劉家峽懸索橋施工及成橋階段非線性分析研究.pdf

1、文中主要以劉家峽懸索橋施工過程及成橋狀態(tài)線形、內(nèi)力分析而展開。重點(diǎn)對(duì)橋梁施工過程及成橋狀態(tài)下荷載作用運(yùn)用幾何非線性分析理論分析。下文列出主要研究?jī)?nèi)容:
　　 (1)基于主纜線形的解析理論編寫了空纜和成橋狀態(tài)線形計(jì)算FORTRAN程序。同時(shí)采用MIDAS有限元軟件建立施工過程有限元模型;對(duì)比分析兩計(jì)算結(jié)果,求得本橋的空纜及成橋狀態(tài)特性。
　　 (2)采用幾何非線性有限元方法計(jì)算加勁梁吊裝過程中主纜線形、各跨無應(yīng)力長(zhǎng)度的變化

2、值、索鞍偏移量、空纜索夾安裝位置及吊桿間距施工過程變化。
　　 (3)主索鞍的偏移會(huì)對(duì)主塔產(chǎn)生偏心彎矩,為保證主塔的受力安全,合理計(jì)算預(yù)估主索鞍在施工過程中的回退量。
　　 (4)為了準(zhǔn)確求解主纜的無應(yīng)力長(zhǎng)度,必須對(duì)索鞍處進(jìn)行無應(yīng)力長(zhǎng)度修正。求解8元非線性方程組,采用MATLAB軟件基于牛頓-拉夫遜迭代方法編寫了修正索鞍處無應(yīng)力長(zhǎng)度及主纜實(shí)際支承坐標(biāo)的計(jì)算程序。結(jié)果表明即使成橋狀態(tài)主索鞍偏移量為0,但是主索鞍圓心和主塔的

3、形心也會(huì)有偏差(偏向中跨)。因此,在主索鞍預(yù)偏時(shí)需考慮由此偏差引起的主索鞍偏移量。
　　 (5)本文對(duì)活載作用下懸索橋的結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行了詳細(xì)的分析,著重對(duì)車道荷載和溫度荷載作用下的主纜、加勁梁及主塔的線形、內(nèi)力最不利位置計(jì)算。得出主纜和加勁梁線形和內(nèi)力最不利位置一般為四分之一跨度附近。而且,對(duì)車道荷載作用下采用線性二階理論和幾何非線性理論分別計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明,活載作用下的線性二階理論計(jì)算結(jié)果比幾何非線性計(jì)算結(jié)果偏大10％左右。因

4、此,在進(jìn)行懸索橋設(shè)計(jì)時(shí)活載按照線性二階理論計(jì)算偏安全。
　　 (6)文中驗(yàn)算了索和桁架單元的切線剛度矩陣,簡(jiǎn)要敘述切線剛度矩陣方程求解過程。通過單元切線剛度矩陣可以反映出明顯的幾何非線性效應(yīng),線性疊加原理不再適用。
　　 綜合分析可知;懸索橋尤其是大跨度懸索橋的幾何非線性效應(yīng)非常明顯。無論是施工過程中還是在成橋營(yíng)運(yùn)狀態(tài)時(shí)都是要重點(diǎn)分析研究。雖然在計(jì)算活載作用時(shí)按照偏于安全的線性二階計(jì)算滿足設(shè)計(jì)要求;但是懸索橋的單跨跨度很