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。     

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。     

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。     

拱桥与吊桥悬链线方程比较

在桥梁工程课程教学中,拱桥主拱圈和吊桥主缆的悬链线方程的推导是教学难点之一。在教材中,这两部分内容是在不同章节里逐一讲解,教学效果较差,而且缺乏对这两种悬链线方程的比较,学生难以理解。文章从拱桥和吊桥的受力特点出发,对这两种悬链线方程进行了推导和剖析,通过比较分析帮助学生深刻理解其内容,提高学生运用力学知识解决桥梁工程的实际问题,增强学习兴趣。     

悬链线解答在悬索垂度调整中的应用

基于所建立的无弹性悬链线解答,推导了悬索的索原长计算式及索原长与跨中标高之间的微分关系式。算例表明,索原长计算式是精确的,索原长与跨中标高之间的微分关系式比常用的悬索桥抛物线调缆公式精度更高;常用的悬索桥调缆公式对中跨有很高的精度,但应用于边跨时误差很大。建议在中跨仍采用常用调缆公式,在边跨适当放大常用公式得到的调整量,也可采用文中的调缆公式或计算调缆前后的索原长得到调整量。     

基于悬链线理论的框架抗连续倒塌分析

基于梁在悬索作用阶段的受力特点,推导了当支承柱突然破坏时,处于悬链线状态的梁的极限承载力公式,并进一步通过该公式导出了框架结构"拆除系数(RF)"的概念,用以定量判断构件在抗连续倒塌中的重要性程度。利用SAP2000通用有限元软件对一实际工程进行静力线性分析,分别模拟四种拆除工况,评估了结构的倒塌状况。结果表明,拆除系数算法的预测结果与一般工程经验一致,能够在一定程度上反映出构件的重要性指标。且计算简捷,便于应用。     

悬链线与抛物线缆索计算理论对比分析

利用悬链线和抛物线理论分别建立架空缆索线型方程,推导两支承点不等高时两种曲线最大垂度,并建立张力方程,对比分析两种模型在架空缆索张力计算中的精度,以及采用抛物线理论计算架空缆索可接受的垂跨比范围,并得出一些有益的结论。     

不等高支承柔索索长计算

分别以悬链线和抛物线索曲线方程为基准 ,推导了两种索的有应力长和无应力长的一般计算公式 ,并对公式间的关系进行了简要的比较说明     

自锚式悬索桥主缆线形的计算

以南京市某自锚式悬索桥为背景,研究推导出了两种自锚式悬索桥主缆线形的计算方法：抛物线法和分段悬链线法,并且对两种方法的计算结果进行了比较,结果表明：分段悬链线法考虑因素较全面,较抛物线法计算复杂,但结果较精确,两种方法均可应用于自锚式悬索桥的主缆线形计算。     

第七届世界军运会主会场双层单索悬索威亚结构设计与分析

第七届世界军运会主会场空中威亚系统属于双层单索悬索结构,结构形式选用钢桁架立柱+锚索+悬索结构.在悬索两端设置钢桁架立柱,立柱之间采用钢桁架连接,增加结构整体性.主要介绍了该项目的 预张力悬链线设计,通过合理的结构设计,实现了初始预应力状态钢桁架立柱塔顶水平变形为零的控制目标,满足了导演组提出的单索悬索结构的小垂度大载荷的要求.     

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。     

关键柱失效后组合框架抗倒塌试验研究及理论分析

通过一榀四跨单层钢-混凝土组合框架试验研究,分析中柱失效后结构体系的抗倒塌性能。试验结果表明：中柱失效后,组合框架的连续倒塌过程分为6个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段、压拱阶段、塑性阶段、过渡阶段及悬链线阶段,结构主要通过塑性铰机制和悬链线机制进行内力重分配;组合梁可以保证悬链线作用的形成,其特有的压拱效应可在一定程度上提高结构关键柱失效初期的承载能力;根据现行规范设计的组合框架在关键柱失效后仍具有较高的承载力,具有一定的抗倒塌能力。同时采用ABAQUS建立了试验试件的有限元分析模型,有限元分析结果和试验结果进行对比,验证了有限元分析结果的正确性。针对组合框架中的压拱效应进行分析,并结合试验现象提出一种新的“桁架弹簧”压拱模型,推导了竖向位移-荷载相关计算式及竖向位移-水平位移相关计算式,计算式计算结果与试验结果吻合良好。     

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。     

悬链线索元的协调方程式及其弦向刚度

基于精确的悬链线索元模型,本文推导了一种反映索原长和索张力水平分量之间关系的协调方程式,以及适用于动力松弛法找形分析的索元弦向刚度表达式.利用该协调方程式,无需迭代或仅采用简单的二分法便可以稳定快速地实现索原长与索力之间的换算.索元弦向刚度表达式可以在常规动力松弛法找形分析时考虑大垂度松弛索元的情况.     

张拉结构中连续索滑移问题的研究

考虑到张拉结构施工控制中索内力的变化,即索由只随自重到承受外荷载,由预应力为零到随很大的预应力,由悬索自垂到拉索绷紧,比较按离散索和连续索计算对张拉结构施工张拉的影响,以及探求一种广泛适用的连续索的计算模式和程序算法就显得非常必要。本基于悬链线单元对此问题进行了系统分析和深入研究,提出了一种新的考虑索段滑移的悬链线索单元程序算法,并编制了相应的面向对象的有限元程序。对算验的表明本方法是正确的。     

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.