原文传递
用样条函数对具有初始几何缺陷抛物线拱承载力的研究
| 论文题名： | 用样条函数对具有初始几何缺陷抛物线拱承载力的研究 |
| 关键词： | 抛物线拱;初始几何缺陷;非线性应变矩阵;样条函数;侧向风作用;有限变形理论 |
| 摘要： | 由于施工过程中不确定因素的存在，拱肋将不可避免地存在不同的初始几何缺陷。初始几何缺陷的存在，将导致结构稳定性承载力下降，因此在施工过程中应该严格控制初始几何缺陷。本文利用样条函数和稳定理论对此进行了研究。 样条函数以其特有的优点可以用来逼近任意的连续曲线，且具有较高的精度。本文中，样条函数被用来逼近初始几何缺陷和建立拱肋的位移函数(即建立样条元)。比有限元法有更高的收敛性、数值稳定性。 应用有限变形理论推导出了含有拱曲率的非线性项，经比较分析在面内、面外稳定性上更接近实际。建立了能够同时考虑面内和面外的理想抛物线拱一类稳定的控制方程，推导了基于样条函数和离散变分原理的刚度矩阵和荷载向量，并利用Matlab编制了计算程序；推导了考虑拱曲率的非线性应变矩阵，推导出具有初始几何缺陷和几何非线性的几何刚度矩阵和大位移刚度矩阵，并采用边缘纤维屈服准则来判断结构是否失稳。 本文最后考虑了三种形态的初始几何缺陷和十年一遇侧向风作用对稳定系数的影响，从计算结果可以看出：随着拱肋矢跨比的增大，初始几何缺陷的影响变得越来越显著；初始几何缺陷相同时，矢跨比的变化对稳定系数的影响很小；初始几何缺陷的大小和形态是结构稳定的重要影响因素，二者均不可忽略；在侧向风作用下，随着矢跨比的增加，侧向风力对拱肋的稳定性影响增大，稳定系数比无风时下降35-38％；随着缺陷系数的增加以及侧向风力的作用，稳定系数在许多情况下低于4.0，因此为保证拱肋的稳定性，必须严格控制拱肋的缺陷量；无论初始几何缺陷形态是什么形式，结构失稳时都对应于一类缺陷失稳模态，有侧向风作用这种发展趋势更加明显。 |
| 作者： | 刘轶峰 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 宋建华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
