復雜懸索橋施工過程精細化分析研究.pdf

1、隨著懸索橋跨徑的不斷增大,主纜恒載拉力所占的比重不斷增大,安全系數(shù)則逐漸減小,因此,有必要對懸索橋的施工過程進行更為精確的分析,而數(shù)值解析法和有限元法是懸索橋分析的兩個主要方法,本文在對這兩種方法分別進行完善的基礎(chǔ)上,將它們有機地結(jié)合起來,從而達到精細化分析的目的.首先,詳細分析了數(shù)值解析法的理論基礎(chǔ),完善了各種狀態(tài)下平面纜索懸索橋主纜無應力長度和線形等的計算方法并編制了相應的程序,可考慮各種鞍座及其頂推、吊索、主塔剛度、貓道、溫度變化

2、等因素的影響;提出了成橋狀態(tài)錨跨索股的兩種合理索力分布模式,從而可按照錨跨索股的實際布置考慮索股離散性的影響,通過索股架設(shè)過程分析精確地計算基準索股的線形和索股架設(shè)過程中錨跨索股的理想張拉力,從而為施工提供準確的依據(jù);發(fā)展了雙纜體系多跨懸索橋主纜線形的數(shù)值解析方法并編制了相應的程序,對雙纜體系懸索橋的受力特點進行了初步的研究;其次,提出了空間纜索懸索橋主纜線形的數(shù)值解析方法并編制了相應的程序,采用的空間計算模型可同時考慮主纜和吊索,可考

3、慮空間鞍座的影響,且提出的算法具有很好的通用性,可用于各種懸索橋的主纜線形分析;完善了基于懸索精確解析解的索單元,考慮了節(jié)間荷載和兩端剛臂的影響以及在組合均布荷載作用下的情形,并從理論上推導了空間索單元的平面外剛度系數(shù),從而將空間索單元統(tǒng)一到平面索單元;提出了可用來模擬各種鞍座的鞍座-索單元,這種單元將鞍座及其頂推的模擬融為一體,也隱含了主纜與鞍座相切和主纜無應力長度保持不變這兩個重要條件,提出了基于Newton-Raphson法的狀態(tài)

4、求解方法,并推導了顯式表示的切線剛度矩陣,計算表明,這種單元具有很好的計算精度和計算速度;采用了適用于大轉(zhuǎn)動的CR列式梁單元,對梁單元和桿單元,直接從初始態(tài)一次性地計算單元的抗力,并計算所有荷載在當前狀態(tài)下的桿端力;在綜合已有的非線性方程求解方法的基礎(chǔ)上,針對懸索橋施工過程計算的特點,提出了將不平衡力向量在一個荷載步內(nèi)分級施加的新算法,取得了很好的收斂效果;根據(jù)數(shù)值解析法和有限元法各自的優(yōu)缺點,提出了將這兩種方法有機地結(jié)合起來進行懸索橋