悬索桥索鞍理论位置的精确计算

索鞍位置是悬索桥线形设计和施工控制的重要参数。本文根据悬索桥的设计特点,采用牛顿－拉斐森失代法精确确定悬索桥的索鞍位置,并且利用该方法编制了悬索桥施工控制软件 －索鞍位置计算模块,算例表明该方法是正确可行的,可供悬索桥施工和设计人员参考。     

悬索桥空索状态分析

分析了悬索桥空索状态的精确线型与近似线型，并对两种线型进行较详细的比较。     

索结构静力分析的新型拉索单元研究

总结和分析不同工况下索结构中拉索的受力特点, 将拉索行为归纳为已知原长和已知索力两种典型受力情况。利用悬链线拉索解析解的线性展开, 并引入适当的约束条件, 建立两种新型的拉索单元, 给出单元切线刚度矩阵的显式表达。提出索结构非线性静力分析的一般迭代算法, 算法中利用等效线自重考虑弹性变形对拉索静力状态的影响。以斜拉悬臂结构的多阶段安装为例, 分别采用该文方法和传统方法针对不同工况进行了索结构分析, 对比计算结果证明了该文新型单元和算法的效率和精度。     

滑移索结构分析的精确三维有限元法

针对现有滑移索结构分析方法适用范围有限、精度不高的缺点,提出了一种通用、高精度的三维滑移索单元法。基于悬链线理论和Euler-Eytelwein公式,同时考虑了温度效应和滑动摩擦,分别建立了已知单元无应力索长和已知张拉力的三维滑移索单元的基本方程组;利用矩阵微分从单元基本方程组导出了单元的切线刚度矩阵;建立了滑移索结构从张拉到后期加载的全过程精细化分析流程,可实现自动调用建立的各类索单元,准确分析各滑移点的摩擦;通过3个算例的计算及与现有理论解、数值解和试验结果的比较来验证该文所提出方法的可靠性和有效性。结果表明,该文提出的三维有限元法准确可靠,计算效率较高,适用于工程中各种滑移索结构的高精度非线性分析。     

悬索桥缆索钢丝损伤超声导波检测数值模拟

为了实现对大跨悬索桥缆索钢丝损伤的有效检测,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对超声导波无损检测技术进行研究。通过理论求解钢丝中导波的频散曲线,分析频散特性和波结构,选取中心频率为200 kHz的L(0,1)模态进行钢丝断丝损伤检测;利用有限元软件,研究了钢丝中导波的频散特性和波结构,通过二维傅里叶变换技术对钢丝中的低阶导波模态进行识别,进一步分析了缺陷尺寸和角度对L(0,1)模态缺陷反射系数的影响;最后,对L(0,1)模态在两根钢丝和七根钢丝的断丝处的缺陷回波进行了数值模拟。数值模拟与理论分析结果相吻合,说明低频L(0,1)模态可以有效地对缆索钢丝断丝损伤进行远距离检测。     

跨海悬索桥结构危险性分析

阐述了桥梁结构危险性分析的方法论,根据危险性分析服务对象和目的,确定了跨海悬索桥结构危险性分析的内容和方法。在总体危险性分析层面确定需要控制的桥梁结构风险,在单元危险性分析层面确定如何对这些风险的控制,同时将特殊事件和维修等因素也纳入危险性分析,保证了桥梁生命周期内所有风险的无遗漏分析和控制。     

悬索桥主缆初始位形的悬链线方程精细迭代分析法

悬索桥非线性有限元法采用悬链线单元精度高,推导了基于自重约束方程,求解两种设计条件下主缆初始位形的悬链线精细迭代法公式,该方法能够计算主缆变形后自重荷载集度的变化.根据索鞍的受力特点,推导了不平衡索力与索鞍预偏量之间增量函数形式的显式刚度方程,导出了索鞍弧顶主缆曲线的无应力索长的精确计算公式.算例结果表明,方法精度高,计算稳定且收敛快.     

基于等效模型的索牵引并联机器人的刚度分析

现有索牵引并联机器人研究中,由于柔索长度较短大多将其处理成仅能受拉的直线索单元,没有考虑柔索垂度的影响,刚度分析过程与刚性支腿并联机器人相同.为考虑垂度影响,该文采用悬链线方程建立了大跨度柔索的静力学模型,推导出柔索的刚度矩阵.然后提出了一种刚度等效模型,将柔索等效为三根两两相互垂直的弹簧.于是便可将索牵引并联机器人等...     

悬索桥索股下料长度求解方法及其影响因素分析

 采用基于通用有限元软件ANSYS的二次开发语言APDL编程实现悬索桥主缆索股无应力索长的自动化求解,程序中根据中心索股空间坐标建立局部坐标系,在此坐标系内建立其他索股相对于中心索股的排列,建立主缆各索股各关键点之间的真实空间模型,考虑索鞍处的圆曲线修正,提取单元长度,得到各索股的真实索长．算例表明:恒载集度、控制点坐标误差、温度是主要影响因素,其他因素影响较小;同一索股内钢丝长度差值最大为6.75 cm．结果表明该方法计算精确、使用方便,应用于空间索面自锚式悬索桥等复杂结构的主缆无应力长度的求解工作时能有效减少工作量．     

带刚臂的两节点精确悬链线索元的非线性分析

为解决应用悬链线索元时锚固点的刚性连接问题,在应用悬链线基本方程导出的两节点悬链线索元的切线刚度矩阵基础上,推导出两端带任意刚臂的两节点精确悬链线索元的切线刚度矩阵显式表达式,并且分析了考虑索元初次张拉和成形使用两种条件下切线刚度矩阵的迭代求解技术。分析和算例表明,应用两端带任意刚臂的两节点精确悬链线索元可以很好地解决前述问题,且其有限元分析格式与不带刚臂的悬链线索元完全一致,而且当索元不带刚臂时该切线刚度矩阵可自动转化为相应的刚度矩阵,实用价值较强。     

