大跨度斜拉桥是由塔、梁、索三种基本构件组成的高次超静定柔性结构体系。塔、梁受力呈压弯状态,且由于其成桥内力状态具有多样性、结构受力成非线性、施工过程与成桥状态高度耦合的受力特点,所以斜拉桥考虑非线性影响的施工过程、及各种荷载作用下整体性分析成为突出的研究课题。 本文的主要内容是大跨度斜拉桥的静力几何非线性计算分析。首先介绍了斜拉桥几何非线性分析的基本理论,阐述影响斜拉桥几何非线性的三个主要因素:大位移、斜拉索垂度效应和弯矩与轴力的组合作用,分别介绍了这三种非线性影响因素的有限元分析方法。特别关心桥梁结构的大位移和拉索垂度非线性效应,结合全桥对各种非线性的求解方法进行了讨论和计算。论文以徐州市和平路跨铁路站场斜拉桥为工程背景,利用通用有限元程序Midas对该桥进行了几何非线性分析,通过对各施工阶段分析后的内力和位移累加,以全桥合拢为初始内力状态,得出桥面铺装后各非线性因素对全桥的定量影响。 通过对施工阶段和成桥阶段的所有工况分别进行线性与非线性计算并对结果进行比较分析得出几点结论: (1) 非线性对主梁弯矩的影响以斜拉索垂度的影响最大,大位移影响次之,弯矩与轴力组合效应影响最小,而且不同的施工阶段影响程度也不同。 (2) 边跨合拢阶段对非线性的影响非常小,在这几个工况可以不考虑非线性的影响。 (3) 在恒载作用下,斜拉索垂度效应是几何非线性的主要来源,组合效应、大变形效应的影响相对较小,若仅仅进行线性分析,则计算所得结果的误差会很大。 (4) 在活载作用下,可以用线性分析的手段对活载进行近似计算,以便减少计算量。