斜拉桥非线性结构问题分析

现代发展的柔性桥梁对荷载变化、瞬时变位、多种振型的动力问题,较静力更为敏感,增大了桥梁非线性问题的范围。本文从结构分析入手,通过讨论斜拉桥结构经典设计中遇到的难点,指出斜拉桥设计中主要的非线性结构问题,并将其分类,同时从静力和动力两方面给出斜拉桥非线性结构问题分析方法,并通过一些有代表性的实例来说明斜拉桥非线性结构问题。最后得到一些有意义的结论。     

基于神经网络的斜拉桥非线性随机静力分析

对于大跨度柔性斜拉桥的设计和结构分析来说，考虑结构几何非线性效应进行静力分析是一项重要的内容。但是，材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性将影响计算结果。本文基于神经网络提出了斜拉桥非线性随机静力分析方法。通过若干次确定性有限元数值抽样对神经网络训练，训练后的神经网络能够模拟随机变量与结构响应之间的非线性映射关系。算例研究表明，各种随机变量的变异对斜拉桥结构响应影响规律不同。同其他随机变量相比，斜拉索弹性模量变异对斜拉桥跨中挠度影响最显著。主梁截面面积变异对斜拉桥跨中挠度和尾索索力具有显著的影响。     

山区大跨度钢桁梁斜拉桥极限承载力分析

山区大跨度斜拉桥结构组成复杂，在活载作用下整体结构的静力行为呈现明显的非线性，结构稳定问题突出，为此，以主跨为930 m在建的云南山区大跨度钢桁梁斜拉桥为背景，基于极值点失稳理论，考虑结构几何与材料双重非线性，进行稳定极限承载力分析，研究大桥在活载作用下的非线性行为和失效机制。鉴于山区风存在明显的“峡谷效应”,桥梁在施工中易受风荷载的影响，进行了最大悬臂施工状态的静风荷载的极限承载力分析。结果表明：几何非线性效应对结构性能的影响较材料非线性要小，大跨度斜拉桥整体的极限承载力由斜拉索的材料破坏控制；随着活荷载的增加，主梁弹塑性区逐渐发展，先后出现了受拉、受压塑性区，形成了4条屈服路径；在结构最大悬臂施工状态下，计算获得的桥梁横向静力极限承载力远大于十二级风速时对应的静风荷载。     

缆索支承桥梁抗风稳定性的分析与比较

缆索支承桥梁是21世纪跨海连岛大桥的主要结构型式,结构轻柔,风作用下的结构稳定性问题非常突出．以1400m主跨的悬索桥、斜拉桥以及吊拉组合体系桥等缆索支承桥梁的主要结构型式为例,采用三维非线性抗风分析方法,进行了动力特性、空气静力和动力稳定性的分析和比较．结果表明：吊拉组合体系桥刚度大,抗风稳定性好,是一种抗风性能良好的缆索支承桥梁结构型式．     

大跨径PC斜拉桥地震响应非线性分析

基于大跨径桥梁地震反应分析方法,建立了斜拉桥动力分析空间有限元模型.考虑了几何非线性对结构动力特性及地震响应的影响,以一座大跨径预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用直接积分法对该桥进行了地震非线性时程分析.根据该桥的方案设计,比较了两种塔梁连接方式下结构的动力特性,分析了桩土作用效应对结构地震响应的影响.计算结果表明:在大跨径斜拉桥抗震设计时,应考虑桩土相互作用的影响;人工拟合地震动和相近场地实测地震动记录的计算结果相差较大,在抗震复核中应取最不利荷载作用.     

