不对称体系斜拉桥受力特点及边界非线性的处理
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摘要
斜拉桥的桥型美观、跨越能力强，并且施工也很方便，因此自出现以后就在桥梁建设中得到了迅猛的发展。随着斜拉桥跨度的增大，非线性问题已经成为设计和施工中必须考虑的问题。本文以荆岳长江公路大桥为背景，对不对称体系的混合梁斜拉桥的力学特点以及边界条件的非线性问题进行了研究。主要研究工作如下：
1．简要的介绍了斜拉桥的发展概况，并对大跨度斜拉桥设计及施工控制中的非线性有限元分析理论做了论述；
2．建立了一种接触的点单元，采用变单元刚度的方法反映接触过程中摩擦力的影响，用来模拟结构中的边界条件。并结合FORTRAN程序设计语言，编制了相应的平面杆系有限元程序，并利用两个简单算例对程序进行了验证；
3.以荆岳长江公路大桥为例，重点对不对称体系的混合梁斜拉桥的力学特点做了一定的分析；同时也探讨了摩阻力对结构受力以及变形的一些影响。
Cable-stayed bridge because strong spanning capacity and beautiful，bridge，and construction is convenient，so since appeared rapidly，great development.Along with the increase of span cable-stayed bridge，nonlinear problem has becomethe design and construction of must consider the question. This paper JingYuechangjiang river highway bridge as the background, the asymmetry of hybrid girdercable-stayed bridge system mechanical characteristics and boundary conditions of thenonlinear problem is studied. The main research work are as follows:
1. The brief introduction of the cable-stayed bridge, the development situation ofand the large span cable-stayed bridge design and construction control of nonlinearfinite element analysis theory are described;
2. Established a contact point unit, the variable stiffness of the method can reflectthe influence of friction in the process of contact, used to simulate the structure ofboundary conditions. And combined with FORTRAN programming language,compiled the corresponding surface rod finite element program, and use two simpleexample to verify program;
3. To JingYue changjiang river highway bridge as an example, the asymmetricsystem to the hybrid girder cable-stayed bridge of the mechanics characteristics areanalyzed; Also discusses the friction resistance to the structure stress and deformationof some of the impact.
1．简要的介绍了斜拉桥的发展概况，并对大跨度斜拉桥设计及施工控制中的非线性有限元分析理论做了论述；
2．建立了一种接触的点单元，采用变单元刚度的方法反映接触过程中摩擦力的影响，用来模拟结构中的边界条件。并结合FORTRAN程序设计语言，编制了相应的平面杆系有限元程序，并利用两个简单算例对程序进行了验证；
3.以荆岳长江公路大桥为例，重点对不对称体系的混合梁斜拉桥的力学特点做了一定的分析；同时也探讨了摩阻力对结构受力以及变形的一些影响。
Cable-stayed bridge because strong spanning capacity and beautiful，bridge，and construction is convenient，so since appeared rapidly，great development.Along with the increase of span cable-stayed bridge，nonlinear problem has becomethe design and construction of must consider the question. This paper JingYuechangjiang river highway bridge as the background, the asymmetry of hybrid girdercable-stayed bridge system mechanical characteristics and boundary conditions of thenonlinear problem is studied. The main research work are as follows:
1. The brief introduction of the cable-stayed bridge, the development situation ofand the large span cable-stayed bridge design and construction control of nonlinearfinite element analysis theory are described;
2. Established a contact point unit, the variable stiffness of the method can reflectthe influence of friction in the process of contact, used to simulate the structure ofboundary conditions. And combined with FORTRAN programming language,compiled the corresponding surface rod finite element program, and use two simpleexample to verify program;
3. To JingYue changjiang river highway bridge as an example, the asymmetricsystem to the hybrid girder cable-stayed bridge of the mechanics characteristics areanalyzed; Also discusses the friction resistance to the structure stress and deformationof some of the impact.
引文
[1]陈开利，余天庆，习刚.混合梁斜拉桥的发展与展望.桥梁建设，2005(2): 1-4
[2]林元培.斜拉桥.人民交通出版社，1997
[3]邵旭东.桥梁工程.人民交通出版社，2003
[4]项海帆.中国斜拉桥的发展前景.中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十三届年会论文集.上海，1998: 10-14
[5] Irnine H M.Cable Structure.MIT Press，1981
[6]范立础.桥梁工程:下册.人民交通出版社，1987.
