大跨连续刚构桥空间稳定性分析及程序设计

论文摘要

随着交通事业的大力发展,大跨连续刚构桥以其跨越能力大、整体性能强、受力合理、施工方便等优点越来越受到桥梁工程师的青睐,然而面对大跨高墩的发展形式,桥梁结构的稳定性分析是判断设计是否合理的关键。本文借南-百高速公路第12标段江坝右江特大桥极限承载力分析这一科研任务,对大跨连续刚构桥的稳定性涉及到的理论方法、内容等进行了较深入的探讨。本文首先利用势能驻值原理重点推导了考虑多种因素相互影响的几何刚度矩阵,该刚度矩阵可以同时考虑轴力、弯矩、P-Δ效应对整个刚度矩阵的贡献,从而给出新的切线刚度矩阵并建立了几何非线性计算新格式。本文采用空间杆系有限元方法来分析结构的稳定性,用VB语言结合FORTRAN语言进行混合编程,开发了可以对连续刚构桥在线性和非线性状态下的静力稳定性分析程序。结合大量经典实例以及工程算例分析表明效果非常令人满意,经过与现有通用有限元软件ANSYS的分析结果进行对比,也验证了本文程序计算结果的可靠性,计算精度完全满足工程计算需要,程序有一定的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 连续刚构桥
• 1.1.1 连续刚构桥的特点
• 1.1.2 国内外发展状况
• 1.1.3 连续刚构桥的研究现状综述
• 1.2 本文的研究内容
• 第二章 空间杆系结构的几何非线性理论
• 2.1 空间杆系几何非线性研究现状
• 2.1.1 几何非线性理论
• 2.1.2 变形体的运动描述方法
• 2.1.3 总体拉格朗日列式（T.L）
• 2.1.4 空间梁单元的T.L.列式
• 2.1.5 修正的拉格朗日列式（U .L）
• 2.1.6 空间梁单元的U.L列式
• 2.1.7 T.L列式与U.L列式的区别
• 2.1.8 空间梁单元的切线刚度矩阵
• 2.1.9 空间坐标转换矩阵
• 2.2 非线性问题的数值分析方法
• 2.2.1 非线性方程组的求解介绍
• 2.2.2 收敛准则
• 2.3 本章小结
• 第三章 稳定性理论及剪力滞效应
• 3.1 稳定性理论概述
• 3.1.1 第一类稳定
• 3.1.2 第二类稳定
• 3.1.3 平衡路径跟踪算法
• 3.2 剪力滞后效应
• 3.2.1 剪力滞后效应求解方法
• 3.2.2 ANSYS剪力滞算例
• 3.2.3 考虑剪力滞后效应的稳定性分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 自编程序的开发
• 4.1 语言的选择
• 4.1.1 Visual Basic 6.0简介
• 4.1.2 Fortran简介
• 4.2 混合编程的关键问题-动态文件的建立
• 4.3 程序总流程图
• 4.4 关于内部铰接点的处理技巧
• 4.4.1 单元类型变换矩阵
• 4.4.2 利用单元类型变换矩阵处理特殊单元固端力
• 4.4.3 近似处理法
• 4.5 程序的模块划分及功能图示
• 4.6 算例
• 4.7 本章小结
• 第五章 工程实例分析
• 5.1 工程概况
• 5.2 建模前的准备
• 5.3 ANSYS建模与计算
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录1:全桥APDL命令流
• 附录2:大位移刚度矩阵[KL]