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超大跨度斜拉桥几何非线性及随机模拟分析
| 论文题名： | 超大跨度斜拉桥几何非线性及随机模拟分析 |
| 关键词： | 斜拉桥;超大跨度;几何非线性;随机模拟;施工过程;有限单元法;CR列式;不平衡力;悬链线索单元;无应力构形;软件开发;Automation;数据库;Access;AutoCAD;时空演变;时空包络;Monte Carlo;施工精度控制 |
| 摘要： | 斜拉桥的跨度记录正向1000m大关冲刺.当斜拉桥进入超大跨度范围后,几何非线性问题更加突出,桥梁工程界迫切需要更精确的理论和方法来彻底理解和精确预测结构响应.本文围绕超大跨度斜拉桥几何非线性及随机模拟分析而展开.(1)结构几何非线性分析方面.定性地明确TL、UL和CR列式的性能差异和适用范围,详细介绍了切线刚度矩阵、节点荷载、单元荷载、单元抗力的各种处理方法.着重论述了作者推崇的CR列式全量法,它的主要特点是在CR坐标系下精确扣除单元刚体运动和基于整体平衡条件而不是增量平衡条件计算单元抗力,这使得能够取消增量步内为小转动的限制和避免误差累积,具有极高的精度和效率.(2)斜拉索分析理论及特性研究方面.基于悬链线索单元理论,提出全套斜拉索计算的方法体系.它可以精确统一地求解几乎所有的斜拉桥单索静力问题,可以方便地将悬链线索单元引入斜拉桥分析.(3)超大跨度斜拉桥几何非线性分析方法及软件开发方面.介绍桥梁结构几何非线性分析的原理,提出利用CR位移求梁单元无应力构形的方法,比较基于CR全量方法和常规增量方法考虑桥梁施工过程的不同之处.(4)超大跨度斜拉桥几何非线性分析方面.基于CR列式全量法和悬链线索单元,建立精细的几何非线性分析模型,详细分析了苏通大桥的力学行为和几何非线性影响,包括施工阶段效应增量、施工阶段效应时程、施工阶段效应包络、恒载效应、活载效应以及无应力构形.(5)超大跨度斜拉桥力学性能方面.研究了主梁、主塔抗弯刚度对苏通大桥整体力学性能的影响.研究表明,施工阶段结构局部受力特征明显,主梁刚度对施工阶段位移增量有很大影响;成桥阶段结构以整体受力为主,大跨度斜拉桥成桥阶段的竖向刚度主要由梁、索、塔组成的巨大的三角桁架体系提供,梁、塔构件本身的刚度对结构竖向刚度影响很小.(6)超大跨度斜拉桥施工过程随机模拟方面.采用Monte Carlo与有限元相结合的方法,将梁段自重、张拉索力看成随机变量,进行苏通大桥施工过程随机模拟,研究恒载效应的频度、均值和标准差.研究表明,梁段自重、张拉索力变异对钢主梁斜拉桥恒载应力的影响不如对混凝土主梁斜拉桥那么明显,但其对恒载构形的影响不可忽略. |
| 作者： | 梁鹏 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 肖汝诚 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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