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原文传递桥梁结构的精细计算及软件开发研究

论文题名：	桥梁结构的精细计算及软件开发研究
关键词：	桥梁结构;软件开发;徐变计算;伽辽金方法;应力分析
摘要：	随着我国桥梁建设处于高速发展时期，在桥梁的设计、施工和科研工作中，采用软件进行结构分析已经成为当今的主流，国内外结构分析通用程序和桥梁分析专用程序的不断推出，如国内的桥梁博士、西南交大BSAS、大桥院的SCDS，国外的韩国MIDAS、美国Bently公司TDV。这意味着对桥梁设计和桥梁技术相关人员提出了更高的要求。作为一名结构工程师，倘若对程序内部的分析理论、编程原理缺乏了解，缺少特殊结构的处理分析方法的知识，则在分析多变的桥梁结构时，或者在进行特殊的分析时，就会显的手足无措，并且对结果的正误判断也会带来困难。　　本文做的主要工作如下: 　　 1)针对于徐变的计算，主要研究了混凝土徐变的计算思路及方法，并通过了不同的理论方法进行对比定性分析，根据实际例子来观察不同结果并与商业软件对照。对徐变系数（或者徐变度）的计算采用了二种方式拟合，线性与非线性。在实际应用过程中，往往是采用线性拟合，这是因为在计算徐变的影响时，徐变系数是要被反复拟合，线性拟合速度快，效果良好，而非线性拟合耗时多，还容易导致不收敛。因此商业软件基本上都是采用线性拟合。本文对04规范的徐变系数进行了指数级数拟合，验证本文方法的正确性。针对于徐变的计算，提供了二种计算方法，都是从不同角度基于线性的方法。本章并没有提供非线性的方法，在实际商业软件的计算也是局限在线性范围内。用例子对这二种线性计算方法的结果与MIDAS的结果进行了对比，计算的值相差并不是特别大。　　 2)本文研究了如何在弹性梁基础上，利用伽辽金方法，建立求解梁截面应力在网格划分的节点处的应力值，这样可以得到截面精确的应力分析，并且还可以进一步利用一个渲染工具，这样就可以渲染出整个截面的应力云图。该方法相比采用实体单元分析而言，优点在于不需要把梁划分成实体单元，只需要把我们关心的截面进行平面网分，这意味着，将占用相对很少的内存空间，形成总刚的阶数也无疑也小很多，计算速度也会有明显改善。本章还通过实例与ANSYS的实体单元结果对比，得到比较满意的答案，说明本章的方法是可靠的。本章讨论梁的三个常见问题:1）自由扭转，2）横向剪切，3）约束扭转，但是在处理方法上还是一致的。　　 3)本文在软件框架设计研究了有限元核心类的设计方案，也介绍了一些作为前后处理必须的常见的图形显示技术(ACIS，Parasolid，Opencascade)，还提出框架消息通讯机制，这些技术都可作为开发人员的参考。从FORTRAN的角度，研究了如何采用命令语言，设计出一个通用性的有限元求解器，并具体良好的扩展性能。在设计通用求解器上，针对于一些特殊的工程问题，如:倾斜支座、刚臂单元、铰接梁、梁的截面特性值的通用计算方法、预应力的处理等，都进行了从理论上的推导分析，并且进行了实例上的验证。
作者：	阳斌
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	颜东煌;陈常松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文