悬索桥施工过程中主缆与索鞍的精细化模拟

发布时间：2021-08-17 16:21

　　随着悬索桥建设跨度的增大,在悬索桥的施工过程中主缆线形控制也变得越来越重要。由于悬索桥结构具有很强的非线性特点,所以在实际的设计与施工中通常采用有限元程序对悬索桥结构进行计算。而目前常用的有限元程序在对悬索桥施工过程模拟时一般忽略索鞍的影响,因此其计算结果有一定的误差。对于大跨度悬索桥来说这种误差是不可忽略的,所以分析时应对主缆与索鞍进行精细化模拟。本文基于非线性有限元理论与分段悬链线理论,对悬索桥索鞍-索单元和适用于悬索桥分析的有限元程序进行了分析研究。主要内容如下:首先对悬索桥索鞍与主缆之间的接触性非线性关系进行研究分析,建立了求解索鞍与主缆之间切点的迭代求解方法。改进了迭代求解初值的计算方法,有效的减少了由于初值不合理造成的迭代不收敛现象,减少了所需迭代次数。并且建立了索鞍-索单元,给出了其单元状态求解方法、单元切线刚度矩阵求解方法。分析了索鞍-索单元在分析悬索桥散索鞍时的计算与模拟方法。然后依据分段悬链线理论建立了悬链线索单元,并推导其状态求解过程。并且根据C.R列式法建立梁单元、杆单元。具体分析非线性有限元基本方程的求解理论,采用迭代法编写包含索鞍-索单元的非线性有限元程序,... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 悬索桥的发展历史概述
    1.2 空间体系悬索桥的发展历史概述
    1.3 研究现状
        1.3.1 主缆线形计算理论
        1.3.2 索鞍对主缆线形的影响
    1.4 本文主要内容
2 平面索鞍的精细化计算
    2.1 索鞍的模拟方法
        2.1.1 解析迭代法
        2.1.2 框架单元模拟法
        2.1.3 多个只受压杆单元模拟法
    2.2 平面索鞍-索单元
        2.2.1 建立索鞍-索单元
        2.2.2 索鞍-索单元的单元状态求解
        2.2.3 索鞍-索单元的状态求解正确性算例考证
        2.2.4 平面索鞍-索单元刚度矩阵
        2.2.5 平面索鞍-索单元刚度矩阵算例
        2.2.6 索鞍单元迭代初值的求解方法
        2.2.7 散索鞍的模拟
    2.3 本章小结
3 平面缆索体系悬索桥分析有限元程序
    3.1 非线性有限元法
        3.1.1 拉格朗日列式有限元法
        3.1.2 CR列式法
    3.2 非线性方程求解方法
        3.2.1 荷载增量法
        3.2.2 迭代法
    3.3 求解收敛准则
    3.4 平面桁架单元
    3.5 平面梁单元
        3.5.1 平面梁单元的杆端力求解
        3.5.2 平面梁单元的坐标转换矩阵
        3.5.3 平面梁单元的切线刚度矩阵
    3.6 平面悬链线单元
        3.6.1 悬链线索的解析解
        3.6.2 悬链线索单元的建立
    3.7 本文程序开发
        3.7.1 本文程序特点与功能
        3.7.2 本文程序的计算流程
    3.8 实例验证
        3.8.1 缆索体系线形计算实例
        3.8.2 悬臂梁计算实例
        3.8.3 悬索桥成桥与空缆状态缆索体系计算实例
        3.8.4 悬索桥计算实例
    3.9 本章小结
4 空间缆索体系悬索桥主缆线形的精细化计算
    4.1 空间主缆线形的计算理论
        4.1.1 空间弹性悬链线索的计算假设
        4.1.2 空间悬链线索单元
    4.2 空间索鞍-索单元
        4.2.1 空间索鞍-索单元的建立
        4.2.2 空间索鞍-索单元的单元状态求解
        4.2.3 空间索鞍-索单元刚度矩阵
        4.2.4 空间散索鞍的模拟
    4.3 实例验证
        4.3.1 空间主缆线形计算实例
        4.3.2 空间缆索体系线形计算实例
    4.4 本章小结
结论
参考文献
附录 空间索鞍-索单元切线刚度矩阵
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]空间缆索体系悬索桥动力特性分析[J]. 刘玉辉,沈子烨,冯康平.  北方交通. 2018(03)
[2]悬索桥计算理论发展及其分析[J]. 王晓倩,曾诗琪,冯彩霞.  工程与建设. 2017(05)
[3]悬索桥发展概述及展望[J]. 刘箐霖,梁仁鸿.  交通世界（运输.车辆）. 2015(05)
[4]悬索桥有限元计算的三节点空间鞍座单元[J]. 齐东春,沈锐利,刘章军,谈云志.  西南交通大学学报. 2014(06)
[5]基于分段悬链线理论的悬索分析矩阵迭代法[J]. 秦剑,夏拥军.  工程设计学报. 2013(05)
[6]荷载增量法的改进及应用[J]. 肖龙,侯建国,董黛,安旭文,李茂华.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2013(05)
[7]不同索单元形式对悬索桥受力分析的影响[J]. 许琳,檀永刚,张哲.  山东交通学院学报. 2013(03)
[8]西堠门大桥主索鞍座设计[J]. 常志军,张克.  公路. 2009(01)
[9]悬索桥主缆初始位形的悬链线方程精细迭代分析法[J]. 陈常松,陈政清,颜东煌.  工程力学. 2006(08)
[10]悬索桥结构分析中索鞍的精确模拟[J]. 魏建东,刘忠玉.  工程力学. 2006(07)

博士论文
[1]大跨径悬索桥主缆精细化计算研究[D]. 齐东春.西南交通大学 2012
[2]自锚式吊拉组合桥非线性计算程序开发[D]. 张征.大连理工大学 2010
[3]混合梁悬索桥非线性精细计算理论及其应用[D]. 李传习.湖南大学 2006

硕士论文
[1]空间缆索体系悬索桥施工过程精细化分析[D]. 朱明.西南交通大学 2017
[2]悬索桥施工过程中缆索系统的精细模拟[D]. 许琳.大连理工大学 2013
[3]斜拉桥拉索静力分析及施工控制[D]. 邓安.长沙理工大学 2009
[4]丰都长江大桥施工方法及新技术研究[D]. 王勇.西南交通大学 2002



本文编号：3348095