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大跨度斜拉桥施工全过程非线性行为研究

杨兴旺  
【摘要】: 本文围绕大跨度斜拉桥考虑施工全过程的几何非线性分析问题展开研究工作,全文在结构和内容上分为两个部分:施工全过程几何非线性通用分析方法研究和大跨度斜拉桥施工全过程几何非线性行为研究。 第一部分内容首先介绍了固体力学几何非线性基本理论和有限元列式,讨论了空间杆系几何非线性有限元单元矩阵的一维积分简化形式、单元矩阵计算的显式表达式和残余力计算方法,提出了分阶段生成的单元初始单元坐标系方位确定的两种方法,以及多施工阶段计算时结构状态在阶段间传递和累加的处理方式。 然后,针对大跨度斜拉桥施工全过程几何非线性的结构特点和分析特点,提出了采用分级等效集中荷载法或单元降温法解决斜拉索张拉过程中张拉力为非保守力的问题,给出了使用单元降温法时搜索目标温度值的迭代算法。明确了结构安装线形和制造线形的异同,提出了一种根据梁段安装位置和施工全过程分析结果直接计算制造线形的方法,该方法与线性或非线性的分析类型无关。提出了一种实现施工全过程几何非线性分析时新安装单元与已有单元平顺连接的方法——随动初始位移法,该方法与实际施工过程完全一致,可以将任何给定的安装线形引入分析过程,不会导致任何非线性求解收敛困难的问题。基于非线性有限元基本理论和本文提出的各种分析方法和处理方式,编制了能够实现大跨度斜拉桥施工全过程几何非线性分析的计算程序LSB2006。 第二部分内容以南京长江三桥和苏通长江大桥为工程背景,分析了大跨度斜拉桥施工全过程的几何非线性行为,从结构在施工阶段受载变形、成桥后受载变形、施工全过程总变形、施工阶段内力增量和成桥内力等多方面详细分析了大跨度斜拉桥非线性影响的大小及其规律性。


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