上，对近年国内外关于桥梁非线性颤振的研究进展及主要成果进行了总结，介绍了非线性自激气动力的研究成果和几种典型的非线性自激气动力模型，并根据桥梁断面气动力随振幅变化的非线性特性，重点介绍了2种不同类型的非线性耦合颤振计算方法，其有效性和准确性均通过风洞试验进行了验证。需要指出的是，气动力的振幅依存性是大跨度桥梁颤振后状态研究的关键所在，尤其是计入耦合效应的高次谐波气动力的振幅依存性。基于目前的研究进展，确定了三维和多模态非线性颤振计算方法，任意运动及紊流下非线性气动力建模和非线性颤抖振理论，以及如何科学制定"软颤振"的评价标准是未来需要重点开展的几项工作。