悬索桥缆索系统解析计算的新方法及其应用.pdf
《悬索桥缆索系统解析计算的新方法及其应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《悬索桥缆索系统解析计算的新方法及其应用.pdf(145页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、分类号U448.25 密级.UDC 625博士学位论文悬索桥缆索系统解析计算的新方法及 其应用学科专业 结构工程 悬索桥缆索系统解析计算的新方法及其应用摘要缆索系统的线形和受力计算是悬索桥计算的关键,主要计算方法分为数值解析法和 有限元法两种,其中数值解析法是已知主缆所受外力条件下主缆线形和内力的一种计算 方法,它能简便模拟主缆与鞍座的接触问题,具有解答精确、输入数据少的特点,国内 外学者对其在悬索桥计算中的运用进行了大量的研究,并提出了许多实用的理论。在前 人工作的基础上,本文对缆索系统受力、构造和几何特性进行深入、详细的研究,提出 了一套包含主缆找形、鞍座位置计算、鞍座预偏量计算、主缆调索
2、计算的改进计算方法,开发了相关的程序软件。并对在建的杨泗港长江大桥工程实际进行分析、对比与验证,证明了本文方法的正确性及优越性。本文的主要研究内容及成果如下:(1)对当前使用最为广泛的分段悬链线理论的计算过程进行了详细分析,重点分 析了方程组求解过程可能不收敛的原因,并在此基础上提出了一种改进的计算方法,该 方法基于对主缆索段的受力分析,在建立各索段统一线形方程的基础上,找到主缆最低 点的位置及其斜率,利用变形相容条件建立方程,以主缆索力水平分力的变化规律来求 解方程,具有受力明确、适应性强、计算简便的特点;(2)对本文方法求解悬索桥主跨、边跨及锚跨主缆线形的过程进行了完整论述,重点分析了其在
3、结构不对称和荷载分布不均匀(此时经典的分段悬链线求解过程可能不 收敛)情况下的计算方法;(3)对单圆曲线索鞍和复合圆曲线索鞍的受力状态和几何特性进行了详细研究,提出了悬索桥成桥状态下索鞍位置确定的改进计算方法,方法以索鞍和主缆的几何相容 条件建立方程,求解方程即可得到索鞍的设计位置,在此基础上,本文还对主缆无应力 长度的鞍座修正问题进行了分析;(4)从主缆和索鞍的力学及几何特性出发,推导出考虑主索鞍和散索鞍相互耦合 的索鞍预偏量计算方法,并应用于单圆曲线索鞍和复合圆曲线索鞍不同组合的分析,该 方法的计算过程需求解一个十元的非线性方程组,故本文还研究了采用牛顿-拉斐森法 对方程组进行求解的过程和
4、初值选取方法;(5)在对主缆的力学特性进行分析的基础上,提出了两种新的主缆调索计算方法,第一,基于主缆状态方程泰勒展开式的调索计算,主要思路是将主缆状态方程进行泰勒 I展开,并只保留至二次项,每次调索时只需求解展开后的一元二次方程即可获得调整量;第二,基于目标状态刚度的调索计算,主要思路是通过分段悬链线将目标状态的刚度求 出,并以此刚度作为调索前的主缆刚度,以求得调整量和主缆线形的关系。同传统的抛 物线调索公式对比发现,虽然以上两种方法的计算内容稍有增加,但计算精度更高,同 时也不失现场的可操作性;(6)对本文缆索系统计算方法编制了相应的计算软件,并应用于杨泗港长江大桥 设计、施工,验证本文方
5、法及软件的可行性;(7)本文还在悬索桥整体计算过程中提出了索鞍位置解析算法和主缆有限元算法 相结合的分析方法。本文研究成果可为悬索桥缆索系统的计算提供参考,具有一定的实用价值。关键词:悬索桥;缆索计算;鞍座设计位置;鞍座修正;索鞍预偏;基准 索股调索NEW ANALYTICAL METHOD FOR CABLE SYSTEM OF SUSPENSION BRIDGE AND ITS APPLICATIONABSTRACTLinear and stress calculation of cable system is the key to the calculation of suspensio
6、n bridges,the main calculation method contain two ways,numerical analytical method and finite element method.The numerical analytical method is a kind of calculation method that external forces under the condition of the main cable shape and internal force became understood.It can simple simulate co
7、ntact problems between the main cable and saddle,with additional advantages of solutions accurately and less input data.Scholars at home and abroad has conducted a significant amount of research on the application of suspension Bridges,and put forward many practical theories.On the basis of previous
8、 work,this paper makes a detailed study on the force,structure and geometry of cable system,puts forward a set of improved calculation methods including main cable shape finding,saddle position calculation,saddle pre-deviation calculation and main cable cable cable adjustment calculation,and develop
9、s the relevant software.Compares and verifies the actual construction of Yangsigang Changjiang Bridge,and proves the correctness and superiority of this method.The main research contents of this paper include the following aspects:(l)The calculation process of the most widely used segmental chain li
10、ne theory is analyzed in detail,with emphasis on the reasons why the equations may not be convergent.On this basis,an improved measurement method is proposed.It based on the force analysis of the main cable segment,on the basis of establishing a linear equations of the unified cable segment,find the
11、 lowest location of the main cable and its slope,established a equation based on deformation compatibility condition,then solve equations under the changing rule of the horizontal component of the main cable force,with a mechanical characteristics of clear force-bearing,strong adaptability,calculati
12、on simple andinconvenient.(2)Discussed the process of new method to solve the problems about main span、side span and anchor span of main cable of suspension Bridges,mainly analyzed the calculation methods of the structure asymmetry and load distribution non-unifbrmly(the classic segmental theory sol
13、ving process may not be convergence).(3)The stress state and geometrical characteristics of the single circular curved clues saddle and composite circular curve of the saddle is worked up,and the improved calculation method about the determination of the saddle position under a state of suspension b
