大跨度钢箱系杆拱桥的弹塑性稳定分析

发布时间：2017-10-19 15:02

  本文关键词：大跨度钢箱系杆拱桥的弹塑性稳定分析

  更多相关文章： 钢箱系杆拱桥 弹塑性稳定 双重非线性 有限元

【摘要】：由于系杆部分可以承受拱脚的水平推力,系杆拱桥对墩台和地基的要求明显降低,扩大了系杆拱桥的使用范围。与传统拱桥相比,系杆拱桥具有明显的力学和美学优势,在桥梁设计和建设中备受青睐,而随着跨径的增加,稳定问题成为设计的主要控制因素之一。本文回顾了拱桥稳定分析理论的发展过程和研究现状,确定了影响拱桥稳定的主要因素有：压弯效应、大位移效应、材料非线性因素。介绍了桥梁结构几何非线性和材料非线性有限元理论。针对几何非线性,首先对TL列式、UL列式以及CR列式进行比较,然后重点介绍了CR列式的概念、坐标系和转动问题。针对材料非线性,介绍了塑性铰法和塑性区法的概念,并结合理想弹塑性本构模型,重点介绍了网格模型法求解单元弹塑性刚度矩阵的过程。针对以上影响稳定的三种因素,分别通过在空间梁单元刚度矩阵中引入稳定函数、CR列式法、网格模型法计算弹塑性刚度矩阵进行考虑。介绍了第一类稳定问题和第二类稳定问题的有限元分析方法,并采用C++语言编制了拱桥稳定分析程序,实现了拱桥的弹塑性静力计算、第一类弹性稳定计算和第二类弹塑性稳定计算,在拱桥的稳定计算中实现了双重非线性的考虑,并结合算例验证程序的准确性。运用已编制的拱桥稳定分析程序,对国内某下承式钢箱系杆拱桥进行了第二类弹塑性稳定计算,分析拱桥的塑性区域的发展过程、失稳机理,分析了材料非线性因素对该系杆拱桥稳定的影响,说明该桥满足稳定性要求。
【关键词】：钢箱系杆拱桥 弹塑性稳定 双重非线性 有限元
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.225
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 研究背景10-18
• 1.1.1 大跨度拱桥的稳定性问题11-12
• 1.1.2 大跨度拱桥弹塑性稳定研究的意义12-13
• 1.1.3 稳定领域国外研究现状13-15
• 1.1.4 稳定领域国内研究现状15-18
• 1.2 主要研究内容18-19
• 1.3 技术路线与可行性研究19
• 1.4 课题研究的创新性19-21
• 第2章 拱桥结构稳定分析理论21-38
• 2.1 几何非线性分析21-27
• 2.1.1 TL、UL、CR列式比较21-22
• 2.1.2 单元刚度矩阵22-25
• 2.1.3 有限转动和坐标体系转换25-27
• 2.2 材料非线性分析27-32
• 2.2.1 塑性铰法29
• 2.2.2 塑性区法29-32
• 2.3 非线性方程组的求解方法及收敛准则32-34
• 2.3.1 非线性方程求解32-33
• 2.3.2 收敛准则33-34
• 2.4 稳定问题的有限元分析方法34-36
• 2.4.1 第一类稳定问题的有限元分析方法34-35
• 2.4.2 第二类稳定问题的有限元分析方法35-36
• 2.5 总结36-38
• 第3章 拱桥稳定分析程序编制38-48
• 3.1 非线性弹性静力计算38-41
• 3.2 非线性弹塑性静力计算41-45
• 3.3 第一类弹性稳定分析程序45
• 3.4 第二类稳定分析程序45-46
• 3.5 总结46-48
• 第4章 大跨度钢箱拱桥空间弹塑性稳定分析48-82
• 4.1 工程概况48-49
• 4.2 有限元计算模型49-53
• 4.3 运营阶段稳定性分析53-79
• 4.3.1 工况(1)的弹塑性稳定分析54-60
• 4.3.2 工况(2)的弹塑性稳定分析60-63
• 4.3.3 工况(3)的弹塑性稳定分析63-66
• 4.3.4 工况(4)的弹塑性稳定分析66-68
• 4.3.5 工况(5)的弹塑性稳定分析68-72
• 4.3.6 工况(6)的弹塑性稳定分析72-77
• 4.3.7 小结77-79
• 4.4 材料非线性因素对拱桥稳定的影响79-81
• 4.5 总结81-82
• 第5章 结论与展望82-84
• 5.1 结论82
• 5.2 展望82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-90
• 攻读硕士期间参与科研实践项目90
• 攻读硕士期间发表论文情况90

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本文编号：1061746