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基于CR列式的斜拉桥几何非线性分析
| 论文题名： | 基于CR列式的斜拉桥几何非线性分析 |
| 关键词： | 斜拉桥;几何非线性;悬链线索单元;有限元分析 |
| 摘要： | 斜拉桥几何非线性分析目前主要采用等效模量考虑索垂度效应，稳定函数或几何刚度阵考虑梁柱效应、拉格朗日增量列式(TL列式或UL列式)考虑大位移。由于斜拉桥跨度范围涵盖广，多大跨径考虑或不考虑结构几何非线性影响没有明确的界定，对于400-600m跨径斜拉桥多数研究者只采用等效模量考虑索垂度效应，简化地考虑几何非线性。本文则采用改进的CR-UL列式，悬链线索单元模拟拉索方法对400～600m跨径斜拉桥几何非线性作精细化分析，主要研究内容如下： 1.总结TL列式、UL列式和CR列式的特点，从3种列式的公式推导上说明其各自的优缺点。验证CR-UL列式在计算几何非线性上的准确性，指出UL列式在计算大位移几何非线性问题上误差较大，为斜拉桥非线性有限元分析提供理论基础。 2.对比基于线性二阶理论的P-Delta分析与非线性分析的计算原理，并以实例证明，在结构位移相对较小的情况时P-Delta分析能得出与非线性分析很接近的结果。 3.回顾悬链线索单元的基本方程和切线刚度矩阵的推导过程，验证悬链线索单元在计算索垂度效应方面的精准性，为用悬链线索单元模拟斜拉索提供了理论基础。 4.以400、600米级两座结构相似的钢箱斜拉桥为例，基于CR-UL列式理论，悬链线索单元模拟拉索，通过全桥仿真建模，计算了全部施工阶段和使用阶段斜拉桥几何非线性的影响，并与另外4种不同几何非线性分析方法进行对比。主要结论为：①斜拉桥大位移几何非线性影响较小，采用线性二阶的P-Delta分析或基于CR列式的几何非线性分析考虑梁柱非线性均能满足工程要求；②400米级斜拉桥采用等效模量法考虑垂度效应，线性二阶计算梁柱效应和大位移即能得到满足工程需要的结果；但随着跨度增加，几何非线性影响增加，600米级斜拉桥建议采用悬连线索单元模拟斜拉索，几何刚度阵非线性计算梁柱效应和大位移的方法。 |
| 作者： | 魏科 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 梁鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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