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。     

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。     

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。     

RC框架结构梁板柱空间协同抗连续性倒塌非线性有限元分析

采用三维实体退化虚拟层合单元非线性有限元分析法,考虑梁板柱空间协同效应,经对一单层2×2跨RC空间板柱结构中柱失效倒塌试验模拟分析并与试验结果对比之后,分别对三种不同抗震设防RC空间框架结构模型进行连续性倒塌非线性仿真分析,得出随抗震设防烈度提高,框架结构抗连续性倒塌的空间刚度增大,倒塌模式从"缓变型"向"陡变型"转变;抗震设防烈度越高,结构竖向抗连续性倒塌能力越强;楼板膜效应延缓了梁悬链线阶段的出现,而框架梁对楼板膜应力机制和悬链面机制起到加强作用,楼板与框架梁协同工作在悬链线(面)阶段整体提高竖向抗连续性倒塌能力等研究结论。     

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.     

火灾下轴向约束波纹腹板梁悬链线效应分析

火灾下受约束钢梁大变形阶段的悬链线效应,考虑了轴向拉力对钢梁抗弯承载力的贡献,可提高钢梁的耐火极限。波纹腹板梁通过波折提高了腹板平面外刚度,可以采用更大的高厚比,在抗弯承载力基本不变的情况下,大幅度降低了材料用量。但波纹腹板梁轴向刚度小于相应的平腹板梁,其悬链线效应与平腹板梁有较大的差别。利用验证的有限元模型对受约束波纹腹板梁和平腹板梁悬链线效应的受力机理进行了分析,探讨了波纹腹板梁与平腹板梁中腹板对轴向承载力和抗弯承载力的贡献。对比研究了两种梁在悬链线效应方面的异同。由于波纹腹板梁的轴向刚度较小,其产生的轴向压力比相应的平腹板梁小,在相同荷载作用下,波纹腹板梁更早地进入悬链线效应阶段。     

悬链线单元在悬索桥主缆下料长度计算中的应用

本文用悬链线单元模拟主缆，通过迭代计算了主缆的线形及下料长度。悬链线单元的应用，简化了主缆与鞍座相切蹼位置及主缆下料长度的求解方法。算例表明结果具有很高精度。     

考虑抗弯刚度的缆索线形研究

根据实际悬挂缆索的受力情况推导了缆索悬挂曲线满足的微分方程;采用数值方法分别计算了在不同情况下考虑抗弯刚度时缆索的悬挂线形,并与采用悬链线理论计算的结果进行了对比。结果表明:在确定的物理特性下,缆索的悬挂线形与缆索的抗弯刚度和无应力长度有关;无应力长度越长时,缆索的悬挂线形越接近悬链线理论的计算结果。所得的计算结果可以为实际缆索结构精确计算模型的建立提供参考。     

火灾高温下受约束蜂窝钢梁悬链线效应研究

火灾下受约束钢梁大变形阶段的悬链线效应,考虑了钢梁轴向拉力对抗弯承载力的贡献,可提高钢梁在火灾下的耐火极限。相同截面高度的蜂窝梁,其抗弯刚度与实腹钢梁基本相同,但其轴向刚度却远小于实腹钢梁,因此蜂窝梁火灾下的悬链线效应与实腹钢梁有较大差别。利用有限元方法研究了具有圆角多边形孔的受约束蜂窝钢梁在火灾升温下的悬链线效应。选取荷载比、梁跨度、梁端轴向约束刚度比以及蜂窝梁的扩展比、孔洞高度为主要参数,研究了梁的轴向力、跨中挠度、端部位移以及弯矩等随温度的变化规律。与实腹钢梁相比,火灾下蜂窝钢梁的最大压力较小,更早进入悬链线效应阶段。     

火灾高温下轴向受约束波纹腹板梁受力性能参数分析

采用ABAQUS有限元模型对火灾下轴向受约束波纹腹板梁的悬链线效应进行参数分析。选取荷载比、轴向约束刚度比、跨高比、翼缘厚度以及波纹腹板厚度为主要参数,研究钢梁的跨中挠度和梁端轴力等随温度的变化规律,并给出火灾下钢梁的临界温度。结果表明:随着荷载比的增加,钢梁进入悬链线效应的温度逐渐降低;随着跨高比的增加,考虑悬链线效应后临界温度的提升幅度增加,钢梁悬链线效应的作用也越明显。     

悬索桥主缆成桥线形精确分析

以悬链线单元的单元节点力与索单元投影的函数关系式迭代计算悬索桥成桥状态主缆的线形和主缆的无应力长度。应用于算例,精度高,简单适用。     

铁路站台单柱雨棚结构抗连续倒塌性能分析

采用非线性动力拆除构件法,对铁路站台有柱雨棚"Y"形钢筋混凝土典型单元进行了抗连续倒塌性能分析,研究了结构的连续倒塌抗力机制和失效模式;并对不同柱距、不同抗震设防烈度及不同楼板的雨棚结构进行了分析和对比。局部构件失效后,剩余结构抗倒塌机制主要为梁机制和悬链线机制;在边柱失效后,剩余结构承载机制仅有梁机制,结构抗连续倒塌性能较弱;在中柱和内柱失效的情况下,剩余结构具备梁机制和悬链线机制提供的抗倒塌承载力,结构抗连续倒塌性能较强;柱距增加,雨棚结构抗连续倒塌性能减弱;抗震设计对于结构梁机制相对承载力的提升较大,对悬链机制相对承载力的提升取决于梁内通长钢筋的增幅;整体现浇楼板对雨棚结构抗连续倒塌性能的增强效果显著,梁机制和悬链线机制的相对承载力均有较大提高。     

