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斜拉桥是一种大跨径、大长细比、高次超静定的复杂结构体系。该桥型主梁柔度大,且承受弯矩作用的同时也承受着巨大的轴力作用。目前国内外对于斜拉桥的非线性计算理论尚不够成熟。所以对斜拉桥非线性因素影响的研究可以对工程实践具有较好的指导意义。
本文以姚东大桥为工程背景,通过对该桥的几何大变形分析、P-Δ分析和考虑主梁混凝土非线性弹性本构关系的材料非线性分析,对其非线性影响进行综合评价。文章应用桥梁有限元软件MIDAS/CIVIL,建立该桥施工阶段模型,对该桥进行施工阶段分析得出成桥状态的内力分布,并以此为基础,进行考虑主梁混凝土材料Sargin本构模型的材料非线性分析,并将有限元模拟分析结果与实测结果进行比较。结果发现主梁挠度的材料非线性影响介于5%左右,对主梁抗弯刚度有一定的不利影响。而斜拉索索力增量的线性结果在局部与非线性解和实测值差异很大,相比较下,索力增量的线性解明显失真,不能准确反映较大荷载作用下结构的实际内力变化情况。实际检测和设计工作中不应忽略主梁的材料非线性对结构内力的影响。
为了比较材料非线性对M-φ曲线的影响,本文应用电子表格软件Excel编制了任意截面形状拉压同性材料杆件在不同轴力下的M-φ曲线绘制程序。该程序可以考虑任意的截面形状,并自动计算中和轴高度,可以由用户对材料的单轴非线性弹性本构关系进行定义。该计算程序将截面分为11个纤维层以满足计算精度要求。用户输入曲率定义域后,该程序计算定义域的5个等分点对应的弯矩值,并最终得到M-φ非线性关系的五折线。
经过P-Δ分析和几何大变形分析本文发现恒载作用下几何非线性因素对姚东大桥结构的静内力和静位移的影响并不大,最大影响量为0.83%。
本文第六章通过单主梁模型和双梁梁格模型两种简化方法对姚东大桥进行自振特性进行分析,并进行了两模型间的性能比较。发现双梁梁格模型对主梁纵向抗弯和横向抗弯模拟效果良好,但是由于其不能良好的模拟桥面板的作用,所以导致其在侧向剪切的作用下柔度过大,产生较大的整体剪切变形,而导致在自振模态分析中在低阶振型过早地出现严重失真。
本文以姚东大桥为工程背景,通过对该桥的几何大变形分析、P-Δ分析和考虑主梁混凝土非线性弹性本构关系的材料非线性分析,对其非线性影响进行综合评价。文章应用桥梁有限元软件MIDAS/CIVIL,建立该桥施工阶段模型,对该桥进行施工阶段分析得出成桥状态的内力分布,并以此为基础,进行考虑主梁混凝土材料Sargin本构模型的材料非线性分析,并将有限元模拟分析结果与实测结果进行比较。结果发现主梁挠度的材料非线性影响介于5%左右,对主梁抗弯刚度有一定的不利影响。而斜拉索索力增量的线性结果在局部与非线性解和实测值差异很大,相比较下,索力增量的线性解明显失真,不能准确反映较大荷载作用下结构的实际内力变化情况。实际检测和设计工作中不应忽略主梁的材料非线性对结构内力的影响。
为了比较材料非线性对M-φ曲线的影响,本文应用电子表格软件Excel编制了任意截面形状拉压同性材料杆件在不同轴力下的M-φ曲线绘制程序。该程序可以考虑任意的截面形状,并自动计算中和轴高度,可以由用户对材料的单轴非线性弹性本构关系进行定义。该计算程序将截面分为11个纤维层以满足计算精度要求。用户输入曲率定义域后,该程序计算定义域的5个等分点对应的弯矩值,并最终得到M-φ非线性关系的五折线。
经过P-Δ分析和几何大变形分析本文发现恒载作用下几何非线性因素对姚东大桥结构的静内力和静位移的影响并不大,最大影响量为0.83%。
本文第六章通过单主梁模型和双梁梁格模型两种简化方法对姚东大桥进行自振特性进行分析,并进行了两模型间的性能比较。发现双梁梁格模型对主梁纵向抗弯和横向抗弯模拟效果良好,但是由于其不能良好的模拟桥面板的作用,所以导致其在侧向剪切的作用下柔度过大,产生较大的整体剪切变形,而导致在自振模态分析中在低阶振型过早地出现严重失真。