悬链线解答在斜拉索数值分析中的应用

斜拉桥和斜拉索是几何非线性明显的结构。随着斜拉桥跨径的飞速增长,斜拉索的长度也大大增加,目前最长的斜拉索的水平投影长度已超过500 m,这大大超出了常用斜拉索的长度,原有理论的计算精度值得研究。由弹性悬链线静力解析解可推导出弹性悬链线单元,得到单元的刚度矩阵和单元的节点力向量,集成后得到结构的平衡方程。根据该方法,编制了弹性悬链线单元的有限元程序并进行实例计算。该程序可以一根索的任何一个参数值（如索端张拉力或测量预应力状态下的索长）为已知条件来确定索的状态,结果表明,该程序所需单元少、结果精度高,可方便应用于工程实践。建议超大跨度斜拉桥拉索的受力分析采用基于悬链线单元的分析方法。     

FRP索与钢索的求解计算和极限跨度

随着跨度的增大,自重对单索的影响就越明显,FRP(纤维增强复合材料）索的自重小,在大跨度结构中应用具有优势。单索的理论计算是索结构进行设计的基础。单索在自重作用下的求解,按照不同的假设,有弹性的悬链线解答、悬链线解答和抛物线解答。针对工程应用,以索端张拉轴力为已知量,推导了3种解答方法的求解方程,得到了关于张拉轴力的一元方程,方便了工程应用。另外,分别对斜拉索和水平索的悬链线解和抛物线解的精度进行了分析和比较,建议了2种近似求解方法的使用范围。根据求解结果,对FRP索和钢索的极限跨度进行了分析;结果表明FRP索有利于实现更大的跨度。FRP索的极限跨度可达钢索的4.4倍。     

大垂度悬索结构的几何非线性分析

文章利用弹性悬链线的解析解推导出悬链线单元平面外刚度系数,从而得到适用于索结构有限元分析的单元刚度矩阵,并用牛顿一拉裴逊(N-R)法求解大垂度悬索结构的几何非线性问题。     

深大峡谷地形桥无塔架缆索吊装系统架设技术及悬链线理论分析

描述了无塔架缆索吊装系统在深大峡谷地形中采用空中分级拖拽架设主索的架设技术以及悬链线理论分析。     

架空单线索道的计算理论分析

主要以架空单索为基本模型,利用悬索结构的初始平衡构型分析了索计算理论中的“悬链线理论”与“抛物线理论”之间的区别,通过两种理论的比较确定了架空单索结构计算时应选用的一种合理方法。     

钢丝绳抛物线理论与悬链线理论的计算误差分析

钢丝绳的计算理论主要有悬链线和抛物线两种理论,一般认为悬链线理论更代表钢丝绳的真实模型,而抛物线理论是一种近似模型。通过对钢丝绳两种理论的各个参数对比计算得出不同条件下的误差,并指出抛物线模型代替悬链线模型的条件,为计算带来了方便。     

悬索桥主索线形的精确分析

本文推导了两种不同假定下的悬链线方程用于悬索桥主索线形的精确分析,第一种方程计入了索的伸长对索自重集度的影响,第二种方程则忽略了索的伸长对索自重集度的影响,对这两种不同的悬链线方程在悬索桥施工控制的应用比较,并通过算例指出了这两种不同的悬链线方程在悬索桥施工控制中理论上的差异,从而得出了一些在工程实际应用中有意义的结论。     

预应力索结构中的索单元数值模型

本总结了目前在索系结构分析中的索单元有限元种类及其优缺点,指出了悬链线单元在精确分析索自重影响时的优越性。在预应力索结构中迭代求原长时,采用Ｒｉｄｄｅｒｓ改进弦割法的迭代计算技术,收敛快速且稳定,不同的算例表明,悬链线单元模型无认在小垂度大垂度索结构的静力动力动力分析中都具有很高精度,而且计算工作量大大减少。     

预应力索结构中的悬链线索单元法

总结了目前在索系结构分析中应用的索单元有限元模型的种类及其优缺点,指出了悬链线单元在精确分析索自重影响方面的优越性。在预应力索结构中迭代求原长时,采有Ridders改进弦割法的迭代计算技术,计算收敛快速且稳定。不同的算例表明,悬链线单元模型无论对小垂度还是大垂度索结构的静力和动力分析都具有很高精度,而且计算工作量大大减少。     

拱桥斜拉扣挂施工扣索无应力长度精确计算

钢管混凝土拱桥斜拉扣挂吊装施工中,斜拉扣索无应力索长是保证钢管拱圈结构受力合理的关键参数,本文基于斜拉索悬链线理论,提出考虑温度影响的斜拉扣索无应力索长的计算方法,建立已知索端力的拉索特征参数约束方程,并给出求解拉索无应力索长的迭代公式。用该方法计算澜沧江特大桥斜拉扣挂施工中斜拉扣索无应力索长,并与Ernst等效模量法的结果进行对比分析,证明了该方法的可靠性与有效性。     