14、ridge is provided.Based on the geometric compatibility between the saddle and the main cable,the design position of the saddle can be obtained by solving the equation.On the basis of above,the problem of saddle correction of unstressed length of main cable is analyzed.(4)Based on the study of the me
15、chanics and geometry of the main cable and saddle,a method for calculating the Pre-deflection of the saddle considering the coupling between the main and splay saddles is derived,and studied the application of this method in different combinations of single curve thread saddle and composite curve sa
16、ddle.The method requires the solution of a ten-element nonlinear equation,so the process of solving the equations using Newton method of selecting initial values are also studied.(5)Based on the analysis of the mechanical characteristics of the main cable,two new calculating methods of the main cabl
17、e tuning are proposed.First,the main idea is to extend the state equation of the main cable to Taylor and keep it to the quadratic term,the adjustment can only be obtained by solving the undivided quadratic equation for each adjustment.The second,the cable adjustment calculation based on the target
18、state stifihess.The main idea is to calculate the stiffness of the target state by means of the segmented cable suspension,and take the stiffiiess as the main cable stififiiess before the cable adjustment to obtain the relationship between the adjustment amount and the main cable shape.Compared with
19、 the traditional parabolic cable adjustment formula,the calculation content of the two methods is slightly increased,but the method presented in this paper is more accurate and can be operated in practice.IV(6)The calculation software of the cable system is compiled and applied to the design and con
20、struction of Yangsigang Changjiang Bridge.Through the practical application of the project,the feasibility of the method and software is verified.(7)An analytical method combining the analytical algorithm of saddle position with the finite element algorithm of main cable is put forward in the whole
21、calculation process of suspension bridge.The research in this paper can provide reference method and basis for the calculation of cable system of suspension bridge.Keywords:Suspension Bridge;Cable Calculation;Saddle Design Position;Saddle Amendment;Saddle-prebiased;Base Demand Transferv目录摘要.IABSTRAC
22、T.Ill目录.VI第一章绪论.11.1 悬索桥发展的历史.1LL1古代 悬索桥的出现和发展.11.1.2 近、现代以来悬索桥建设在资本主义国家实现跨越发展.11.1.3 我国现代悬索桥建设取得的辉煌成就.21.2 悬索桥计算分析理论的发展与现状.31.2.1 主缆找形计算理论.31.2.2 悬索桥结构整体计算理论.41.2.3 索鞍对结构计算影响的研究.613课题来源及工程背景.91.4 本文研究的主要内容和技术路线.91.4.1 研究的主要内容.91.4.2 本文的技术路线.111.5 论文的创新点.12第二章主缆线形计算改进方法的提出.132.1 悬索桥传统线形计算理论.132.1.1
23、传统抛物线理论.132.1.2 分段悬链线理论.152.2 分段悬链线法求解过程的收敛性研究.172.2.1 解方程求解索段无应力长度So的收敛性分析.182.2.2 牛顿-拉斐森迭代法求解计算起点索力的收敛性分析.192.3 悬索桥主缆的计算新方法.202.3.1 计算假定及索段的划分.202.3.2 不考虑主缆弹性伸长对主缆自重荷载集度影响时的索段受力分析.212.3.3 考虑主缆弹性伸长对主缆自重荷载集度影响时的索段受力分析.242.3.4 主缆对称时全桥变形相容方程的建立和求解.262.3.5 主缆坐标和长度的计算.282.3.6 工程算例.302.4 主跨主缆线形的参数敏感性分析.3
24、22.4.1 垂度对悬索桥主缆受力和线形的影响.322.4.2 跨径对悬索桥主缆受力和线形的影响.322.5 本章小结.33第三章悬索桥成桥状态解析计算理论.353.1 改进方法在对称悬索桥成桥状态计算中的运用.353.1.1 边跨主缆线形的计算.353.1.2 锚跨主缆线形的计算.363.2 改进方法在不对称悬索桥分析中的运用.373.2.1 不等高主塔时主缆的线形分析.373.2.2 不对称受力的主缆线形分析.403.2.3 工程算例.413.3 悬索桥索鞍位置的计算.433.3.1 索鞍位置计算的改进方法.433.3.2 索鞍修正参数的计算.543.3.3 工程算例.543.4 考虑索鞍
25、影响的主缆长度修正.563.5 本章小结.57第四章 悬索桥施工过程的解析计算理论.594.1 悬索桥主缆计算的无应力长度不变原则.594.1.1 无应力长度不变原则.594.1.2 鞍座不动点的定义.60VII4.2 鞍座位置已知时空缆线形的求解.604.2.1 已知鞍座位置求空缆线形的方法.604.2.2 空缆线形的参数敏感性分析.634.3 牛顿拉菲森算法在确定索鞍预偏量中的运用.664.3.1 索鞍预偏的原因.664.3.2 索鞍预偏量精确计算的牛顿-拉菲森算法.684.3.3 复合圆曲线索鞍预偏量的计算方法.744.4 索股架设过程的精确计算理论.804.4.1 目标状态索股架设线形
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 悬索桥 缆索 系统 解析 计算 新方法 及其 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【曲****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【曲****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。