CFRP斜拉索的计算理论和静力特性研究

本文以悬链线单元理论为基础,得出斜拉索单索静力计算方法。对碳纤维斜拉索在不同水平投影长度、不同应力条件下的静力特性进行了分析,并将计算结果与传统的等效弹性模量法的计算结果进行了对比。计算结果表明：CFRP斜拉索的非线形行为要小于钢拉索,即使对于低应力水平的拉索,采用足够的迭代次数,采用等效弹模法模拟斜拉索可以很好的控制误差。     

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。     

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。     

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。     

斜拉桥拉索单元模型及其计算模拟

斜拉索的模拟有许多种方法,而应用最为普遍的则属等效弹性模量法,运用Ernst公式进行弹性模量的修正。然而,对于跨度日渐增大的斜拉桥的拉索,此方法是否还能保证其模拟的精确性还需要进一步的探讨。为此,讨论了斜拉索的非线性特征,建立斜拉索的状态方程,并介绍了几种常见的索模型及其特点,其中详细介绍了等效弹性模量法的原理。算例中运用Ernst公式对苏通大桥6根长短索进行修正,计算主梁竖向位移,并与悬链线模型算出的结果进行精度比较,分析得出等效弹性模量法的适用范围。     

采用多段杆单元的斜拉索数值模拟方法

针对超大跨径斜拉桥中的斜拉索计算问题,以一系列不同水平投影长度的斜拉索为研究对象,利用多段杆单元模拟斜拉索非线性特性,将计算结果与解析解结果进行对比,以此确定10单元是合理的多段杆单元数目,完全可以满足设计要求。     

某钢筋混凝土斜拉桥裂缝的有限元计算分析

本文将层合单元法引入到钢筋混凝土桥梁结构的主梁裂缝分析中，将悬链线缆索单元引入到钢筋混凝土斜拉桥的斜拉索分析中，建立钢筋混凝土桥梁裂缝分析的有限元模型，对具体的钢筋混凝土桥梁裂缝进行分析计算，并找出其裂缝产生的原因。     

斜拉桥拉索研究综述

斜拉索是斜拉桥的重要组成部分,是斜拉桥的关键承重物件,为此对广泛应用的平行钢丝束拉索和平行钢绞线拉索的构造(索体、锚具、防腐系统)、建模方法(等效弹性模量法、多段直杆法、曲线索单元法)、初张力设计(简支梁法、刚性支承连续梁法、内力平衡法)、施工工艺、索力测定及抑振措施进行综合介绍。     

斜拉-悬索体系转换中缆索共存状态结构力学研究

针对超大跨度自锚式悬索桥跨越通航流域时不能采用常规支架法施工主跨钢箱梁的问题,提出“先斜拉,后悬索”的总体施工方案,即利用钢塔和斜拉索辅助安装钢箱加劲梁,形成斜拉桥,然后再安装主缆、张拉吊索,进行斜拉桥-悬索桥的体系转换。完整的体系转换数值分析模型需要考虑斜拉桥和自锚式悬索桥两种独立缆索支撑体系共存,采用无应力状态控制法将两种模型全部缆索单元以无应力长度为基础重新建模迭代计算,获得耦合状态分析模型。推荐方案计算结果表明斜拉桥成桥后可充分利用斜拉索的材料强度进行补张拉工作后再进行体系转换工作,可使主梁线形大幅度提高,降低吊索张拉的接长杆长度和张拉次数,优化体系转换过程。通过数值模拟计算,分析得出两种缆索支撑体系共存状态下,体系转换过程中吊索和斜拉索的变化规律,研究了张拉吊索对相邻吊索、非相邻吊索索力的影响,以及成桥后吊索索力的来源比例。     

斜拉桥拉索无应力下料长度影响因素敏感性分析

斜拉桥拉索无应力下料长度的计算是斜拉桥施工控制中的关键,其数值的精确程度影响到后期施工过程中主梁线形、拉索索力等内容能否逼近目标值。因此,为提高拉索无应力下料长度的准确性,对其计算过程中的影响因素进行敏感性分析就显得尤为必要。造成拉索无应力下料长度理论值与实际值不符的因素主要有主梁自重误差、拉索刚度误差、拉索拉力误差等。本文将结合工程实例,分析以上因素对拉索无应力下料长度计算结果的影响。     

基于UL列式的两节点悬链线索元非线性有限元分析

从UL列式的虚功增量方程和索的悬链线方程出发,建立起了一套完整的对索进行精确分析的非线性有限元法。在该方法中,索的自重影响未作任何的近似予以考虑;导出的索单元切线刚度阵是显示表达式;索单元的节点力可以精确计算。本文方法可以方便地应用于大跨度悬索桥、斜拉桥以及张拉结构等的非线性有限元分析计算。     

