斜拉橋拉索靜力非線性分析及風雨激振研究.pdf

1、斜拉橋作為一種柔性組合結(jié)構(gòu)體系,在很多方面都顯示出其卓越的優(yōu)勢,因而在國內(nèi)外得到了廣泛地建造。而其中最主要的承重構(gòu)件之一,斜拉索借助自身張力將整個結(jié)構(gòu)體系有機地協(xié)調(diào),使其始終處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。因此,分析斜拉索的狀態(tài)對研究整個結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)性能至關(guān)重要。
　　由于拉索是一種柔性構(gòu)件,在自重和軸力的作用下,其空間構(gòu)形呈懸鏈線狀。隨著現(xiàn)代斜拉橋跨度的不斷增大,拉索長度也逐步增加。這勢必會增大其柔度,使結(jié)構(gòu)的各種非線性效應(yīng)變得更為顯著。

2、同時考慮到其本身較小的質(zhì)量以及較低的結(jié)構(gòu)阻尼,因而極易在外界因素的激勵下發(fā)生各種形式的振動,而風雨激振無疑是其中最劇烈的一種。本文以象山港公路大橋為工程背景,對包括拉索靜力構(gòu)形、非線性受力特性以及拉索風雨激振等問題進行了深入研究。
　　1.歸納總結(jié)了包括懸鏈線理論與拋物線理論在內(nèi)的各種拉索靜力構(gòu)形解析表達式,導(dǎo)出相應(yīng)的無應(yīng)力索長計算公式,并通過算例對上述公式進行驗證。結(jié)果表明:當拉索垂度較小時,用拋物線理論進行求解,其精度足以滿足

3、工程需要,不過其誤差會隨著拉索張力的減小而迅速增大。
　　2.研究了拉索“垂度效應(yīng)”和“大位移效應(yīng)”等幾何非線性影響產(chǎn)生的原因,并闡述了用有限元理論分析該問題的思路和解決方法。利用ANSYS建立空間有限元模型,通過改變不同參數(shù)研究影響拉索非線性受力的主要因素。由計算可知:對同一拉索,角度的偏轉(zhuǎn)只會造成內(nèi)力的線性改變,而索力的大小才是導(dǎo)致內(nèi)力非線性變化的根本因素。
　　3.考慮拉索空間姿態(tài)的變化,基于準定常假定,建立帶運動水線