斜拉索分析统一理论及其应用

通过对现有各种斜拉索分析理论进行分析,基于悬链线索单元理论,将斜拉桥单索问题分成两类,提出了斜拉索分析的统一理论。该理论可以精确、统一地求解斜拉桥计算中几乎所有的单索静力问题,可方便地将悬链线索单元引入斜拉桥施工阶段和使用阶段的分析中。根据悬链线索单元理论和等效弹模法,对比分析了不同长度、不同应力水平的斜拉索的各种特性。计算结果表明:水平长度超过400 m的斜拉索的非线性将急剧增大,采用等效模量法模拟斜拉索将引起较大的误差;有些误差即使增加计算的荷载步个数也无法减小。超大跨度斜拉桥施工阶段分析中建议采用高精度的悬链线索单元模拟斜拉索。     

大跨悬索桥成桥状态初始构形及内力的确定方法

悬索桥结构分析的首要问题是如何确定成桥状态时缆、索、梁的空间位置(即成桥状态初始构形)和缆、索构件的内力(即单元初应变)。基于通用有限元程序,本文先用悬链线公式给出主缆的近似位置,然后通过对结构进行拆分、组合的分析过程,详细地给出了悬索桥成桥状态初始构形和缆、索内力的确定方法。对于单跨悬索桥的边跨,根据其主缆水平分力与中跨相等的原则,用悬链线公式即可给出主缆线形。最后,本文对润扬悬索桥的成桥状态进行了计算确定,并与竣工实测数据进行了对比。对比分析表明,计算结果与实测结果较为一致,本文方法具有很好的工程应用价值,可为同类大跨悬索桥的计算分析提供有益的参考。     

独塔单索面宽斜拉桥空间动力行为研究

以西宁通海路跨越湟水河斜拉桥为研究对象,分别采用鱼刺梁模型和梁格法计算了动力特征值,考察了结构的刚度和边界条件设置合适与否,并比较了两种建模理论计算结果的异同,在动力特性计算的基础上,采用第一类线弹性稳定方法,分别研究了桥塔的屈曲稳定性和全桥的屈曲稳定性,考察了结构的整体稳定安全性,为较宽独塔单索面斜拉桥提供了动力分析的工程实践经验及有效的分析方法。     

大跨度悬索桥结构架设参数精细算法研究

针对已有计算方法存在的不足之处,提出了一种大跨度悬索桥结构构件的无应力尺寸及鞍座、索夹的预偏量等架设参数的精细算法。该法考虑了二期恒载由主缆和加劲梁共同承担的实际情况;应用了小应变弹性悬链线单元、ＣＲ列式法梁单元,精确方便地模拟了鞍座及鞍座与主缆相切点的运动,通过迭代方法得到架设参数。江阴长江大桥架设参数计算的应用实例表明该法具有较高的精度。     

斜拉索加固悬索桥的参数化分析

为了精确分析斜拉索加固悬索桥主缆的效果,基于悬链线法针对影响斜拉索索力的因素进行研究。以某管线悬索桥为背景,结合现场量测数据,通过参数化分析,提出影响斜拉索索力变化的主要参数为环境温度和加劲梁处斜拉索锚固位置竖向位移。     

浅谈通过Excel悬链线理论确定斜拉索无应力索长

本文简单介绍了通过Excel悬链线理论,快速简单地计算斜拉索的无应力长度的方法。以珠海某双塔单索面斜拉桥为例,将本方法的计算、抛物线理论和ANSYS软件计算出的斜拉索的无应力长度进行对比,此方法计算出的无应力索长完全可以满足精度要求。为以后斜拉索的无应力长度提供新的计算方法。     

都江堰古安澜索桥承载能力评估

采用弹性理论分析方法和全桥仿真分析2种方法,对都江堰古安澜索桥进行了承载能力的评估。根据计算分析结果,得到重力刚度较小,主索索力安全储备较小的结论,最后建议更换主索。     

ANSYS索结构找形及悬链线的模拟

索结构的形态确定是一个非线性大位移问题。由于索结构的形状确定和预应力分布是一对相互影响的参数,因此,其工作阶段的几何状态一般是难以事先确定的,必须通过找形来确定。本文总结出了利用ANSYS对索结构进行找形的步骤,并通过计算实例,验证了ANSYS程序找形计算的准确性。对于比较长的单索,例如斜拉桥、悬索桥、索道等,具有很强的几何非线性,其垂度的影响是不可忽略的。然而,ANSYS软件单元库不包括曲线索单元, 利用二节点直杆单元来模拟索单元仅在索长度不太大的情况下满足要求。基于此,本文提出了采用多段link10单元来模拟悬链线索单元。最后通过算例模拟悬链线索单元,验证由多段link10单元模拟悬链线索单元计算方法的可行性和准确性。     

悬索桥计算分析的弯矩图理论及软件介绍

本文揭示了悬索桥缆索在垂直荷载作用下,索的几何形状和简支梁弯矩图的对应关系,相对应的悬索桥结构分析计算的弹性理论、挠度理论、有限位移理论而言,这可称为弯矩图理论。由于简支梁的弯矩图计算方便、直观、概念清晰,可大大简化悬索桥结构分析计算,而且是精确的解析解。按弯矩图理论编写了悬索桥的索形计算软件,可以计算空缆线形和吊杆力作用下的成桥线形,并介绍了软件功能及使用方法。