基于U.L列式的带刚臂平面梁元非线性分析

为解决平面梁元在相交处可能存在的刚性连接问题,根据带刚臂平面梁元在受力后的运动和变形特点,基于U.L法推导出两端带任意刚臂的平面梁元的切线刚度矩阵表达式,指出已有文献在推导过程中省略了单元已有内力对切线刚度矩阵附加项的影响,有可能出现在非线性程度较高的时候计算不收敛的问题,给出了不平衡力的精确全量算法,并提供了详细的计算步骤;利用本文的研究成果编制了程序,对无刚臂和有刚臂的平面梁结构进行了几何非线性分析.计算结果表明这种非线性单元列式的正确性和非线性求解过程的收敛性,实用价值较强.     

自锚式悬索桥施工过程模拟分析

基于UL列式的虚功增量方程,推导出了适用于悬索桥缆索几何非线性分析的两节点悬链线索单元,并在此基础上,提出了一套模拟自锚式悬索桥施工全过程的精细迭代算法.以佛山市平胜大桥独塔自锚式悬索桥(主跨350 m)为例,对加劲梁的施工拟采用2种模拟方法,方法1为“等效集中力法”,即把加劲梁的重量等化为集中力作用在主缆上,而方法2则是考虑加劲梁的重量由主缆和加劲梁共同承担.应用自编程序,分别对其进行了施工过程的模拟计算,得到了各自的鞍座及索夹偏位、主缆初始线形等架设参数以及一期恒载、二期恒载状态下的结构几何形状及内力.通过对2种施工模拟方法的比较分析得出,方法1具有较好的可行性.     

基于共转法U.L.列式三节点壳元几何非线性有限元分析

以三维连续介质力学和虚功原理为基础,推导出增量U.L.有限元列式,该列式保留了大位移增量刚度矩阵项,通过对该刚度矩阵进行修正可使之成为对称矩阵.根据该增量U.L.列式,文中采用三边形的形函数推导了三维三节点壳元的切线刚度矩阵,并考虑了横向剪切应力的影响.在求解增量方程时,采用CR(Co-rotational)法,将刚体位移从节点位移增量中扣除,得到节点纯变形增量,利用小应变理论计算单元内力.编制了非线性有限元程序,通过算例进行了几何非线性分析,验证该理论的精确性、高效性和通用性.     

悬索桥施工过程钢桁梁应力控制分析

悬索桥施工过程中,钢桁梁线形随主缆的大位移不断变化;同时伴随着钢桁梁受力的增加和结构刚度的增加。钢桁梁杆件应力在这些因素的影响下,往往施工过程应力要比成桥状态应力大许多。同样不同的施工顺序和方法在施工过程中对钢桁梁杆件应力的影响也是不同的。通过对矮寨悬索桥钢桁梁新施工方法过程中杆件应力监控来分析钢桁梁杆件应力在施工过程中的变化规律。并和坝陵河大桥施工过程中钢桁梁杆件应力进行比较分析。为新施工方法完善和积累经验奠定基础,也为以后钢桁梁杆件的设计和施工方案的选择提供参考。     

稳定型悬索桥的动力位移响应分析

建立稳定型悬索桥的受力模型,并且计算该桥在不同车辆移动荷载作用下的位移响应.并且对计算结果进行了一定分析.     

自锚式悬索桥的特点与计算

通过对有限位移理论分析,采用有限元法对不同参数的自锚式悬索桥进行分析研究,得到了自锚式悬索桥的一些受力结点及变化规律,为自锚式悬索桥的设计提供理论依据。     

改进CR列式法及在几何非线性分析中的应用

在结构等效外荷载计算、单元杆端抗力向量计算及单元轴向变形方面对传统的CR列式法进行了改进。利用MATLAB数学分析软件编制相应分析程序,并通过算例分析比较表明方法具有迭代收敛速度快、计算稳定,精度高的特点。     

中央扣对三塔悬索桥地震反应的影响

针对三塔悬索泰州长江大桥这一特殊桥型,基于Abaqus台建立了该桥的空间动力有限元模型并进行非线性动力分析.研究了地震作用下,缆梁间刚性中央扣对三塔悬索桥塔梁位移、塔柱内力以及塔梁间弹性拉索的影响.研究结果表明:中央扣对三塔悬索桥动力特性有不可忽视的影响;由于中央扣增强了缆梁间相互作用,在地震作用下,中塔横向位移与加劲梁跨中竖向位移均有所增加,中塔柱纵桥向剪力有所减小;中央扣限制了加劲梁纵向位移并减小了加劲梁对中塔下横梁的作用,但边塔柱底扭矩有所增加.     

自锚式悬索桥施工中吊索张拉方法研究

针对自锚式悬索桥施工中体系转换的关键问题--张拉吊索使主梁脱离支架的复杂非线性过程,考虑结构承载能力和张拉设备能力等约束条件,研究了主梁脱离支架状态的确定方法、张拉次数和接长杆数量的优化方法.对万新大桥计算表明,利用该方法,通过4次张拉吊索可以达到理想的主梁脱离支架状态,通过3次张拉吊索可以达到满足要求的实际主梁脱离支架状态,优化后的接长杆数量为全桥吊索数量的27%.     

