[博士]大跨度懸索橋空間幾何非線性分析與軟件開發(fā)

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內(nèi)容簡介

　　[博士]大跨度懸索橋空間幾何非線性分析與軟件開發(fā)　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度：2003　　 本文是圍繞橋梁結(jié)構(gòu)幾何非線性分析與軟件開發(fā)而展開的，并重點(diǎn)針對懸索橋進(jìn)行分析。全文主要包括兩大部分:懸索橋主纜線形計(jì)算部分和橋梁結(jié)構(gòu)幾何非線性分析部分。懸索橋線形計(jì)算部分的主要內(nèi)容如下:　　 首先，介紹了懸索橋的傳統(tǒng)線形計(jì)算理論—拋物線理論;根據(jù)懸索橋的特征，建立了懸索橋主纜線形計(jì)算的精確理論—分段懸鏈線理論;并由此比較了分段拋物線法、分段直線法及傳統(tǒng)拋物線理論的誤差和適用范圍;分析了索長變化、跨度變化及主纜變形引起的恒載重分布對主纜線形的影響。　　 其次，根據(jù)懸索橋恒載設(shè)計(jì)理想狀態(tài)建立了懸索橋施工計(jì)算原理;以分段懸鏈線索理論為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了懸索的線形變化剛度和懸索支點(diǎn)的滑移剛度;介紹了懸索橋成橋設(shè)計(jì)線形計(jì)算、吊索無應(yīng)力長度計(jì)算、空纜線形與預(yù)偏量計(jì)算、絲股架設(shè)線形計(jì)算、索夾安裝位置計(jì)算和加勁梁吊裝線形計(jì)算的具體方法、數(shù)值算法及軟件SGKZZ000的計(jì)算模塊的實(shí)現(xiàn)?！　? 再次，介紹了懸索橋的施工控制內(nèi)容與方法，利用軟件SGKZ200O對多座懸索橋進(jìn)行了施工計(jì)算，提出本文關(guān)于懸索橋的主纜無應(yīng)力長度控制、索鞍預(yù)偏量控制、錨跨張力控制、絲股架設(shè)控制、索夾安裝位置與吊索長度控制的方法;介紹了吊梁階段鞍座頂推量的確定與控制方法，分析了施工階段懸索橋的線形變化過程?！　? 橋梁結(jié)構(gòu)幾何非線性分析部分的主要內(nèi)容如下;　　 首先，建立了計(jì)算精度不依賴于切線剛度矩陣且在理論上能收斂到精確解的幾何非線性求解方法;根據(jù)求解方法的特點(diǎn)，介紹了為實(shí)現(xiàn)高精度的計(jì)算結(jié)果的外荷載矢量及內(nèi)力矢量的計(jì)算方法;介紹了空間大轉(zhuǎn)動問題的坐標(biāo)系確定和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣及直接根據(jù)局部坐標(biāo)系與截面坐標(biāo)系計(jì)算轉(zhuǎn)動變形的方法;介紹了在幾何非線性分析中梁單元、桿單元、索單元、索膜(桿面)單元、鞍座單元、支承單元、剛臂、單向受力單元、單元間隙、單元自由度放松等問題的處理方法?！　? 其次，介紹了對任意指定結(jié)構(gòu)的幾何非線性分析原理、施工階段幾何非線性計(jì)算原理、考慮幾何非線性的活載加載位置與最不利值的計(jì)算原理、車隊(duì)行駛靜力時程分析原理、非線性結(jié)構(gòu)的自振特性和結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)分析原理等，其中包:含了相應(yīng)的計(jì)算程序模塊的編制方法，形成了一整套考慮橋梁結(jié)構(gòu)所有幾何非線性因素的橋梁結(jié)構(gòu)分析方法?！　? 再次，介紹了本文編制的懸索橋主纜設(shè)計(jì)與施工計(jì)算專用軟件SGKZ200O和橋梁結(jié)構(gòu)空間幾何非線性靜動力分析軟件BCASZ000的主要特點(diǎn)與功能、工程應(yīng)用情況、界面及編程技術(shù);給出了軟件驗(yàn)證過的部分經(jīng)典算例及比較，對軟件的精度和可靠性加以了驗(yàn)證?！　? 最后，比較了試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)與BCAS2000軟件的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了BCAS2000的可靠性;對加勁梁鉸接法施工的懸索橋進(jìn)行了恒載內(nèi)力分析;對多座懸索橋進(jìn)行了風(fēng)載、溫度變化、車輛活載效應(yīng)分析:對不同的非線性加載模式和荷載組合方法進(jìn)行了比較;對懸索橋的扭轉(zhuǎn)剛度、橫向剛度、豎向剛度進(jìn)行了參數(shù)分析與機(jī)理分析。

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