面向健康诊断的悬索桥试验模型设计与分析

基于数值模拟的桥梁结构的健康诊断与损伤识别研究存在较大的局限性,而在实际的桥梁上进行破坏性试验目前也是不可能的,所以,模型试验方法在桥梁结构的健康诊断研究中尤为重要。参考实际大跨度悬索桥结构,面向健康诊断设计制作了悬索桥试验模型。试验模型满足多重试验目的的要求,所有构件采用钢材独立加工制作,便于构件更换和重复试验。通过特殊设计的主要构件连接方式,可方便地模拟悬索桥结构的各种可能的损伤情况、异常状态等。对模型进行了详细的静动态测试,同时与有限元计算结果进行了对比分析。通过模型修正,试验模型测试结果与有限元计算结果吻合良好。试验模型和数值模型为今后的有关研究奠定了基础。     

索的非线性有限元与调索方法研究

介绍了索单元几何非线性刚度的各种模拟方法并进行了评述,采用悬链线理论推导了一种新的柔性索单元切线刚度矩阵及单根柔索的各种非线性计算公式,用变形后线密度q的回代来反应弹性伸长和温度的影响,概念清晰、公式简洁、迭代效率高;还介绍了用增量调索法、绝对索力调索法、无应力索长调索法进行索单元张力的施加及调整的原理,而无应力索长并配合螺母旋转角度调索法可实现任意次序调索,操作性强、效率高、精度好。     

索梁结构非线性振动有限元分析

为了更全面、精确地进行包括斜拉索参数振动在内的索梁结构非线性振动分析,该文采用索单元和去除自重的非线性动力计算方法,实现了能考虑参数振动的拉索非线性振动有限元方法;采用扩大Rayleigh阻尼矩阵,可以同时考虑主梁的阻尼和相对较小的拉索阻尼;将这些计算方法植入自编程序NL_Beam3D中以考虑斜拉索与主梁之间的相互作用。以1993年Fujino进行的索梁结构试验为算例,分析表明该方法能较正确地模拟索梁结构中副不稳定区域和主不稳定区域的拉索参数振动。     

斜拉桥参数振动有限元分析与半主动控制

采用有限单元法分析了斜拉桥的非线性参数振动问题,验证了在一定的频率范围内斜拉索与桥面板会发生参数共振;提出了应用形状记忆合金(SMA)对斜拉桥的参数振动实施半主动控制,并数值模拟了其控制效果,结果表明,斜拉桥参数振动的SMA半主动控制,不仅能大幅度地降低斜拉索和桥面板的振动,而且能有效地抑制斜拉桥参数共振的发生.     

零阶与一阶优化算法在悬索桥模型修正中的应用对比分析

为了给健康监测研究提供一个较为准确的有限元基准模型，采用零阶与一阶优化算法作为悬索桥模型修正的基本工具，同时将优化算法与大型有限元分析软件相结合，以考虑大跨悬索桥的非线性和应力刚度。对零阶与一阶优化算法在悬索桥模型修正中的具体实现方法进行了探讨。针对润扬大桥悬索桥，利用健康监测系统的实测数据进行了优化算例分析，优化过程中结合了动力与静力两方面的约束信息，使得结果更趋于合理。对两种算法的准确性和计算效率进行了对比分析，提出了应用建议。     

稳态滚动轮胎的有限元分析模型

建立了一个稳态滚动轮胎的有限元分析模型,考虑了轮胎变形的几何非线性、轮胎与地面和轮胎与轮辋的大变形非线性接触、轮胎材料的非均匀性、橡胶材料的不可压缩性和物理非线性、橡胶基复合材料的各向异性及轮胎与地面接触滑动摩擦。结果表明,该模型是较为合理的。      

大跨度斜拉桥索塔锚固区钢-混凝土结构竖向受力机理的有限元法

在斜拉桥索塔锚固区的钢-混凝土组合结构中,钢锚箱是通过剪力钉把大部分的斜拉索竖向分力传递给混凝土塔柱的,但两者之间的竖向传力机理相当复杂。在引入了连续化的分析方法后,使分析问题得到了简化,推导了体现组合结构竖向受力特性的基本微分方程,利用有限元方法的基本理论得到单元刚度矩阵与荷载矩阵。该文还考虑了钢-混凝土索塔锚固区施工过程的收缩与徐变效应,更好地反映了结构的实际受力特性。为验证该方法的有效性,通过工程实例与复杂的三维有限元方法进行比较,其计算结果非常相近,但该方法比三维有限元方法简单而省时,能够为实际设计提供参考。     

梁式转换层有限元分析模型的选取

针对应用最多的梁式转换层中转换大梁的内力计算需要采用有限元方法进行分析的特点，本文探讨了有限元分析模型选取中几种影响因素，给出了选取的主要原则     

钢绞线斜拉索在鞍座内的受力状态分析

斜拉桥中采用塔上鞍座锚固的钢绞线拉索在金属管道内受到摩阻效应的影响而具有抗滑锚固性能,该文分析了摩擦型及机械型锚固构造的传力机理,讨论了永久作用及可变作用对拉索抗滑性能的影响,建立了计算模型并编制了程序,以此为工具对南昌朝阳大桥的塔上锚固装置进行了计算。经过研究得出结论：鞍座区钢绞线拉索在不平衡力作用下的摩擦角比值可作为抗滑措施选用的依据,机械型抗滑装置可利用鞍座区的反向摩阻效应锚固拉索,鞍座区钢绞线拉索在可变作用下的响应由于受摩阻效应影响会发生累积。