基于UL列式的带刚臂平面杆元非线性分析

为了解决平面杆元在相交处可能存在的刚性连接问题，根据带刚臂平面杆元在受力后的运动和变形特点，基于UL法，推导出两端带任意刚臂的平面杆元的切线刚度矩阵．利用该研究成果编制了程序，对无刚臂和有刚臂的平面杆结构进行几何非线性分析．计算结果证明了这种非线性单元列式的正确性和非线性求解过程的收敛性．     

Space shape finding FE analysis for suspension bridge based on CR formulation method

The problem of geometric non-linearity simulation for spacial cable system was solved by introducing the truss element based on corotational coordinate (CR) system, cable structure materials and node coordinates and automatic refreshing algorithms for element internal force. And the shape-finding problem for maneuvering profile was solved with the Newton-Raphson based on energy convergence criteria with search function. This has avoided the regular truss element assumption extensively used in traditional methods and catenary elements which have difficulties in practical application because of the complicated formulas. The use of CR formulation has taken into account the stiffness outside the cable plane via a geometric stiffness matrix, realizing the 3D space analysis of a cable bridge and improving the efficiency and precision for the space geometric non-linearity analysis and cable structure, and enabling more precised simulation of geometric form finding and internal force of the large span suspension bridge main cable under construction.     

基于索鞍无预偏施工悬索桥的施工仿真

针对索鞍无预偏的悬索桥施工设计，通过基于悬索力学的解析迭代法与基于有限位移理论的有限元法相结合，系统地进行了施工中的主索下料长度、空缆状态及空缆标高、加劲梁吊装阶段的主塔受力和变形以及锚跨索股张拉时机与张拉量等控制参数的仿真计算；并利用ANSYS程序和有限位移理论在悬索桥施工仿真应用时解的延续性和可逆性，从link10单元初应变调整入手，放弃初始状态试算的大循环迭代方法，建立了利用通用程序从结构成桥状态倒退到初始状态的有效方法。     

悬索桥张拉锚跨索股施工控制技术

针对悬索桥张拉锚跨索股纠偏索塔偏位的新施工工艺,利用悬索桥主缆无应力长度不变的原则,确定锚跨索股张拉预留量的计算方法;根据悬索桥施工控制理论和有限元程序,研究分阶段分批张拉锚跨索股施工控制技术。结果表明:施工过程中应将各索股之间的应力差控制在150MPa以内,塔顶相对偏位控制在5 cm以内,经过循环张拉后,成桥阶段各索股实测索力与理论索力差值的最大值占理论索力的5%,索力均匀;施工过程中确定的锚跨索股预留量为53 cm,该预留量的计算方法简单、准确。     

桥梁吊杆索尾流驰振问题的数值研究

对一座大桥长吊杆索的尾流驰振问题进行了数值研究.基于Reynolds平均的非定常N-S方程和SST k-ω湍流模型,采用商业CFD软件FLUENT对串列双吊杆索的绕流流场进行了数值模拟,得到了不同工况下下游吊杆索气动力的瞬时值、时间平均值及其气动导数.在此基础上进行的上游吊杆索尾流中的下游吊杆索的稳定性分析发现,在设计参数下,当攻角较大或较小时是稳定的,但在攻角的中间范围是不稳定的,会发生尾流驰振现象.该结果与传统理论一致,为该桥的增设阻尼器的必要性提供了依据.     

悬索桥主缆单元索股水平收放索技术应用智能放索装置研制

介绍了悬索桥主缆单元索股放索时，针对水平收放索技术的一种被动式智能放索装置的设计原理、组装和试验，以及在使用此智能放索装置后，主缆单元索股放索质量的提高。     

大跨径悬索桥缆索承重构件公路火灾的瞬态空间温度场数值模拟

文章在国内外火灾研究工作的基础上,基于Ingason H平方增长模型,提出了适用于公路桥梁火灾研究的热释放率数学模型;根据建立的公路火灾物理模型,通过数值模拟给出公路火灾下悬索桥主缆、吊索表面温度及热流密度随火灾的发展过程而变化的规律公式,并建立了承重构件瞬态空间温度场。同一火灾场景下,不同直径的吊索可以采用相同的瞬态空间温度场;不同直径的主缆在不同位置具有相同的温度θt2时,可以采用相同的瞬态空间温度场。该研究成果可为今后大跨径悬索桥的抗火设计提供科学依据。     

大跨径自锚式斜拉-悬索协作体系桥非线性随机静力分析

自锚式斜拉-悬索协作体系桥综合了斜拉桥和自锚式悬索桥的特点,完全取消了庞大的锚碇,为深海软基建设大跨径桥梁提供了一种理想方案.对自锚式斜拉-悬索协作体系桥进行了确定性非线性分析并应用响应面法进行了非线性随机静力分析,算例研究结果表明,各种随机变量的变异对自锚式斜拉-悬索协作体系桥响应影响规律不同,同其他随机变量相比,主缆弹性模量和截面面积的变异对桥梁跨中挠度影响最为显著,其次是钢主梁参数,而吊杆参数的变异对其影响可以忽略不计.