用于悬索桥非线性分析的鞍座-索单元

悬索桥是跨越能力最大的一种桥型,鞍座是使主缆转向的一个重要构件,直接约束着主缆的变形。然而,鞍座及其顶推的模拟一直是悬索桥非线性分析时的一个难点,现有方法存在一定的不足之处。为此,本文提出了一种基于弹性悬索精确解的二节点新单元———鞍座-索单元,这种单元隐含了主缆与鞍座相切及主缆无应力长度保持不变这两个重要条件,同时将鞍座及其顶推的模拟融为一体,提出了基于NewtonRaphson法的状态求解方法,并推导了其切线刚度矩阵和等效节点力。计算表明,状态求解方法精确而有效,切线刚度矩阵推导正确。采用这种单元,既可使悬索桥非线性分析的计算模型更接近实际结构,也能显著提高计算精度和计算速度,并且具有很好的通用性。     

悬索桥施工过程精细化分析研究

随着悬索桥跨径的增大,主缆恒载索力所占的比重也随之增大,而安全系数又逐渐减小,因此,有必要对悬索桥的施工过程进行更为精确的分析。为此,首先完善了基于悬索精确解析解的索单元,提出了能自动满足主缆与鞍座相切且主缆无应力长度保持不变这两个重要条件的、能方便模拟各种鞍座及其顶推的鞍座-索单元,并根据悬索桥施工计算的特点,提出了在一个荷载步内将不平衡力分级施加的非线性方程求解新算法,最后将数值解析法与有限元法有机地结合起来进行悬索桥理想恒载状态的求解。计算表明,该方法是精确而有效的,可用于采用各种方法施工的悬索桥施工过程的精确分析和施工方案的优化,也为悬索桥的施工控制奠定了良好的基础。     

自重荷载作用下平面柔性索的分析方法简述

阐述了平面柔性索分析目的和分析方法,其中分析方法包括弹性悬链线理论、无弹性悬链线理论、抛物线理论、能量变分法,通过比较,弹性悬链线理论的假定最少且符合实际情况,是柔索的精确解析解,因此建议在解决斜拉桥的拉索索力调整和悬索桥的线形调整等索工程问题时,首先考虑使用弹性悬链线理论。     

矮塔斜拉桥索塔空间有限元分析

以某斜拉桥为背景工程,为了解该类型矮塔斜拉桥桥塔受力基本特点,明确桥塔受力中局部危险区域的分布,建立了该斜拉桥桥塔的空间有限元数值模拟分析模型,按照一定的等效简化荷载及边界条件对其进行加载分析。     

预应力索原长直接求解方法

索结构在大跨结构中得到了快速的发展.高精度的索单元对索结构分析的精度和效率起着至关重要的作用.悬链线元无疑是目前最精确的索单元.但由于其在形成刚度时需要索的无应力长度,目前文献中的方法都为迭代求解,影响了计算速度.本文提出了一种索原长的直接求解方法,避免了迭代求解.算例表明本方法速度快、精度高,具有很高的实用性.     

大跨度斜拉桥几何非线性静力计算分析

以斜拉桥作为研究对象,对斜拉桥的几何非线性问题进行了详细的介绍,并讨论了斜拉桥非线性分析的几种基本方法,编制相应的计算程序对几座典型的实桥进行了计算分析.计算结果表明,斜拉桥这种柔性结构在恒载作用下是高度非线性的,跨径越大,几何非线性表现得越突出,结构分析与设计中考虑几何非线性的影响就显得十分必要.     

纵向弹性索对斜拉桥稳定性的影响

为了探讨纵向弹性索对斜拉桥稳定性的影响,用ANSYS非线性有限元程序,结合重庆一座超大跨径预应力混凝土斜拉桥——奉节长江大桥,对其有无纵向弹性索约束时结构的失稳模态、线性与非线性稳定安全系数进行了数值模拟分析,研究表明：结构无纵向弹性约束时斜拉桥一阶线性失稳模态为沿纵桥向飘逸,有弹性索作用时为主梁下挠失稳,在两种情况下,非线性失稳模态均为主梁跨中下挠失稳,纵向弹性索对斜拉桥的稳定性有比较大的影响。     

列车荷载作用下铁路斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥的索-梁相关振动,基于拉索非线性振动理论,开发了有限元索动力单元,该单元在静力计算中为普通直杆单元,动力特性计算中可以计算拉索局部自振频率,动力时程计算中可以计算拉索非线性振动与整体结构振动的相互作用;编制了计算程序,建立了大跨度铁路斜拉桥有限元模型,同时使用索动力单元模拟斜拉索,最后研究了列车通过斜拉桥时梁、塔的带动下拉索发生索-梁相关振动的特性。结果表明:对于大跨度铁路斜拉桥,列车在设计速度范围内通过桥梁时索-梁相关振动不会导致拉索产生大幅振动。