[7] Billington DP，Nazmy A. History and aesthetic of cable一stayedbridge[J].Journalof Structural Engineering，1990，117(10):3103一3134
[8] Chang FK，Cohen E. Long一span bridges: state-of-art[J]. Journal of StructuralEngineering，1981，107(ST7):1145一1160
[9] Gimsing NJ. Cable supported bridges[M].2nd Ed. Chichester: John Wiley，1997
[10] Stavros A. Anagnostopoulos (1981)，Response Spectrum Techniques for Three-Component Earthquake Design，E.E.S.D，Vol.9，1981，459-476
[11]颜东煌，田仲初，李学文.桥梁结构电算程序设计[M].湖南大学出版社.1999，第1版
[12]肖建春等.浅网壳预应力施工阶段的可滑移弹性支座单元[J].工程力学2003(4)
[13]董力光.曲线梁桥支座偏心设置时的力学模型[J].辽宁交通科技2003,4
[14]李乔.桥梁支座的有限元模型[J].工程力学.2000
[15]高剑虹等.橡胶-钢球支座非线性有限元分析[J].机械研究与应用.2007(6)
[16]钟栋青等.滑移支座在连续梁桥中的性能模拟分析[J].盐城工学院学报.2008(3)
[17]聂利英等.地震作用下板式橡胶支座滑动引起的城市立交中的动力耦合作用[J].工程力学.2006(11)
[18]李文武等.非线性间隙杆单元的特性及其迭代算法[J].工程力学.2011(1)
[19]刘士林.斜拉桥.人民交通出版社，2002
[20]李传习，夏杜云，张建仁，廖金德.斜拉索静力分析综述.中南公路学报.2001，26(2):32-37.
[21]魏建东，车惠民.斜拉索静力解及其应用.西南交通大学学报，1998，33(5):593-543.
[22]李传习，夏杜云.大跨度桥梁结构计算理论.人民交通出版社.2002 C 6.
[23]陈常松.超大跨度斜拉桥施工全过程几何非线性精细分析理论及应用研究，中南大学博士学位论文，2007.
[24]梁鹏.超大跨度斜拉桥几何非线性及随机模拟分析，同济大学博士学位论文，2004.
[25]夏杜云，李传习，张建仁.斜拉索非线性分析.长沙交通学院学报，2001
[26] J.S.Hwang，K.C.Chang，H.Tsaim.Composite damping ration of seismicallyisolated regular bridges.Engineering Structures，1997，Vol.，19，(1)，55-62
[27] J.S.Hwang，J.M.Chiou.An equivalent linear model of lead-rubber seismicisolation bearings.Engineering Structures，1996，Vol.，18，(7)，528-536
[28]任勇生.搭接梁的干摩擦力分布规律研究.山西矿业学院学报，1994.
[29]陆志华，叶庆泰.弹性接触问题的一种新的力学模型.应用数学和力学，2004(2)
[30]张晓壳，陈宁，王应良等.斜拉桥的数学建模.国外桥梁，1998(2): 52-56
[31]姜育松，苏超.工程接触问题数值分析方法.水力发电，2010(4): 38-39
[32]张立明.Algor、Ansys在桥梁工程中的应用方法与实例.人民交通出版社，2003
[33]潘晓明，张旭明，王德信.基于点_点单元的预应力混凝土结构仿真分析.河海大学学报，2003(2)
[34]周伟，常晓林，杨启贵等.基于接触摩擦单元的面板坝子模型分析.岩土力学与工程学报，2007(26)
[35]谈志明.具有水平摩阻力的弹性地基上梁的解.同济大学学报，1997(19)
[36]张大鹏，刘兴萍.桥梁支座滑板小位移摩擦学性能研究.西藏科技，2010 (7)
[37]田仲初，程翔云.支座摩擦效应对大跨度连续梁桥的受力影响.重庆交通学院学报，1998，17(2)
[38]曾立新，白世富，廖雄华.桩顶与搭接横梁非刚性连接的数值模拟问题.广东土木与建筑，2004(9)
[39]王呼佳，陈洪军.Ansys工程分析进阶实例.中国水利水电出版社，2007
[40] Li Y，Kareem A. Simulation of multivariate nonstationary random processes byFFT .J Engrg Mech，1991，117(5): 1037-1058
[41] Kiureghian D A，Neuenhofer A. Seismic randomvibration analysis ofmultisupport -structural systems .J Engrg Mech，1995，121(9): 1037
[2]林元培.斜拉桥.人民交通出版社，1997
[3]邵旭东.桥梁工程.人民交通出版社，2003
[4]项海帆.中国斜拉桥的发展前景.中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十三届年会论文集.上海，1998: 10-14
[5] Irnine H M.Cable Structure.MIT Press，1981
[6]范立础.桥梁工程:下册.人民交通出版社，1987.
