大跨斜拉橋的非線性及可靠性分析.pdf

1、在近十年來，斜拉橋由于其優(yōu)異的結構性能和美學特性，成為中長跨度內最流行自勺橋型。隨著斜拉橋跨度的增大和各種新型高強材料的使用，橋梁結構變得越來越輕柔，更易受到各種非線性行為的影響，因此斜拉橋的幾何非線性、極限承載能力和可靠性分析是本文研究的主要內容。 幾何非線性方面，斜拉橋的非線性主要來源于拉索垂度、梁柱效應和大位移效應。本文主要討論了CR列式法，CR列式法擺脫了單元小轉動的限制，并且沒有累積誤差的影響。這是因為CR列式法去除了

2、剛體轉動的影響，并在全量的基礎上建立了單元內力的平衡方程，而不是在增量的基礎之上，因此CR列式法具有很高的精度和效率。 材料非線性方面，本文采用基于柔度法的非線性纖維梁柱單元，基于柔度法的非線性梁柱單元，以截面力假定為出發(fā)點，對于主要是受軸向和彎曲變形影響的梁柱單元，這個假定總是能夠得到較好的滿足而不受單元非線性行為的影響。甚至當單元處于軟化的強非線性階段，單元內部的平衡條件依然能夠精確的滿足。 可靠性分析方面，有限元可

3、靠度分析的要求是能夠精確，一致和有效率的來計算各種反應量的敏感性，本文采用了直接微分的方法，建立了材料，荷載和幾何尺寸隨機性所導致的反應量敏感性計算公式。結構的失效概率，即可靠指標采用一次二階矩法來計算。 基于上述分析方法，本文編制了相應的大型結構計算程序(BSNAS)。塔和主梁采用基于柔度法的纖維梁柱單元模型，拉索采用索單元模型。在材料方面，混凝土，普通鋼筋、預應力鋼筋和拉索鋼材均采用非線性的本構關系，在計算過程中，所有單元都

4、能同時考慮幾何非線性的影響。 本文所編制的程序能夠進行整體結構和施工中部分結構，受到短期和長期荷載，溫度效應影響的材料幾何非線性分析；能夠在混凝土結構開裂前和開裂后整體結構的非線性行為；結構的極限承載能力及進入軟化階段后的結構行為；本文程序還能夠對大跨斜拉橋結構進行相應階段的可靠性分析。 基于上述理論和本文所編制的大型結構分析程序，本文對兩座實橋結構即武漢市江漢四橋和巴東長江公路大橋進行了幾何、材料及可靠性方面的詳細分析