考虑节点半刚性的钢框架连续倒塌分析

建筑结构竖向构件一旦破坏,节点和梁将通过梁机制和悬链线机制来抵抗连续倒塌。合理的半刚性节点设计能够增加结构的能量耗散,并充分发挥悬链线机制抗力。基于能量平衡原理,推导出半刚性钢框架结构抗力-位移曲线及能量计算方法,从而为分析半刚性钢框架的抗倒塌性能提出了思路。通过有限元分析软件进行了框架连续倒塌分析,验证了分析的合理性,对比分析了节点刚度对结构力学性能的影响,为相关设计提供依据。     

悬索及悬索-框架结构的几何非线性分析

运用修正Lagrange坐标描述 ,引进五节点曲线索单元和四次多项式为位移插值函数 ,基于非线性应变定义 ,推导了悬索单元的切线刚度矩阵 ,采用刚度凝聚方法 ,大大减少了计算机的存储和计算量 ,并使得曲线索单元能与PEP单元相结合 ,实现对大跨度和复杂的悬索及悬索 -框架结构全过程的几何非线性分析与设计。算例计算结果表明 ,该方法精度很高 ,便于应用     

截面温度不均匀受约束波纹腹板梁悬链线效应参数分析

利用经试验验证的有限元模型对均匀温度和不均匀温度分布下轴向约束波纹腹板梁的悬链线效应进行了参数分析,选取荷载比、轴向约束刚度比、跨高比及倾角为主要参数,研究了钢梁的跨中挠度、梁端轴力和悬链线弯矩等随温度的变化规律,并给出了火灾下钢梁的临界温度。由于不均匀温度下产生的热弯曲,钢梁在压力阶段的挠度更大而轴力更小。但均匀温度下钢梁的破坏温度比不均匀温度情况时高。钢梁的悬链线温度和破坏温度都随着荷载比的增大而降低。相同荷载比作用下,不同跨高比钢梁的悬链线温度相同,但其破坏温度随跨高比的增大而升高,钢梁的悬链线效应也越明显。     

预应力索结构设计中的悬链线索单元法

预应力索是索结构形式的一种,目前在建筑结构设计中得到了大量的应用。为分析预应力索结构的设计特点,本文索结构设计分析中引入了悬链线索单元法,论述了悬链线索单元法的优越性,并强调该单元法的应用能大大减少索结构设计中的计算工作量,为建筑结构设计节省时间。     

水电站进场公路桥梁大吨位荷载试验及仿真分析

对某悬链线空腹无铰钢筋混凝土箱形拱桥进行了荷载试验及数据分析,并运用大型有限元程序Midas进行了仿真分析;对多种工况下桥梁的变形和截面应力实测值与理论值进行了比较。结果表明,桥梁的结构强度和刚度达到设计要求。     

考虑悬链线效应的钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力分析

为了研究悬链线效应对钢筋混凝土（RC）框架结构抗连续倒塌能力的影响,基于OpenSees建立可以考虑悬链线效应的RC框架宏模型,通过两个RC框架子结构在移除中柱后的竖向承载力试验结果对比,验证了所采用宏模型的合理性,并研究了悬链线效应对RC框架子结构抗连续倒塌能力的影响。分别采用备用荷载路径法中的非线性静力方法和非线性动力方法对1栋10层RC框架结构进行抗连续倒塌能力分析,研究悬链线效应对RC框架整体结构抗连续倒塌能力的影响。结果表明：不考虑悬链线效应的影响将低估RC框架结构的抗连续倒塌能力;在移除底层中柱情况下,不考虑悬链线效应分析得到的荷载放大系数最大值小于2.0,而考虑悬链线效应分析得到的荷载放大系数最大值则超过2.0。     

爆炸下钢框架梁柱子结构抗倒塌性能评估

采用考虑子结构边界约束条件的数值分析模型,将钢梁在爆炸作用下的变形损伤引入子结构抗倒塌分析,建立了评估钢框架梁柱子结构爆炸后抗倒塌性能降低程度的压力-冲量曲线图及表达式,并分析梁端约束刚度及钢梁跨高比的影响。结果表明,抗倒塌阶段的前期出现压拱机制,随后经由梁机制过渡至悬链线机制,且抗倒塌性能降低程度与爆炸强度为非单调关系;除铰接约束外,水平约束刚度对子结构竖向承载力的发展过程影响不明显;随着钢梁跨高比的减小,产生相同降低指数所需的超压和冲量均增大,但当跨高比降至一定程度时,子结构趋于剪切变形模式,导致悬链线阶段的极限变形和最大竖向承载力均有所下降。