[7] Billington DP，Nazmy A. History and aesthetic of cable一stayedbridge[J].Journalof Structural Engineering，1990，117(10):3103一3134
[8] Chang FK，Cohen E. Long一span bridges: state-of-art[J]. Journal of StructuralEngineering，1981，107(ST7):1145一1160
[9] Gimsing NJ. Cable supported bridges[M].2nd Ed. Chichester: John Wiley，1997
[10] Stavros A. Anagnostopoulos (1981)，Response Spectrum Techniques for Three-Component Earthquake Design，E.E.S.D，Vol.9，1981，459-476
[11]颜东煌，田仲初，李学文.桥梁结构电算程序设计[M].湖南大学出版社.1999，第1版
[12]肖建春等.浅网壳预应力施工阶段的可滑移弹性支座单元[J].工程力学2003(4)
[13]董力光.曲线梁桥支座偏心设置时的力学模型[J].辽宁交通科技2003,4
[14]李乔.桥梁支座的有限元模型[J].工程力学.2000
[15]高剑虹等.橡胶-钢球支座非线性有限元分析[J].机械研究与应用.2007(6)
[16]钟栋青等.滑移支座在连续梁桥中的性能模拟分析[J].盐城工学院学报.2008(3)
[17]聂利英等.地震作用下板式橡胶支座滑动引起的城市立交中的动力耦合作用[J].工程力学.2006(11)
[18]李文武等.非线性间隙杆单元的特性及其迭代算法[J].工程力学.2011(1)
[19]刘士林.斜拉桥.人民交通出版社，2002
[20]李传习，夏杜云，张建仁，廖金德.斜拉索静力分析综述.中南公路学报.2001，26(2):32-37.
[21]魏建东，车惠民.斜拉索静力解及其应用.西南交通大学学报，1998，33(5):593-543.
[22]李传习，夏杜云.大跨度桥梁结构计算理论.人民交通出版社.2002 C 6.
[23]陈常松.超大跨度斜拉桥施工全过程几何非线性精细分析理论及应用研究，中南大学博士学位论文，2007.
[24]梁鹏.超大跨度斜拉桥几何非线性及随机模拟分析，同济大学博士学位论文，2004.
[25]夏杜云，李传习，张建仁.斜拉索非线性分析.长沙交通学院学报，2001
[26] J.S.Hwang，K.C.Chang，H.Tsaim.Composite damping ration of seismicallyisolated regular bridges.Engineering Structures，1997，Vol.，19，(1)，55-62
[27] J.S.Hwang，J.M.Chiou.An equivalent linear model of lead-rubber seismicisolation bearings.Engineering Structures，1996，Vol.，18，(7)，528-536
[28]任勇生.搭接梁的干摩擦力分布规律研究.山西矿业学院学报，1994.
[29]陆志华，叶庆泰.弹性接触问题的一种新的力学模型.应用数学和力学，2004(2)
[30]张晓壳，陈宁，王应良等.斜拉桥的数学建模.国外桥梁，1998(2): 52-56
[31]姜育松，苏超.工程接触问题数值分析方法.水力发电，2010(4): 38-39
[32]张立明.Algor、Ansys在桥梁工程中的应用方法与实例.人民交通出版社，2003
[33]潘晓明，张旭明，王德信.基于点_点单元的预应力混凝土结构仿真分析.河海大学学报，2003(2)
[34]周伟，常晓林，杨启贵等.基于接触摩擦单元的面板坝子模型分析.岩土力学与工程学报，2007(26)
[35]谈志明.具有水平摩阻力的弹性地基上梁的解.同济大学学报，1997(19)
[36]张大鹏，刘兴萍.桥梁支座滑板小位移摩擦学性能研究.西藏科技，2010 (7)
[37]田仲初，程翔云.支座摩擦效应对大跨度连续梁桥的受力影响.重庆交通学院学报，1998，17(2)
[38]曾立新，白世富，廖雄华.桩顶与搭接横梁非刚性连接的数值模拟问题.广东土木与建筑，2004(9)
[39]王呼佳，陈洪军.Ansys工程分析进阶实例.中国水利水电出版社，2007
[40] Li Y，Kareem A. Simulation of multivariate nonstationary random processes byFFT .J Engrg Mech，1991，117(5): 1037-1058
[41] Kiureghian D A，Neuenhofer A. Seismic randomvibration analysis ofmultisupport -structural systems .J Engrg Mech，1995，121(9): 1037