大跨度桥梁非线性空气静力行为研究

考虑结构变形对静风荷载的非线性影响以及结构的几何非线性因素,提出了大跨度桥梁非线性空气静力分布方法,并编制了计算程序。最后,结合江阴长江大桥进行了分析和研究,揭示了非线性因素对大跨度桥梁空气静力行为影响的程序和规律。     

超大跨度斜拉桥空气静力稳定性研究

空气静力稳定性（也称静风稳定性）是主跨超千米的超大跨度斜拉桥设计和研究的重要问题． 采用三维非线性空气静力稳定性分析方法,对１　４００ｍ主跨的超大跨度斜拉桥进行了空气静力稳 定性分析,并与同等主跨悬索桥的空气静力稳定性进行比较．在此基础上,分别就主梁的高度和宽 度、桥塔结构型式、桥塔高跨比、边主跨比、辅助墩设置、拉索锚固方式等结构设计参数对超大跨度 斜拉桥空气静力稳定性的影响进行了分析,并指出了关键的设计参数及其合理取值．结果表明：与 同等主跨的悬索桥相比,斜拉桥的结构刚度更大,空气静力稳定性更好,适宜采用于超千米跨度的 大跨度桥梁．超大跨度斜拉桥在增大主梁的高度和宽度、采用倒Ｙ形桥塔并增大塔高、减小边跨长 度、边跨设置辅助墩以及部分斜拉索地锚等情况下,都可以获得比较好的空气静力稳定性．     

基于ANSYS的独塔斜拉桥非线性分析

论文以吉林临江门斜拉桥为实例,针对斜拉桥的高次超静定复杂结构,突破以往斜拉桥过于简化的建模形式,采用大型通用有限元分析软件ANSYS,建立了斜拉桥的三维实体有限元模型。考虑了材料的非线性本构关系、斜拉索的垂度、结构大变形和梁-柱效应对桥梁结构非线性的影响。论文给出了计算荷载工况下桥梁结构的整体变形图、斜拉索应力分布图、桥梁整体等效应力云图,分析结果为桥梁运营期间的检修与维护提供了重要的参考。     

双层索系曲线斜拉步行桥的结构分析

针对北京市顺义区减河3号景观步行桥—天目桥,详细阐述了该桥的方案比选和结构布置。基于有限元法,建立全桥的空间分析模型,对该桥进行了静力、动力分析。计算结果显示,双层索系曲线斜拉桥方案与普通曲线斜拉桥方案相比,结构的整体刚度和动力性能都得到了改善。通过本文的研究,以期为今后空间布置的双层索系以及异形钢箱梁斜拉桥在人行景观桥梁设计中的应用提供有益参考。     

大跨度斜拉桥侧风非线性分析

考虑静风荷载非线性和结构几何非线性因素的影响,计及风速沿桥梁结构高度变化,采用增量双重迭代搜索法进行了斜拉桥静风非线性稳定分析,并编制了相应的计算程序。以湛江海湾大桥为例,探讨了静风荷载非线性、风速空间分布非均匀性等因素对斜拉桥静风失稳临界速度的影响。分析结果表明,主梁扭转变形、索和塔柱上的静风载荷对斜拉桥的抗静风稳定性影响较大。     

双层索系曲线斜拉步行桥的结构分析

针对北京市顺义区减河3号景观步行桥——天目桥，详细阐述了该桥的方案比选和结构布置。基于有限元法，建立全桥的空间分析模型，对该桥进行了静力、动力分析。计算结果显示，双层索系曲线斜拉桥方案与普通曲线斜拉桥方案相比，结构的整体刚度和动力性能都得到了改善。通过本文的研究，以期为今后空间布置的双层索系以及异形钢箱梁斜拉桥在人行景观桥梁设计中的应用提供有益参考。     

结构和力学参数对薄膜结构受力性能的影响

介绍了利用非线性有限元法对薄膜结构进行静力分析的相关理论,讨论了一些结构和力学参数对薄膜结构静力计算的影响,并对一个工程实例进行了静力分析。文中揭示的薄膜结构静力性能规律,为膜结构设计提供了有益的帮助。     

结构和力学参数对薄膜结构受力性能的影响

介绍了利用非线性有限元法对薄膜结构进行静力分析的相关理论，讨论了一些结构和力学参数对薄膜结构静力计算的影响，并对一个工程实例进行了静力分析。文中揭示的薄膜结构静力性能规律，为膜结构设计提供了有益的帮助。     

