斜拉橋幾何、材料非線性靜力分析及其可靠度評估.pdf

1、同濟大學博士學位論文斜拉橋幾何、材料非線性靜力分析及其可靠度評估姓名：陳鐵冰申請學位級別：博士專業(yè)：橋梁與隧道工程指導教師：石洞2000.5.1A B S T R A C TI t w i l lf a c et h ep r o b l e m so f b u c k i n g o f g i r d e r sa n ds t a b i l i t yo f t o w e r s w i t ht h ed e v e l

2、o p m e n to fc a b l e - s t a y e db r i d g e st o t h el o n gs p a n ．T h e r e f o r , t h es a f e t yo f c a b l e ’s t a y e db r i d g e sp r e s e n t si n c r e a s i n g l y c o n c e r n s ．F i r s t l y ，g

3、 e o m e t r i cn o n l i n e a rs t a t i ca n a l y s i sp r o c e d u r ei sp r e s e n t e di nt h i sd i s s e r t a t i o no nt h eb a s i so ft h es t r u c t u r a l c h a r a c t e r s o fl o n g s p a nc a b l

4、e ·s t a y e d b r i d g e s ．T h e c o n f i g u r a t i o n s o fc a b l e ．s t a y e db r i d g e s a r ec a l c u l a t e do n t h em a t e r i a ld e s c r i p t i o no f l a r g ed i s p l a c e m e n to f s o

5、 l i d sm e c h a n i c s ．T h e s t r e s sa n d s t r a i nt e n s o r s a r e d e f i n e do w i n g t ot h el a r g ed i s p l a c e m e n t ．B a s e do nt h ep f i n e i p l eo f v i r t u a lw o r k ，t h ef i n i t

6、 ee l e m e n t i n c r e m e n t a le q u i l i b r i u me q u a t i o n sa r ed e r i v e dw i t h U ．L ．f o r m u l a t i o n ．T h e p r i n c i p a l c 0 0 r d i n a t e s o f i n e r t i a o f e a c h e l e m e n t

7、a f t e r l a r g ed i s D l a c e m e n ta r ec a l c u l a t e dt h r o u g ht h em o d i f i e dg e o m e t r i cc o n f i g u r a t i o n so fc a b l e —s t a y e db r i d g e s ．T h e nt h ei n i t i a ls h a p e i

8、t e r a t i o na p p r o a c hi su s e d t oc a l c u l a t et h ei n i t i a ls h a p ea n d i n i t i a lt e n s i o n f o r c e so f c a b l e - s t a y e d b r i d g e s ．S e c o n d l ％t h e s t r u c t u r a l r e

9、l i a b i l i t y o f c a b l e —s t a y e d b r i d g e s i s e v a l u a t e d b a s e d o n t h es e r v i c e a b i l i t yl i m i ts t a t e ．T h er e s p o n s es u r f a c ea p p r o a c hi s 印p l i e dt oe s t a

10、b l i s ht h ep r o c e d u r e so fn o n l i n e a r s t o c h a s t i c s t a t i c a n a l y s i s a n d s t r u c t u r a l r e l i a b i l i t y e v a l u a t i o n i n c a b l e - s t a y e db r i d g e si n c l u

11、d i n gt h ev a r i a t i o no fm a t e r i a l s ，p h y s i c a ld i m e n s i o n ，l o a de t c ．T h ev e r s a t i l i t yo fs t r u c t u r a lr e s p o n s eo fc a b l e —s t a y e d b r i d g e si s r e s e a r c h

12、 e db a s e do nt h ev a r i a t i o no fv a r i o u ss t o c h a s t i cf a c t o r s ．n l es t r u c t u r a lr e l i a b i l i t yo f c a b l e - s t a y e db r i d g e si se v a l u a t e di n c l u d i n g t h eg e

13、o m e t r i c n o n l i n e a r e f f e c t s ．T h i r d l y , c a b l e - s t a y e db r i d g e sa r ea n a l y z e d i n c l u d i n gg e o m e t r i c a n d m a t e r i a ln o n l i n e a r e f f e c t s ．A n u m e r

14、 i c a lp r o c e d u r e b y t h ee l a s t i c —p l a s t i ch i n g e a n a l y s i si sp r e s e n t e d t oi n c l u d e t h em a t e r i a ln o n l i n e a re f f e c t so fc a b l e - s t a y e d b r i d g e s ．T

15、h ei n c r e m e n t a ll o a d f a c t o r i s c a l c u l a t e d b yt h ea l g o r i t h mc o m b i n e di n t e r p o l a t i o na n di t e r a t i o nw h e ns o m em e m b e r si n c a b l e - s t a y e db r i d g e

16、 sa r ec h a n g e df r o me l a s t i c i t yt op l a s t i c i t y ．I ti sac r i t e r i o nt op r e d i c a t et h ec r i t i c a l p o i n tt h a tt h ed e t e r m i n a n to f t a n g e n t s t i f f n e s sm a t r

17、i xe q u a l s t o z e r oa n d d i c h o t o m y i sa p p l i e d t oc a l c u l a t et h eu l t i m a t el o a dn e a r t h ec r i t i c a lp o i n t ．F i n a l l y , t h es t r u c t u r a ls y s t e mr e l i a b i l

18、i t y o f c a b l e - s t a y e db r i d g e si s e v a l u a t e db a s e do nt h eu l t i m a t el i m i ts t a t e ．T h ec o m b i n e ds y s t e mi su s e di nt h es t r u c t u r a ls y s t e mr e l i a b i l i t ye

19、 v a l u a t i o no fc a b l e —s t a y e d b r i d g e s ，w h i c hi n c l u d e ss e r i e s a n dp a r a l l e l s y s t e m s ．E v e r yf a i l u r e m o d eo fc a b l e —s t a y e db r i d g e si s ap a r a l l e ls

20、 y s t e mc o m p o s e db ys e v e r a lf a i l u r es t r u c t u r a lm e m b e r s ．As e r i e ss y s t e mi s m a d eu pb y a l lf a i l u r em o d e so fc a b l e - s t a y e db r i d g e s ．T h es a f e t ym a r g

21、 i n so fc a b l e —s t a y e db r i d g e sa r es o u g h tb yt h ei n c r e m e n t a ll o a dm e t h o d ，S i g n i f i c a n tf a i l u r em o d e s a r ei d e n t i f i e db yt h eo p t i m a l i t yc r i t e r i o

22、nm e t h o di na l l f a i l u r em o d e s ．T h e nt h eu p p e ra n dl o w e rb o u n d so f t h e f a i l u r ep r o b a b i l i t yo fs t r u c t u r a l s y s t e m sa r ec a l c u l a t e db yD i t l e v s o n ’s b