大跨度斜拉桥几何非线性分析及程序实现

根据工程实际需要,给出了大跨度斜拉桥几何非线性分析方法,并指出了以往分析方法中的一些不足以及具体运用中应注意的问题,在此基础上编制了分析程序,该程序可以分析包括大位移、梁柱效应和斜拉桥索垂度非线性因素．通过松花江斜拉桥施工控制中的实际运用,证明了该方法的有效性和程序的可靠性．     

应用CFRP索缆索支承桥梁的抗风性能

CFRP筋具有轻质高强、抗疲劳和耐腐蚀等性能,特别适合用作缆索材料．为了探讨CFRP索在缆索支承桥梁中应用的可能性,以润扬长江大桥和1400m主跨斜拉桥设计方案为工程背景,采用缆索等强度和等轴向刚度的方法分别拟定了相同跨径布置应用CFRP索的悬索桥和斜拉桥,并运用三维非线性抗风分析方法对其进行了空气静力特性和动力稳定性分析．结果表明：从抗风性能角度而言,缆索支承桥梁采用CFRP索是可行的,但缆索截面尺寸建议采用等轴向刚度的方法来确定．     

几何非线性对某大跨度斜拉桥动力响应影响分析

分析了几何非线性对某混凝土斜拉桥时程动力分析的影响程度。建立主跨480m混凝土斜拉桥空间有限元模型,进行了成桥模态分析并分别计算了线性与几何非线性地震动力时程反应,比较了关键控制部位的响应,得到结论:考虑几何非线性影响时,斜拉桥主梁纵向位移幅值比线性时高出7%,右塔顶顺桥向位移幅值较线性时约大25%,几何非线性对大跨混凝土斜拉桥结构地震位移反应影响十分显著。塔底主压应力幅值高出4%,几何非线性对斜拉桥结构地震反应内力影响显著。     

关于悬索问题的拟协调元分析

从虚功原理出发，推出了非线性拟协调索单元，并对悬索的静力和动力问题进行了计算和分析，在求解悬索非线性动力响应时，将Ｗｅｌｓｉｏｎ－θ法与Ｈｏｕｂｏｌｔ法结合使用获得了很好的收敛效果。     

多塔下拉索斜拉桥静力荷载试验和计算分析

针对加有下拉索的多塔斜拉桥这种新型的桥梁结构体系,参考某长江大桥实际工程建模,通过缩尺静力实验和有限元计算分析对比加劲索加下拉索多塔斜拉桥与常规无加劲索多塔斜拉桥的静力力学性能。试验和分析表明,加下拉索多塔斜拉桥结构体系可以有效提高结构刚度,减少塔墩根部以及主梁跨中的弯距。对比试验结果,提出了最佳的下拉索设置方案。     

一单索系曲线斜拉桥的结构分析

针对单索系曲线斜拉桥的结构形式,详细阐述了成都市十陵市政公园8号景观步行桥桥面的方案比选和整体结构布置。通过Midas/Civil结构分析软件建立了该桥的有线元模型,分析了该桥的静力特性并利用子空间迭代法对该桥进行模态分析,得到了该桥的自振频率和和对应的振型,模态分析显示该桥的动力特性满足人行桥的要求。通过此桥,深入的分析了非线性结构计算中位移的计算和控制中使用的一些方法并总结了单索系对桥面刚度和倾覆作用的影响。     

大跨度三塔悬索桥非线性静风稳定分析

随着跨径的不断增大,缆索承重桥梁存在静风失稳的可能性。引用大跨度桥梁非线性空气静力稳定分析理论,采用荷载增量与内外两重迭代相结合的方法,在通用软件ANSYS中实现了对大跨度缆索承重桥梁进行非线性静风稳定分析功能。综合考虑几何非线性和静风荷载非线性,对某三塔双主跨悬索桥在不同风攻角下进行了非线性静风稳定全过程分析,分析了结构失稳形态,并探明了其失稳机理。